電涌保護器在建筑物電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

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電涌保護器在建筑物電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

近年來,隨著由大量的數(shù)據(jù)設(shè)備和精密儀器組成的信息系統(tǒng)(諸如計算機、通訊設(shè)備、控制系統(tǒng)等)在社會各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,因雷電和其他形式的過電壓侵入電子設(shè)備造成毀壞的事故也呈逐年上升的趨勢。因此,實現(xiàn)建筑物的內(nèi)部放雷,使雷擊電磁脈沖對電子設(shè)備造成的損害減少到最低限度是我們工程電氣設(shè)計人員當(dāng)務(wù)之急要做的工作。這就需要我們根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第六章的要求,在建筑物的各防雷區(qū)的界面處將分開的裝置、諸導(dǎo)電物體用等電位連接導(dǎo)體或電涌保護器連接起來,以減小雷電流在它們之間產(chǎn)生的電位差,實行等電位連接。下面就電涌保護器在這方面的應(yīng)用做一簡單的闡述。

    電涌保護器,又稱浪涌保護器,英文簡稱SPD。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電涌保護器主要指抑制傳導(dǎo)來的線路過電壓和過電流的裝置。它的組成器件主要包括放電間隙、壓敏電阻、二極管、濾波器等。根據(jù)構(gòu)成組件的不同,電涌保護器分為電壓開關(guān)型SPD、限壓型SPD和組合型SPD。而根據(jù)應(yīng)用場合分類,電涌保護器又可分成電源系統(tǒng)SPD和信息系統(tǒng)SPD。一般信息系統(tǒng)SPD由信息系統(tǒng)設(shè)計者負責(zé)設(shè)計選型。這里主要介紹一下電涌保護器在建筑物電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。
    首先我們知道電涌保護器的作用是布置在各防雷區(qū)交界處來實行等電位連接的。這些電涌保護器必須很好配合,以便按造它們耐能量的能力在各電涌保護器之間分配可接受的承受值和原始閃電威脅值,有效地減至需要保護的設(shè)備的耐電涌能力。下面我們就電涌保護器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的一例,來談?wù)剬Π惭b在不同防雷區(qū)界面處的電涌保護器的選擇,我們應(yīng)掌握的主要原則。
    電涌保護器應(yīng)在LPZOA/LPZl交界處將大部分雷電流導(dǎo)走(即導(dǎo)入大地)。隨后的電涌保護器僅需按應(yīng)付LPZOA和LPZl交界處的剩余威脅值加LPZl區(qū)內(nèi)電磁場產(chǎn)生的感受效應(yīng)設(shè)計就可以。
對安裝在不同位置的電涌保護器的選擇,我們應(yīng)掌握以下主要原測:

    1.當(dāng)電源采用TN系統(tǒng)時,從建筑物內(nèi)總配電箱開始引出的配電線路和分支線路必須采用TN-S系統(tǒng)。
    2.原則上規(guī)定電涌保護器安裝在各防雷區(qū)界面處,但由于工藝或其它原因,當(dāng)線路能承受所發(fā)生的電涌電壓時,電涌保護器可安裝在被保護設(shè)備處,而線路的金屬保護層或屏蔽層宜首先于界面處做一次等電位連接
    3.電涌保護器保護的基本要求:必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流,并應(yīng)符合以下兩個附加要求:通過電涌時的最大鉗壓,有能力熄滅在雷電流通過時產(chǎn)生的工頻續(xù)流。
    4.在建筑物進線處和其它防雷區(qū)界面處的最大電涌電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。
    5.在不同界面上的各電涌保護器還應(yīng)與其相應(yīng)的能量承受能力相一致
    6.選擇220/380V三相系統(tǒng)中的電涌保護器時,其最大持續(xù)運行電壓Uc應(yīng)符合下列規(guī)定:
    TT系統(tǒng)中,電涌保護器安裝在剩余電流保護器負荷側(cè)時,Uc>=1.55Uo;
    TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余
  電流保護器電源側(cè)時,Uc>=1.15Uo
    其中Uo=220V。
    IT系統(tǒng)中TT系統(tǒng)中,電涌保護器安裝在剩余電流保護器負荷側(cè)時,Uc>=1.15U;(U為線間電壓)
7.在LPZOA或LPZOB與LPZl區(qū)交界處,從室外引來的線路上安裝的電涌保護器應(yīng)選用符合I級分類實驗的產(chǎn)品。(即最大沖擊電流在10ms內(nèi)通過的電荷Q(AS)等于幅值電流Ipeak的1/2)
   其標(biāo)稱放電電流h不宜小于15KA。
    8.第二級電涌保護器,即在LPZl與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護器,其標(biāo)稱放電電流h不宜小于8/20us,5KA。
    9.在被保護設(shè)備旁安裝電涌保護器,其標(biāo)稱放電電流IN不宜小于8/20us,3KA。
    10.在一般情況下,在220/380V三相系統(tǒng)中僅對I類(特殊需要保護的設(shè)備)及Ⅱ類(用電設(shè)備)設(shè)備宜考慮采取防操作過電壓的措施。
    11.一般情況下,電涌保護器的Uc、Ipeak、Imax、IN、電壓保護水平等參數(shù)應(yīng)由生產(chǎn)廠商按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定提供。當(dāng)在線路上多處安裝電涌保護器時,它們之間的配合宜由廠商提供。當(dāng)無準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時,電壓開關(guān)型電涌保護器和限壓型電涌保護器之間的線路長度不宜小于10M。限壓型電涌保護器之間的線路長度不宜小于5M。
    掌握了電涌保護器選擇的上述原則后,我們可以按以下步驟選擇建筑物電力系統(tǒng)中的電涌保護器。   
    首先在設(shè)計一建筑物時,對于將要設(shè)計的建筑物內(nèi)信息系統(tǒng)是否需要防雷擊電磁脈沖,我們首先在方案和擴初設(shè)計階段要對將要設(shè)計的建筑物內(nèi)信息系統(tǒng)的雷擊危害性做一個評估。參照上海市防雷中心資料,信息系統(tǒng)雷擊危害性分級依據(jù)公式為:

