抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用課件

控制系統(tǒng)

浪涌保護(hù)器的配置和應(yīng)用徐義亨編抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用1概述1.1作為SPD的幾個(gè)基本條件作為SPD，其本身應(yīng)滿足如下幾個(gè)基本條件：1）能承受預(yù)期通過(guò)的電流；2）通過(guò)電流時(shí)的最大箝壓（電壓保護(hù)水平或殘壓)應(yīng)小于設(shè)備的耐壓（即有理想的伏秒特性）；3）SPD應(yīng)具有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力。由于雷電過(guò)電壓持續(xù)的時(shí)間很短，當(dāng)SPD兩端過(guò)電壓消失后，系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓繼續(xù)作用在SPD的兩端，在這一正常運(yùn)行電壓的作用下，處于導(dǎo)通狀態(tài)下SPD中繼續(xù)流過(guò)工頻接地電流，該電流稱為工頻續(xù)流。SPD必須在雷電過(guò)電壓消失后工頻續(xù)流的第一次過(guò)零時(shí)自行切斷。否則SPD繼續(xù)維持導(dǎo)通狀態(tài)，系統(tǒng)無(wú)法恢復(fù)正常運(yùn)行。4）對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行的影響應(yīng)很?。碨PD的寄生電容應(yīng)很小，泄漏電流應(yīng)非常?。?抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用1.2SPD的設(shè)置應(yīng)考慮的基本因素由于過(guò)程控制系統(tǒng)有數(shù)量龐大的I/O點(diǎn)，考慮到用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力，不可能也沒(méi)有必要在所有的I/O點(diǎn)上裝設(shè)SPD。所以一般考慮的基本因素是：

a.雷電電磁脈沖的防護(hù)等級(jí)；b.被保護(hù)設(shè)備/系統(tǒng)的重要性、雷擊可能造成的經(jīng)濟(jì)損失和電涌保護(hù)投資的比較。對(duì)擴(kuò)建和改建裝置，如果接地系統(tǒng)、電纜類(lèi)型和不同線路的安裝條件已被確定，使用SPD是保護(hù)設(shè)備的唯一可行的方法。（引自“IEC62305”）

3抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用1.3SPD的分類(lèi)試驗(yàn)等級(jí)對(duì)控制系統(tǒng)，所選用的SPD，除直擊雷嚴(yán)重的地點(diǎn)采用適當(dāng)容量的I級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)（10/350μs）的SPD，其沖擊試驗(yàn)分類(lèi)均相對(duì)于Ⅱ級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)（8/20μs的電流波形和1.2/50μs的電壓波形）或Ⅲ級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)（8/20μs的短路電流波形和1.2/50μs的開(kāi)路電壓波形的混合波）。下面圖中：Q——電荷量（[電流A][時(shí)間S]）；

W/R——比能量，雷電流在一個(gè)單位電阻中所耗散的能量。它是雷電流的平方在雷擊閃絡(luò)持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)間的積分。4抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

I =電流峰值T1 =波前時(shí)間T2 =半值時(shí)間i50%90%10%T1T2It測(cè)試?yán)纂婋娏鞯谋容^(kA)i200μs350μs600μs800μs1000μst (μs)180μs20kA40kA60kA80kA100kA50kA23

1

2

3波形（μs） 10/350 8/80 8/20imax.kA 100 100 5QAs 50 10 0.1W/RJ/

2.5·106 5·105 0,4·103標(biāo)準(zhǔn) IEC61024-1-1 DINVDE DINVDE 0675T.6,E 0432T.2抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用1.4在配置SPD時(shí)，應(yīng)考慮的主要參數(shù)選擇：a.最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc；b.標(biāo)稱放電電流In；c.電壓保護(hù)水平Up；d.響應(yīng)時(shí)間（一般應(yīng)小于25ns

