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雷電會在配電線路上感應雷電過電壓,它可能是相線對地、中性線對地,也可能是相線與中性線間感應過電壓,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地加裝過壓型SPD,TT系統(tǒng)一般為相線分別對中性線加裝過電壓型SPD,中性線對地采用放電間隙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,較重要的場合應采用全模式接線。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,優(yōu)點是均節(jié)點電壓,多路分流,使浪涌防護骷殘壓更低。
在較重要的電子設備或儀器中,單相負載的接線也可以考慮利用全模式方式。在低壓配電系統(tǒng)的過電壓保護中,通常第一級采用放電間隙,以泄放大的雷電流;第二級采用阻壓元件,將殘壓控制在設備的沖擊絕緣水平以下。由于限壓元件的響應時間較快,一般為2$ns左右,而放電間隙的響應時間則比較慢,約為lOOns。如何才能保證第一級保護比第二級保護先動作,是SPD配置中的關鍵技術。
雷電侵入波沿著電力電纜侵人,首先到達放電間隙,由于放電間隙響應時間延遲,侵入波將繼續(xù)向前行進,應該保證的是在侵入波到達限壓元件之前讓放電間隙動作。
雷電侵入波在電纜中的傳播速度為。=1.5X10Bm/s,放電間隙的動作響應時間f為lOOns,限壓元件的響應時間為25ns,那么,波在這個時間差(100--25)ns內向前行進的距離5為
5=,X f=(1.5X 10’)X(75X 10’)=11.25(m)
也就是說,如果第一級保護器件和第二級保護器件之間的距離(電纜)大于u.25m,就能夠保證前級保護先動作,從而達到將大的雷電流先泄放掉的目的。由于防雷g0件的實際響應時間有一定的誤差,故應將前、后級保護器件間的距離考慮得更長一些,通常選用15m是比較合適的。
如果前后兩級保護均為限壓型器件,響應時間均為25ns,但考慮到其實際響應時間的誤差(可假定為25ns),那么為了保證前級先動作,則兩級保護間的距離應該為S=nX?。?±.5X 10*)X(25X lo’)=3.75(m)
國家標準GB 500572010《建筑物防雷設計規(guī)范》第6.4.1l條規(guī)定:“在一般情況下,當在線路上多處安裝SPD且無準確數(shù)據(jù)時,電壓開關犁SPD與限壓型SPD之間的線路長度不宜小于10m,限壓型SPD之間的線路長度不宜小于5m?!?;另外,信息產業(yè)部行業(yè)標準YD50982005《通信局(站)防雷與接地工程設計規(guī)范》第3.7.8條規(guī)定:“當上一級SPD為開關型SPD,次緞SPD采用限壓型SPD時,兩者之間的電纜線間距應大于10m.當上一級SPD與次級SPD都采用眼壓荊SPD時,兩者之間的電纜線間距應大于5m?!?/p>
根據(jù)上面的計算,電壓開關型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不小于10m似乎稍顯小了些,而限壓荊SPD之間的線路長度不小于5m則是合適的。
在實際工程中,有時很難保證第一級保護器件(間隙型)和第二級保護2S件之間的距離(電纜)大丁15m,因此,經常采用集中電感來等效這個距離。電感的電感且可以按以下方法計算:
導線的電感L,,w1.6X10‘H/m,為了等效15m長導線分布參數(shù)的電感量,集中電感應為L=L。X 5=1.6 X 10‘X 15=24("H)
也就是說,可以用電感量為24PH的集中電感來等效15m長的導線。
如果前后兩級均為限壓荊器件,按國家標準GB 500572010《建筑物防雷設計規(guī)范》和信息產業(yè)部行業(yè)標準YD 50982005《通信局(站)防雷與接地工程設計規(guī)范》的規(guī)定,兩級間的距離應大于5m。若用集中電感來等效,則電感量應為
L=L。XS=L 6X 10‘X 5=8(uH)
行進波遇到電感將發(fā)生折、反射,從能量的角度㈩發(fā),一部分能量被反射回去,那么折射過來繼續(xù)前進的能量必然會減小。同時,電感能夠使侵入波的波頭陡度降低,這也是對過電壓保護有利的一個因京。