防雷知識系列（六）-SPD常規安裝要求
作者: www.tj-spd.cn 時間: 2007-11-30
本文章共3711字，


來源：防雷中國　

SPD在低壓系統中的選擇，安裝位置及其所提供的保護可用圖1表示

對于固定式SPD，常規安裝應遵循下述步驟：

1）確定放電電流路徑

2）標記在設備終端引起的額外電壓降的導線，見圖2.1和2.2。
說明：在圖2中， Ures是Ⅰ、Ⅱ類SPD的殘壓或更一般地說是限制電壓。

3）為避免不必要的感應回路，應標記每一設備的 PE導體，圖2.3、2.4和3。
說明：如果不可能進行單一接地則需要兩個SPD(如圖2.4所示)。

4）設備與SPD之間建立等電位連接。

5）要進行多級SPD的能量協調

為了限制安裝后的保護部分和不受保護的設備部分之間感應耦合，需進行一定測量。通過感應源與犧牲電路的分離、回路角度的選擇和閉合回路區域的限制能降低互感，見圖2。

當載流分量導線是閉合回路的一部分時，由于此導線接近電路而使回路和感應電壓而減少。見圖3。

一般來說，將被保護導線和沒被保護的導線分開比較好，而且，應該與接地線分開。同時，為了避免動力電纜和通信電纜之間的瞬態正交耦合，應該進行必要的測量。

與防護距離有關的振蕩效應

當 SPD1用來保護設備或安裝在輸入口配電盤上卻不能對某些設備提供足夠的保護時， SPD2的安裝位置應該盡可能地靠近被保護的設備。如果距離太遠，可能會在終端設備上產生2倍于 Up甚至更高的振蕩電壓，盡管對設備使用了 SPD保護，但這個振蕩電壓仍會使 設備發生損壞。合理的距離（又稱防護距離）與 SPD類型、系統類型、進入的浪涌源的陡度和波形及相連的負載有關。特別是在設備相當于高阻負載或設備內部發生脫離可能出現電壓倍增。為了解釋此現象，圖(四)給出了這類情況下出現電壓倍增的一個例子。

一般認為距離小于10米時不會產生振蕩，圖4說明即使距離為10米，也有可能產生電壓倍增，但只有負載為純電容時才有可能發生。有時設備有內部保護元件（如壓敏電阻），即使距離較遠，振蕩也會顯著減少。此時應注意SPD與設備內部保護元件的協調。

說明：一般來說，僅在靠近被保護設備處安裝一個 SPD是不夠的。由于電磁兼容原因（為避免浪涌電壓產生的電磁干擾，最好在入口處進行分流）和為了對設備進行保護（避免導線之間的閃絡），最好在設備的入口處安裝 SPD。如果設備不在入口處安裝的 SPD的保護范圍內，有必要在靠近設備處另行安裝一個SPD，此時也應考慮其協調性。

說明：這種現象可以通過由與浪涌頻率和導線長度相關的振蕩和行波來解釋。

連接線長度的影響

為獲得最佳過壓保護應使SPD的連接導線盡可能短。如導線太長將引起SPD電壓降，為提供有效的保護有必要降低安裝于此的 SPD的保護等級。轉移至設備的殘壓為由 SPD上和導線上感應電壓的總和。這兩種電壓不一定同時達到峰值。出于實用的目的，一般情況下，它們可以相加。圖(五)說明連接線的感應如何導致SPD殘壓的增加。

一般假設導線感抗為1μH／m。當脈沖陡度為1kA／μs，導線上感應電壓降接近1kV／m，而且，如果 di／dt陡度更大時，感應電壓值將增加。在可能情況下，當這種感抗的影響被認為是由于環路的分離而顯著減小時，圖(六),最好選用方案c)；當方案c)不能采用時，則采用方案d)，盡可能避免采用方案a)。

注意：如果回流線與進線是通過緊湊接線方式磁耦合，感抗將減小。

當建筑物進線處浪涌電壓較低時，在靠近進線處安裝一個SPD便行。但在某些特殊情況下，例如安裝了非常敏感的設備（電子設備，計算機）或這些需要保護的設備離安裝在入口處的 SPD太遠、在建筑物內由于雷電放電和內部干擾源而產生電磁場時，有必要在靠近被保護設備處或設備內部安裝附加的SPD。

電源系統和信號網絡線進入防護區時，應彼此靠近并連接在同一金屬物上，實現等電位連接，這一點對由非屏蔽金屬（如木材、磚混結構）建筑物尤為重要。

要考慮系統中多數被保護的電子敏感設備的耐壓水平。對安裝在設備最近處的 SPD，必須使其UP值至少低于設備耐壓值的20％。假定安裝在進線處的SPD在保護范圍內，如果進線處的 SPD的 UPl乘以一個過壓因子后低于UP2，那么，只能使用進線處的SPD。（見圖7）