）。6抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用火花間隙、壓敏電阻與二極管之間的比較火花間隙壓敏電阻鉗位二極管漏電流無(wú)小小寄生電容小大大續(xù)流有無(wú)無(wú)老化現(xiàn)象有有幾乎沒(méi)有響應(yīng)時(shí)間慢(1us)較快(1ns)快(幾十ps)損壞形式短路或開(kāi)路短路或開(kāi)路短路或開(kāi)路通流容量大(1kA-100kA)大(0.1kA-100kA)較小(0.1kA-1kA)抗干擾能力較強(qiáng)強(qiáng)弱箝位電壓水平放電電壓高中等低抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用2交流低壓電源系統(tǒng)SPD的應(yīng)用2.1交流電源回路的應(yīng)用環(huán)境根據(jù)交流電源回路的應(yīng)用環(huán)境，存在著很大的差別：1）對(duì)于那些高度暴露的環(huán)境（如變壓器露天放置、從變壓器到配電室的室外距離又較長(zhǎng)），由于處在直擊雷的威脅下，空間的電磁場(chǎng)強(qiáng)度很大，電源回路上可能出現(xiàn)的浪涌高達(dá)80kA以上；2）而包括變壓器等設(shè)施在建筑物內(nèi)的的供電系統(tǒng)，由于周?chē)巡扇×朔乐睋衾状胧?，因而空間的電磁場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)大大降低，供電回路上可能出現(xiàn)的浪涌為20-40kA，甚至更低。對(duì)于非常重要的用戶可以在總配電柜、分配電柜、控制系統(tǒng)供電箱實(shí)施三級(jí)浪涌保護(hù)。8抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用分配電柜被雷擊的照片抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用2.2用電設(shè)備的浪涌抗擾度

控制系統(tǒng)的用電設(shè)備包括：UPS；穩(wěn)壓器；隔離變壓器；直流電源裝置等。其浪涌抗擾度（以絕緣沖擊耐受電壓或耐沖擊過(guò)電壓水平表示）應(yīng)由制造商提供。當(dāng)制造商沒(méi)有提供數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)GB50057，對(duì)220/380V三相系統(tǒng)各設(shè)備沖擊耐受電壓額定值規(guī)定如下表所示。

10抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

控制系統(tǒng)的用電設(shè)備相當(dāng)于表中的控制室供電箱，所以浪涌抗

擾度規(guī)定為2.5kV（1.2/50μs），但UPS可按1.5kV考慮。設(shè)備位置總配電柜分配電柜控制室供電箱特殊需要保護(hù)的設(shè)備耐沖擊過(guò)電壓類(lèi)別ⅣⅢⅡⅠ耐沖擊電壓額定值（kV)642.51.511抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用2.3TN-S制配電系統(tǒng)中的SPD的安裝方式

單級(jí)的SPD防護(hù)有兩大缺點(diǎn)：過(guò)大的雷電流而出現(xiàn)的損害概率高；殘壓正比于雷電流，所以單級(jí)SPD會(huì)產(chǎn)生高殘壓。所以在配電系統(tǒng)中，在同一條線路上往往配置多級(jí)SPD。但此時(shí)應(yīng)檢查級(jí)間的能量配合和動(dòng)作時(shí)間的配合。12抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用SPD在TN-S系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例WhLEBBl

sPEN抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用TN-S制三相電路的某一級(jí)SPD的設(shè)置14抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

進(jìn)控制室配電箱的交流電源為T(mén)N-S制三相220/380V系統(tǒng)時(shí)，供電系統(tǒng)中的SPD宜裝在主電路空氣開(kāi)關(guān)和熔斷器的負(fù)荷側(cè)。SPD采用共模接法，即在三根相線和PE線之間，各自安裝一個(gè)過(guò)電流保護(hù)器和一個(gè)SPD，另在中性線和PE線之間安裝一個(gè)SPD（見(jiàn)上圖）。