    E=1-Nc/Nd
當(dāng)0.98<E,  雷擊危害性分級為A級。
    0.95<E≤0.98,雷擊危害性分級為B級。
    0.80<E≤0.95,雷擊危害性分級為C級。
    E≤0.8,  雷擊危害性分級為D級。
    其中Nc為電子信息設(shè)備可承受的最大平均雷擊,Nc=5.8X10-3/C
    式中C=C1+C2+C3+C4+C5
    C1:所在建筑物的結(jié)構(gòu)因子(0.5,1,1.5,2,2.5)
    C2:信息系統(tǒng)的重要性(0.5,1,1.5,2)
    C3:耐沖擊能力(0.5,1.0,3.0)
    C4:所在防雷分區(qū)LPZ(0.5,1.0,1.5,2)
    C5:后果因子(0.5,1.0,1.5)
    Nd為預(yù)計雷擊次數(shù),Nd=K×Ng×(Ae+Ae')
    K:校正系數(shù)(一般情況下取值為1)
    Ng:所在地區(qū)雷擊大地的年平均數(shù),Ng=0.024Td1.3次/a
    Ae:[LW+2H(L+W)+πH2**]×10-6;建筑物高度超過100米
    Ae:[LW+2(L+W)×H×(200-H)+πH(200-h(huán))]×10-6;建筑物高度不超過100米
    Ae':低壓架空線    Ae'=200×L×l0-6
    高壓架空線    Ae'=500XLXl0-6
    架空信號線    Ae'=2000XLXl0-6
    埋地信號線    Ae'=2XdsXLXl0-6   
  低壓埋地電纜    Ae'=2×ds×L×l0-6
    高壓埋地電纜  Ae'=0.1×ds×L×l0-6
    無鎧裝式金屬芯線的光纜    Ae'=0
    其中L為建筑物至網(wǎng)絡(luò)第一個分支盒或相鄰建筑物的長度(最大為1000M),ds為當(dāng)?shù)赝寥赖碾娮杪剩?歐姆XM)。
    第二,在了解建筑物內(nèi)信息系統(tǒng)雷擊危害性評估的級數(shù)后,我們就可以確定這個建筑物的信息系統(tǒng)是否需要采取防雷擊電磁脈沖措施,以及在建筑物電源系統(tǒng)中電涌保護器的設(shè)置位置。
    當(dāng)一個建筑物信息系統(tǒng)雷擊危害性評估的級數(shù)較高時,需要考慮電源系統(tǒng)的防雷時,我們一般要求在建筑物整個電源系統(tǒng)的供電線路上設(shè)置三級電涌保護器保護,分別安裝在總配電柜(LPZOA與LPZl區(qū)交界處)、層配電箱(LPZl與LPZ2區(qū)交界處)和重要設(shè)備處。
    第三,建筑物電源系統(tǒng)電涌保護器的選擇:
    按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000版)第六章中計算示例計算,按照計算得到的雷電流峰值Ipeak來選擇電涌保護器。對于在各類防雷建筑物的電力系統(tǒng)設(shè)置的三級電涌保護器,我們可參照下表進行選擇: 電源供應(yīng)器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器|

第四,我們在選擇配電系統(tǒng)電涌保護器,在查閱產(chǎn)品樣本中還應(yīng)注意以下技術(shù)參數(shù):電涌保護器的通流涌流量是指保證動作10次仍不損壞的通流涌流量,漏電流應(yīng)小于20uA,漏電流的變化率不應(yīng)超過200%。啟動電壓(考慮電網(wǎng)電壓波動)應(yīng)為500-600V;電涌保護器應(yīng)有熱脫扣裝置,產(chǎn)品樣本中應(yīng)注明殘壓值及響應(yīng)時間。(其中保護微電子設(shè)備時,應(yīng)為25ns)
    以上這些僅是筆者自身在建筑物防雷設(shè)計實踐中對電涌保護器在配電系統(tǒng)中應(yīng)用的一點粗淺認識和理解,不足之處懇請有關(guān)專家和學(xué)者批評和指正。建筑物防雷設(shè)計是一項重要并且復(fù)雜的工作,希望大家在乎時的設(shè)計同時,不斷交流各自的設(shè)計心得和體會,共同把建筑物防雷設(shè)計這項工作做得更好。

發(fā)布人:2011/1/6 10:13:00753 發(fā)布時間:2011/1/6 10:13:00 此新聞已被瀏覽:753次