說明：用戶應注意設備的抗擾性可按IEC6l000-4-5標準，用混合波發生器進行試驗得出。在這種情況下，低阻抗設備的抗擾性不只是根據耐壓UW來定義，且部分浪涌電流通過設備分流，需設計一合理的協調。

在建筑物內部當可能出現一些高能量的開關浪涌（投切過電壓）時，此時需安裝附加SPD。

SPD應具備的功能和附加要求

1．SPD的基本功能
對于正常工作狀態下的低壓系統，安裝后的SPD不應對系統和系統裝置內的設備工作特性有明顯的影響。

對于出現浪涌等非正常工作狀態的低壓系統，SPD應及時對浪涌作出反應，通過SPD能限制瞬態過電壓和分走電涌電流的特性，將過電壓降到IEC60664-1規定的各類別位置設備耐沖擊過電壓額定值以下。

對于經歷了非正常狀態的低壓系統，即經過浪涌后恢復正常狀態的SPD，應恢復其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續流。

2．使用SPD的附加要求

1)對直接接觸進行保護。 SPD應以這種方式安裝：安裝在不可接觸的范圍內或對直接接觸采取保護（如安置隔離設備）。

2)發生 SPD失效事件的安全性。當浪涌電壓超過設計的最大承受能力和放電電流容量時， SPD可能會失效或被損壞。 SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。

處于開路模式時，被保護設備將不再受保護。這時，因為對系統本身幾乎不會產生影響，很難發現 SPD己失效。為了保證在下一浪涌到來之前，能將失效的SPD替換掉，必須要求SPD具備指示失效的功能。

處于短路模式時，系統出于 SPD的失效而受到嚴重影響。短路電流由配電系統流向失效的 SPD。因為失效的 SPD通常并未完全短路且有一定阻抗，在開路前將產生熱能引起燃燒。在這種情況下，被保護系統沒有合適的器件使其與失效的SPD發生脫離，此時，對處于短路失效模式的SPD要求安裝一個合適的脫離裝置。（斷路器）


SPD的選擇步驟

說明如下：

A：Uc、UT和Ic

關于Uc在不同供電系統中的取值已在本文中說明。UT是SPD能承受的短時過電壓值，在理論上是一直線。但在實際中常因一些值（電源頻率、直流過壓）可能隨時間變化，使得在一定的時間間隔內（一般在0.05秒到10秒間），會超過最大連續工作電壓Uc，因此選用UT值應考慮大于UTOV。但事實上，要求一個SPD既要有較高的耐短時過電壓能力同時又能提供低保護等級不可能的，只有比較而舍取，或采用多級保護。

當外加連續工作電壓Uc時，通過SPD的最大連續工作電流值為Ic。為避免過電流保護設備或其它保護設備（如RCD）不必要動作，Ic值的選擇非常有用。Ic的選擇可參看"五分法"的利用分流來確定。

B．保護距離
主要指SPD的安裝位置。一般SPD應安裝在低壓供電系統在建筑物的入口處多指在變壓器的低壓側（特別說明：在公共配電系統中安裝SPD必須取得公共配電系統管理部門如供電局的批準）的配電盤上。當配電盤與用電設備距離較遠或用電設備需要多重保護時，SPD2、SPD3應盡可能的靠近被保護設備并在防雷區交界處做等電位連接。

一般來說，SPD的選擇有六個步驟,見圖(八)

選用和使用SPD時的注意事項

1. 應在不同使用范圍內選用不同性能的SPD。在選用電源SPD時要考慮供電系統的形式、額定電壓等因素。LPZ0與LPZ1區交界處的SPD必
須是經過10/350us波形沖擊試驗達標的產品。對于信號SPD在選型時應考慮SPD與電子設備的相容性。

2. SPD保護必須是多級的。例如對電子設備電源部分雷電保護而言，至少應采取泄流型SPD與限壓型SPD前后兩級進行保護。

3. 為各級SPD之間做到有效配合，當兩級SPD之間電源線或通訊線距離未達規定要求時，應在兩級SPD之間采用適當退耦措施。

4. 建在城市、郊區、山區不同環境下計算機機房，設計選用SPD時，必須考慮機房供電電源不穩定因素，選用合適工作電壓的SPD。

5. 對于無人值守場合，可選用帶有遙信觸點的電源SPD；對于有人值守場合，可選用帶有聲光報警之電源SPD。所有電源防雷器都具有老
化顯示。

6. 信號SPD應滿足信號傳輸帶率、工作電平、網絡類型的需要，同時接口應與被保護設備兼容。

7. 信號SPD由于串接在線路中，在選用時應選用插入損耗較小的SPD。

8. 在選用SPD時，應讓指定供應商提供相關SPD技術參數資料。

9. 正確的安裝才能達到預期的效果。SPD的安裝應嚴格依據廠方提供的安裝要求進行安裝。