進(jìn)控制室配電柜的交流電源為T(mén)N-S制的單相220V系統(tǒng)時(shí)，SPD采用全保護(hù)模式，即在相線和PE線、相線和N線之間，各自安裝一個(gè)過(guò)電流保護(hù)器和一個(gè)SPD，另在中性線和PE線之間安裝一個(gè)SPD（見(jiàn)下圖）。

15抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用TN-S制單相電路的SPD設(shè)置16抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用2.4過(guò)電流保護(hù)器的功能1）在SPD支路上安裝過(guò)電流保護(hù)器以防止SPD在承受長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)電壓后因過(guò)熱而引起SPD的損壞，從而導(dǎo)致SPD支路的短路起火。在SPD支路上安裝的過(guò)電流保護(hù)器不應(yīng)在SPD允許通過(guò)的最大雷電流下斷開(kāi)，但應(yīng)能斷開(kāi)該點(diǎn)的工頻短路電流。一般供應(yīng)的熔斷器沒(méi)有沖擊電流下的動(dòng)作特性數(shù)據(jù)，這給匹配帶來(lái)了困難。因此推薦采用空氣開(kāi)關(guān)?？諝忾_(kāi)關(guān)如選延遲型C型脫扣曲線即有足夠的延時(shí)躲開(kāi)沖擊電流的作用而保證在雷電流下不斷開(kāi)。2）過(guò)電流保護(hù)器應(yīng)與主電路的過(guò)電流保護(hù)器滿足級(jí)間配合要求。

17抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用2.5控制室供電箱SPD的參數(shù)選擇

總配電柜和分配電柜的SPD屬電氣專業(yè)設(shè)計(jì)。這里僅討論控制室供電箱的SPD。A.最大持續(xù)運(yùn)行電壓UC的選擇

Uc值與產(chǎn)品的使用壽命、電壓保護(hù)水平有關(guān)。Uc選高了，壽命長(zhǎng)了，但電壓保護(hù)水平，即SPD的殘壓也相應(yīng)提高，故要綜合考慮。

對(duì)TN-S系統(tǒng)，Uc>1.55U0（U0——最大工作電壓）

SPD的事故許多是由于Uc數(shù)值選得不夠高。因此建議取為1.55。如有可能，在不影響電壓保護(hù)水平要求的條件下，甚至可以取1.73-2。18抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用B.標(biāo)稱放電電流In的計(jì)算

1）雷電流的分配根據(jù)IEC61312-1：1995有關(guān)條文的規(guī)定，全部的雷電流I（10/350μs）的50%流入外部防雷裝置的接地裝置，還有50%分配流入各種外來(lái)導(dǎo)電物，電力線、信號(hào)線、通信線等。如果只考慮TN-S三相五線制供電線路，即還有50%分配流入三相五線制的五根線中。19抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用分雷電流的形成引外系統(tǒng)分雷電流（系統(tǒng)電流）建筑物100%雷電流接地系統(tǒng)50%雷電流導(dǎo)體電流2.5%分雷電流10%分雷電流10%分雷電流10%分雷電流10%抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用雷電流分配實(shí)例100kA100kA200kA75kA25kA建筑物外部LPS系統(tǒng)25kA/每相25kA/每相100kA變壓器

抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用直擊雷保護(hù)系統(tǒng)下的分雷電流氣水PSC通信MCR100kA100kA20kA20kA20kA20kA20kA200kA抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用雷擊電流的參數(shù)首次雷擊防護(hù)等級(jí)雷電流參數(shù)符號(hào)單位ABCD峰值電流IkA200150100電荷量QshortC1007550單位能量W/RkJ/W10.0005.6252.500時(shí)間參數(shù)T1/T2μs/μs10/350后續(xù)短時(shí)雷擊防護(hù)等級(jí)雷電流參數(shù)符號(hào)單位ABCD峰值電流IkA5037,525平均陡度di/dtkA/μs200150100時(shí)間參數(shù)T1/T2μs/μs0,25/100長(zhǎng)時(shí)間雷擊防護(hù)等級(jí)雷電流參數(shù)符號(hào)單位ABCD電荷量QlangC200150100時(shí)間參數(shù)Tlangs0,5放電量防護(hù)等級(jí)雷電流參數(shù)符號(hào)單位ABCD電荷量QBlitzC300225150抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

