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雷電會(huì)在配電線路上感應(yīng)雷電過(guò)電壓,它可能是相線對(duì)地、中性線對(duì)地,也可能是相線與中性線間感應(yīng)過(guò)電壓,在不同的配電系統(tǒng)中SPD的安裝方法是不—.祥的。TN系統(tǒng)一般采用相線及中性線分別對(duì)地加裝過(guò)壓型SPD,TT系統(tǒng)一般為相線分別對(duì)中性線加裝過(guò)電壓型SPD,中性線對(duì)地采用放電間隙SPD。
采用TN制配電系統(tǒng),SPD的安裝方式如圖4—5所示。TT制配電系統(tǒng),SPD的安裝方式如圖4-6所示。全模式接線圖如圖4-7所示,較重要的場(chǎng)合應(yīng)采用全模式接線。在SPD的全模式接線方式下,所有相與地、零[L-N、L-G、Og)L—L,之間都加以保護(hù),優(yōu)點(diǎn)是均節(jié)點(diǎn)電壓,多路分流,使浪涌防護(hù)骷?xì)垑焊汀?/p>
在較重要的電子設(shè)備或儀器中,單相負(fù)載的接線也可以考慮利用全模式方式。在低壓配電系統(tǒng)的過(guò)電壓保護(hù)中,通常第一級(jí)采用放電間隙,以泄放大的雷電流;第二級(jí)采用阻壓元件,將殘壓控制在設(shè)備的沖擊絕緣水平以下。由于限壓元件的響應(yīng)時(shí)間較快,一般為2$ns左右,而放電間隙的響應(yīng)時(shí)間則比較慢,約為lOOns。如何才能保證第一級(jí)保護(hù)比第二級(jí)保護(hù)先動(dòng)作,是SPD配置中的關(guān)鍵技術(shù)。
雷電侵入波沿著電力電纜侵人,首先到達(dá)放電間隙,由于放電間隙響應(yīng)時(shí)間延遲,侵入波將繼續(xù)向前行進(jìn),應(yīng)該保證的是在侵入波到達(dá)限壓元件之前讓放電間隙動(dòng)作。
雷電侵入波在電纜中的傳播速度為。=1.5X10Bm/s,放電間隙的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間f為lOOns,限壓元件的響應(yīng)時(shí)間為25ns,那么,波在這個(gè)時(shí)間差(100--25)ns內(nèi)向前行進(jìn)的距離5為
5=,X f=(1.5X 10’)X(75X 10’)=11.25(m)
也就是說(shuō),如果第一級(jí)保護(hù)器件和第二級(jí)保護(hù)器件之間的距離(電纜)大于u.25m,就能夠保證前級(jí)保護(hù)先動(dòng)作,從而達(dá)到將大的雷電流先泄放掉的目的。由于防雷g0件的實(shí)際響應(yīng)時(shí)間有一定的誤差,故應(yīng)將前、后級(jí)保護(hù)器件間的距離考慮得更長(zhǎng)一些,通常選用15m是比較合適的。
如果前后兩級(jí)保護(hù)均為限壓型器件,響應(yīng)時(shí)間均為25ns,但考慮到其實(shí)際響應(yīng)時(shí)間的誤差(可假定為25ns),那么為了保證前級(jí)先動(dòng)作,則兩級(jí)保護(hù)間的距離應(yīng)該為S=nX?。?±.5X 10*)X(25X lo’)=3.75(m)
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 500572010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.4.1l條規(guī)定:“在一般情況下,當(dāng)在線路上多處安裝SPD且無(wú)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時(shí),電壓開關(guān)犁SPD與限壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于10m,限壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不宜小于5m。”;另外,信息產(chǎn)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD50982005《通信局(站)防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.7.8條規(guī)定:“當(dāng)上一級(jí)SPD為開關(guān)型SPD,次緞SPD采用限壓型SPD時(shí),兩者之間的電纜線間距應(yīng)大于10m.當(dāng)上一級(jí)SPD與次級(jí)SPD都采用眼壓荊SPD時(shí),兩者之間的電纜線間距應(yīng)大于5m?!?/p>
根據(jù)上面的計(jì)算,電壓開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長(zhǎng)度不小于10m似乎稍顯小了些,而限壓荊SPD之間的線路長(zhǎng)度不小于5m則是合適的。
在實(shí)際工程中,有時(shí)很難保證第一級(jí)保護(hù)器件(間隙型)和第二級(jí)保護(hù)2S件之間的距離(電纜)大丁15m,因此,經(jīng)常采用集中電感來(lái)等效這個(gè)距離。電感的電感且可以按以下方法計(jì)算:
導(dǎo)線的電感L,,w1.6X10‘H/m,為了等效15m長(zhǎng)導(dǎo)線分布參數(shù)的電感量,集中電感應(yīng)為L(zhǎng)=L。X 5=1.6 X 10‘X 15=24("H)
也就是說(shuō),可以用電感量為24PH的集中電感來(lái)等效15m長(zhǎng)的導(dǎo)線。
如果前后兩級(jí)均為限壓荊器件,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 500572010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和信息產(chǎn)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD 50982005《通信局(站)防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,兩級(jí)間的距離應(yīng)大于5m。若用集中電感來(lái)等效,則電感量應(yīng)為
L=L。XS=L 6X 10‘X 5=8(uH)
行進(jìn)波遇到電感將發(fā)生折、反射,從能量的角度㈩發(fā),一部分能量被反射回去,那么折射過(guò)來(lái)繼續(xù)前進(jìn)的能量必然會(huì)減小。同時(shí),電感能夠使侵入波的波頭陡度降低,這也是對(duì)過(guò)電壓保護(hù)有利的一個(gè)因京。