建筑物低压配电系统电涌保护器能量配合分析

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1、建筑物低压配电系统电涌保护器能量配合分析林世祺LINShi-qi；郑键雄ZHENGJian-xiong；罗志勇LUOZhi-yong；谢宝永XIEBao-yong（中山市气象局，中山528401）（ZhongshanBureauofMeteorology，Zhongshan528401，China）摘要：低压配电系统中，实现电涌保护器（SurgeProtectiveDevice，缩写成SPD）之间有效的配合，确保发生雷击瞬间各级SPD依次按级启动，从而保护设备免遭雷电损坏，需要对SPD各种能量配合方案进行分析，选择更优的解决方案

2、。本文通过行波理论分析SPD前后级的关系，提出各级电源SPD与被保护设备能量配合基本原则和方法，对实际工程问题具有重要指导意义。Abstract:Inlo,inorderrealizetheeffectivecoordinationofSurgeProtectiveDevice(SPD)andensurethatSPDatalllevelssuccessivelystartbygradeinthelightninginstantaneous,soastoprotectequipmentfromlightningdamage,it

3、isnecessarytoanalyzedifferentSPDenergycooperationsolutionsandchooseabettersolution.Basedonthetravelingethodofenergycooperationbetent,portantguidingsignificancetotheactualengineeringproblems..jyqk；SurgeProtectiveDevice；traveling/s，限压元件的响应时间T小于等于25ns，放电间隙的动作响应时间T为100ns

4、。那么，波在这个时间差（100－25）ns内向前行进的距离S为：S=V×T=（1.5×108m/s）×[（100-25）×10-9s）]=11.25m从计算结果可知，如果SPD1元件和SPD2元件之间的距离（电缆）大于11.25m，就能够保证在到达后级SPD2之前让SPD1先动作，从而达到将强的雷电流先泄放入地的目的。考虑到防雷元件性能差异造成实际响应时间的误差，一般情况下应将开关型SPD与限压型SPD之间的距离考虑得更长一些，选用15m是较合适的。同理，如果前后级均为限压型SPD，响应时间均为30ns，但考虑到其实际响应时间的

5、误差，那么为了保证前级先动作，则两级保护间的距离应该为：S=V×T=（1.5×108m/s）×（30×10-9s）=4.5m考虑到其实际响应时间的误差，选用5m是合适的。在实际的工程中，有时很难保证开关型SPD和限压型SPD之间的距离（电缆）大于15m，因此，我们通常采用集中电感来等效这个距离[2]。一般情况下，导线的L0约为1.6×10-6H/m，为了等效15m和5m长导线分布参数的电感量，则集中电感分别为：L15=L0×S=1.6×10-6H/m×15m=24μHL5=L0×S=1.6×10-6H/m×5m=8μH计算可知，

6、我们可以分别用电感量为24μH和8μH的集中电感来等效15m和5m长的导线。2SPD与被保护设备的能量配合基本原则低压配电系统中，通常SPD安装在各防雷区交界处及被保护设备处，其允许的电压保护水平UP和残压值必须满足被保护设备绝缘水平和抗冲击性的要求。特别是信息系统设备时，可能需要装设多级SPD以逐级削减雷电瞬态过电压能量，直到满足保护设备的安全性要求。SPD能量配合的一般原则是SPD电压保护水平必须小于如下被保护设备绝缘耐冲击电压额定值。（表1）3电涌保护器的能量配合方法3.1基于静态伏安特性的配合（图1）该配合方法是SPD之

7、间除了线路外不附加任何退耦元件，其能量的配合可用它们的静态伏安特性来实现。当SPD间有足够的线路距离时，利用线路的自然电感的阻滞作用，可使后级SPD的电流较前级SPD小，实现SPD级间能量配合。根据上面行波理论分析，只要电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不小于15m，限压型SPD间的线路长度小于5m，就可以利用两级SPD间的自然阻抗实现能量配合，保证多级SPD不出现盲点。但是在实际施工中，往往建筑物比较小，SPD间没有足够的线路距离。比如线路是电缆时，解决办法是在施工时可以加长电缆线的长度，将加长的线盘绕成圈以减少空间

8、（应考虑圈与圈之间分布电容和绝缘水平）。3.2利用线路分布阻抗或设退耦元件的配合在实际施工中，由于受场地限制，难于满足安装条件要求，SPD间没有足够距离时，可以利用线路的分布阻抗或设专用退耦元件（电阻元件主要用于信息系统中，电感元件主要用于电力系统中）来达到SP