保護(hù)等級(jí) 峰值電流（kA） A 200 B 150 C、D 100Lit.:IEC61024-1-1Rst?E=?·Rstit算例:?E=100kA·1

=100kV

?S88e10/350μs波形沖擊接地電阻上的電壓降抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用1）如果防護(hù)等級(jí)為A級(jí)，相對(duì)于10/350μs波形供電線路中每線荷載的雷電流為

Im=200×50%/5=20kA2）將20kA,10/350μs波形化為8/20μs波形根據(jù)IEC61312，計(jì)算單位能量W/R的公式為：

W/R=（1/2）×（1/0.7）×I2×T2（J/Ω）式中：I---雷電威脅值，kA；

T2---雷電波的半值時(shí)間，μs。在單位能量W/R相同的情況下，由上式可得

I（20）=I（350）×[T2（350）/T2（20）]1/2

則I（20）=20×[350/20]1/2=83.7(kA)25抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用控制室電源回路SPD的標(biāo)稱放電電流參考值

考慮到在總配電柜后設(shè)有多個(gè)分配電柜，分配電柜后再供電給包括儀表系統(tǒng)在內(nèi)的多個(gè)負(fù)荷，總的83.7kA大的雷電流最后分流到控制系統(tǒng)交流電源系統(tǒng)時(shí)已減少到很小。經(jīng)調(diào)查，按上表選擇SPD的標(biāo)稱放電電流值是可以滿足要求的。

C.電壓保護(hù)水平Up

不大于用電設(shè)備的耐沖擊過(guò)電壓水平的0.8。防護(hù)等級(jí)ABCD標(biāo)稱放電電流kA≥20≥15≥10≥526抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用2.6多級(jí)SPD之間的能量配合和動(dòng)作配合1）能量配合

從前級(jí)到后級(jí)，標(biāo)稱放電電流逐級(jí)減小。。

2）動(dòng)作配合同一條線路上配置多級(jí)SPD時(shí)，應(yīng)檢查級(jí)間的能量配合和動(dòng)作時(shí)間的配合。當(dāng)不能進(jìn)行專門(mén)的校驗(yàn)時(shí)，可選用制造商建議的多級(jí)系列SPD產(chǎn)品和級(jí)間配合措施。當(dāng)制造商未提供SPD級(jí)間配合措施也未提出級(jí)間距離要求且各級(jí)SPD的電壓保護(hù)水平相差不大時(shí)，限壓型SPD與限壓型SPD之間的電氣距離不宜小于5m,限壓型SPD與電壓開(kāi)關(guān)型SPD之間的電氣距離不宜小于15m。27抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

對(duì)于電壓開(kāi)關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于15m,限壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于5m的規(guī)定，其目的主要是在低壓配電線路中安裝了多級(jí)SPD，由于各級(jí)SPD的響應(yīng)時(shí)間的不一,有可能在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)因能量配合不當(dāng)，將會(huì)出現(xiàn)某級(jí)SPD不動(dòng)作，產(chǎn)生泄流盲點(diǎn)。為了保證前級(jí)保護(hù)SPD比后級(jí)保護(hù)SPD先動(dòng)作,所以兩級(jí)SPD間必須有一定的線距長(zhǎng)度（即一定的感抗或加裝退耦元件）來(lái)滿足避免盲點(diǎn)的要求。28抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

現(xiàn)假設(shè)電壓開(kāi)關(guān)型SPD的響應(yīng)時(shí)間為100ns,限壓型SPD的響應(yīng)時(shí)間為25ns,由于電纜中存在著分布電容和分布電感,根據(jù)行波理論,雷電流在電纜中的傳播速度為1.5×108m/s,那么雷電流在這個(gè)時(shí)間差(100-25)ns內(nèi)向前行進(jìn)的距離為S:

S=1.5×108×75×10-9=11.25(m)即電壓開(kāi)關(guān)型SPD和限壓型SPD之間的距離大于11.25m時(shí),就可以保證前級(jí)SPD先動(dòng)作,從而達(dá)到將大的雷電流先泄放掉的目的。由于SPD實(shí)際響應(yīng)時(shí)間有一定的誤差，所以取15m。如果兩級(jí)保護(hù)的SPD均為限壓型，響應(yīng)時(shí)間均為25ns，如果兩級(jí)SPD動(dòng)作的時(shí)間差也為25ns，那么兩級(jí)間應(yīng)相距：

S=1.5×108×25×10-9=3.75(m)為保險(xiǎn)起見(jiàn)，故取5m。29抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

如在實(shí)際情況中，難以滿足上述的距離要求，而參數(shù)上也難以配合時(shí)，可以在兩SPD之間加裝退耦裝置（即一定的電感量L）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

各級(jí)電源SPD能量配合的最終目的是將總的威脅設(shè)備安全的電壓電流浪涌值減低到被保護(hù)設(shè)備能耐受的安全范圍內(nèi)，而各級(jí)電源SPD泄放的浪涌電流不超過(guò)自身的標(biāo)稱放電電流。根據(jù)IEC61312-3的規(guī)定，末級(jí)電源SPD的保護(hù)水平還必須低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐受電壓。30抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用另外：

1）限壓型SPD或浪涌保護(hù)箱應(yīng)選具有運(yùn)行狀態(tài)指示器和SPD故障脫離器的產(chǎn)品。限壓型SPD或浪涌保護(hù)箱宜選用具有報(bào)警指示或報(bào)警觸點(diǎn)的產(chǎn)品。電壓開(kāi)關(guān)型SPD可選用具有運(yùn)行狀態(tài)指示器的產(chǎn)品。

SPD或浪涌保護(hù)箱可選用具有雷擊計(jì)數(shù)器或雷電流記錄器的產(chǎn)品。

2）在易燃易爆的危險(xiǎn)場(chǎng)所,SPD應(yīng)安裝在爆炸介質(zhì)的所在區(qū)域之外。安裝于暴露爆炸介質(zhì)或爆炸煙塵所在區(qū)域的SPD必須通過(guò)國(guó)家或國(guó)際測(cè)試機(jī)構(gòu)的本安論證，或密封于防爆體內(nèi)。31抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用DEHN（德國(guó)深恩）（D級(jí)）浪涌保護(hù)器D類(lèi)SPD

EDINVDE0675-6和-6/A1在L／L與L／G之間有合適的電壓保護(hù)級(jí)別

較高的通流容量寬的類(lèi)型范圍標(biāo)稱電壓UN從24-230V標(biāo)稱電流IN16ADIN-Rail安裝方式多種報(bào)警方式可視操作-/故障指示常閉型遠(yuǎn)程遙信觸點(diǎn)抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用3信號(hào)、通信線路的SPD

基本原則：

1）信號(hào)、通信線路上的SPD應(yīng)不會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的明顯衰減和加大誤碼率。

2）其緊靠被保護(hù)端口的保護(hù)元件不得采用氣體放電管而應(yīng)采用高響應(yīng)速度（有試驗(yàn)報(bào)告證實(shí)整體SPD響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)10ns）的精密保護(hù)器件。33抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用3.1SPD的配置原則（推薦）1）凡經(jīng)室外引入控制系統(tǒng)的信號(hào)和通信電纜，電纜在室外的水平敷設(shè)長(zhǎng)度大于50m或垂直敷設(shè)長(zhǎng)度大于10m，且滿足下列條件之一時(shí)，宜在線路兩側(cè)裝設(shè)浪涌保護(hù)器：安全系統(tǒng)的I/O參數(shù)；雷電防護(hù)等級(jí)為A級(jí)的重要控制參數(shù)和通信電纜。34抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用2）凡經(jīng)室外引入控制系統(tǒng)的信號(hào)和通信電纜，電纜在室外的水平敷設(shè)長(zhǎng)度大于50m或垂直敷設(shè)長(zhǎng)度大于10m，且雷電防護(hù)等級(jí)為B級(jí)的重要控制參數(shù)和通信電纜，宜在線路控制系統(tǒng)側(cè)裝設(shè)浪涌保護(hù)器。35抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

凡符合下列情況之一者，可以不考慮裝設(shè)電涌保護(hù)器：室內(nèi)敷設(shè)（符合規(guī)范規(guī)定的電纜屏蔽和敷設(shè)要求）的I/O信號(hào)和通信電纜；現(xiàn)場(chǎng)端側(cè)的熱電偶；由配電間、電氣控制室以及大功率開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)端來(lái)的強(qiáng)電開(kāi)關(guān)量信號(hào)；室外埋地的雙層屏蔽電纜且兩端出地面后在室內(nèi)，或室外長(zhǎng)度小于30m時(shí)。36抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用3.2I/O信號(hào)SPD的參數(shù)值

供電電源為24Vdc信號(hào)，電流為（4-20）mA的控制系統(tǒng)I/O信號(hào)的SPD參數(shù)宜符合下表的規(guī)定。防護(hù)等級(jí)最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc標(biāo)稱放電電流In(kA)響應(yīng)時(shí)間ns電壓保護(hù)水平Up測(cè)試波形A級(jí)≥30V≥10<5<60V（8/20μs、1.2/50μs）混合波B級(jí)≥10C級(jí)≥5D級(jí)≥537抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)儀表用SPD應(yīng)安裝在與被保護(hù)儀表相同的防護(hù)、防爆等級(jí)的保護(hù)箱內(nèi)。如現(xiàn)場(chǎng)儀表無(wú)保護(hù)箱，宜用直接擰在變送器備用螺紋電纜接口上的SPD。

38抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用三線制防爆型SPD抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用3.3通信端口上的SPD的主要參數(shù)

凡通信端口若符合上述配置條件時(shí),應(yīng)根據(jù)線路的：工作頻率；傳輸介質(zhì)；傳輸速率；傳輸帶寬；工作電壓；接口形式；特性阻抗等參數(shù)。選用電壓駐波比和插入損耗小的適配的SPD。也就是說(shuō)所選擇的浪涌保護(hù)器也要具備和通信線路相同的性能。

通信端口上的SPD的主要參數(shù)宜符合下表的規(guī)定。40抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用防護(hù)等級(jí)

標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通電壓標(biāo)稱放電電流In(kA)

響應(yīng)時(shí)間ns電壓駐波比dB插入損耗dB測(cè)試波形非屏蔽雙絞線

屏蔽雙絞線

同軸電纜

A級(jí)≥1.2Un(Un---最大工作電壓)≥10≥10≥20≤10≤0.1≤0.20（8/20μs、1.2/50μs）混合波B級(jí)≥10≥5≥15C級(jí)≥5≥3≥10D級(jí)≥3≥1≥541抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用以太網(wǎng)SPD10BASE2以太網(wǎng)

üGKF/B-L10BASE5以太網(wǎng)系統(tǒng)

üGKF/N-L抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)防雷案例接線盒接線盒系統(tǒng)線通信線攝像頭攝像頭云臺(tái)分配箱監(jiān)視器控制臺(tái)同軸或雙絞線通信線230V電源線電源系統(tǒng)保護(hù)器信息系統(tǒng)保護(hù)器云臺(tái)抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

V2A外殼IP67防腐，防水71mm通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接地放電電纜接頭與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間用螺紋連接只需要最小的安裝空間同樣更換也很方便抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用4SPD的安裝SPD的安裝應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：1）浪涌保護(hù)器應(yīng)安裝在被保護(hù)設(shè)備的前端，并與其它電氣設(shè)備保持一定的距離。2）導(dǎo)線連接的浪涌保護(hù)器其兩端連線的總長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)0.5m。這里之所以規(guī)定兩端連接線長(zhǎng)度（見(jiàn)圖4.40中的L）不應(yīng)超過(guò)0.5m，其目的之一是降低雷電波通過(guò)引線上的時(shí)間，從而可提高SPD的保護(hù)安全性能。因?yàn)殡娎|介質(zhì)存在著分布電容和分布電感，按行波理論，雷電波在電纜中的傳輸速度若為空氣中光速的二分之一，即1.5×108m/s,通過(guò)0.5m長(zhǎng)導(dǎo)線的時(shí)間可達(dá)3.4ns，若連接線太長(zhǎng)將影響SPD的響應(yīng)時(shí)間。

45抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用L1SPDL2L=L1+L2SPDL2L=L2SPDL=0被保護(hù)設(shè)備46抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

其目的之二是減小線路殘壓。如圖所示，已知10kA、10/350μs的雷電流通過(guò)SPD，設(shè)線路的自感為1μH/m,被保護(hù)設(shè)備的耐壓為2.5kV,SPD的殘壓Vp為1.5kV,則：

UAB=Vp+(l1+l2)Ldi/dt=1.5+0.5*1*10/10=2.0(kV)＜2.5kV如果

(l1+l2)=2m則

UAB=1.5+2*1*10/10=3.5(kV)?2.5kV

即被保護(hù)設(shè)備是不能承受的。47抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用3）浪涌保護(hù)器的連接導(dǎo)線應(yīng)短并平直，不宜形成尖銳的轉(zhuǎn)角。為避免不必要的感應(yīng)回路，SPD與被保護(hù)設(shè)備之間應(yīng)采用無(wú)回路或小回路面積的方法安裝。48抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用回路面積太大，雖合格但不夠好

SPD設(shè)備I49抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用回路面積小，比較好

SPD設(shè)備I50抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用最好的方法

SPD設(shè)備I電纜屏蔽層51抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用4）電源線路浪涌保護(hù)器連接線的最小截面積應(yīng)和SPD的標(biāo)稱放電電流相對(duì)應(yīng)，標(biāo)稱放電電流愈大，要求連接線截面積也相應(yīng)增大，這樣可減小引線電感量，從而減小其動(dòng)態(tài)阻抗，同時(shí)減小線路殘壓。電源線路的浪涌保護(hù)器的連接導(dǎo)線最小截面積宜符合下表的規(guī)定。防護(hù)級(jí)別SPD的類(lèi)型

導(dǎo)線截面積（mm2）

SPD連接相線銅導(dǎo)線SPD接地端連接銅導(dǎo)線第一級(jí)

開(kāi)關(guān)型或限壓型1625第二級(jí)

限壓型1016第三級(jí)

限壓型610第四級(jí)

限壓型4652抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用5）信號(hào)線路浪涌保護(hù)器接地端宜采用截面積不小于1.5mm2的銅芯導(dǎo)線與等電位接地端子板連接，接地線應(yīng)平直。6）信號(hào)線路浪涌保護(hù)器與被保護(hù)設(shè)備的連接端口有串接與并接之分。由RJ11、RJ45、和其它接口組成的線路應(yīng)串接安裝SPD，僅有接線柱組成的接口應(yīng)并接安裝SPD。SPD的安裝連接圖如下圖所示。無(wú)論是串接或是并接，過(guò)電壓保護(hù)元件都是和被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)的，只是連接端口上的差異。53抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用輸入端設(shè)備端串接安裝輸入端并接安裝SPDSPD設(shè)備端54抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用7）SPD應(yīng)安裝在金屬導(dǎo)軌上，并以金屬導(dǎo)軌作為接地匯流排。信號(hào)用的SPD接地應(yīng)滿足如下圖所示的基本原理圖。浪涌保護(hù)器被保護(hù)設(shè)備信號(hào)雷電流泄放通路控制系統(tǒng)工作接地55抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

在非本安系統(tǒng)的情況下，機(jī)柜內(nèi)信號(hào)SPD的接地連接應(yīng)采用下圖的型式.浪涌保護(hù)器總接地排信號(hào)線電氣接地系統(tǒng)機(jī)柜工作接地匯流條直流電源+-保護(hù)接地匯流條內(nèi)屏蔽TN-S電源系統(tǒng)的PE線去被保護(hù)儀表56抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用5一個(gè)實(shí)例給控制系統(tǒng)防雷帶來(lái)的思考2007年夏天，應(yīng)某公司之邀，我們對(duì)其MDI裝置DCS的雷電防護(hù)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。該裝置的DCS采用國(guó)外某公司的產(chǎn)品。是2005年秋投產(chǎn)的。之后的兩年來(lái)，工藝框架的建筑物防直擊雷裝置曾多次接閃，但控制系統(tǒng)安然無(wú)恙。為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)控制系統(tǒng)已有的雷電防護(hù)措施作出評(píng)價(jià)，并引發(fā)出一點(diǎn)思考。57抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用5.1工程環(huán)境的描述

該裝置所處的地勢(shì)是三面環(huán)山，一面臨海，屬山中的平地。整個(gè)工業(yè)園區(qū)地域空曠，有多個(gè)工藝鋼結(jié)構(gòu)框架高達(dá)40余米。加之我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)土壤電阻率很低。所以該地區(qū)是明顯的引雷區(qū)。根據(jù)當(dāng)?shù)胤览字行奶峁┑臄?shù)據(jù)，年平均雷暴日為45d/a，根據(jù)《GB50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)的防雷技術(shù)規(guī)范》對(duì)雷電活動(dòng)區(qū)的劃分，該地區(qū)屬高雷區(qū)。該裝置的接地系統(tǒng)系利用建筑物（包括工藝設(shè)備框架）的基礎(chǔ)鋼筋作接地體，建筑物之間聯(lián)以扁鋼，使整個(gè)工業(yè)園區(qū)形成一個(gè)很大的共用接地網(wǎng)。接地電阻的設(shè)計(jì)值為0.15Ω至0.4Ω。58抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

所有在現(xiàn)場(chǎng)的變送器、執(zhí)行器等設(shè)備的外殼，通過(guò)金屬安裝支架、鋼結(jié)構(gòu)的工藝框架以及金屬網(wǎng)格地面和共用接地系統(tǒng)實(shí)行了等電位連接。本裝置的所有信號(hào)電纜均采用屏蔽雙絞線，屏蔽層一端在主控制室內(nèi)接工作地，作靜電屏蔽用。所有的信號(hào)電纜在外部均采用鍍鋅鋼制走線槽，并利用走線槽的金屬支架作自然接地。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量了金屬支架的自然接地電阻值為0.18Ω，每節(jié)鍍鋅鋼制走線槽之間的連接電阻為0.3Ω，完全符合[GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范]的要求。59抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用主控室35m南24mI/O電纜進(jìn)線口工藝裝置區(qū)60抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用

主控室（包括機(jī)柜間、操作間、工程師站、UPS間和值班室等）是一座磚混結(jié)構(gòu)的單層建筑物。采用屋面避雷網(wǎng)防直擊雷。和主控室相距約40米的東側(cè)為工藝框架（見(jiàn)圖）。I/O信號(hào)線纜從東側(cè)架空進(jìn)入機(jī)房，而后在活動(dòng)地板下進(jìn)各編組柜。

61抗干擾培訓(xùn)-專家培訓(xùn)第4-3章SPD的應(yīng)用5.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的計(jì)算