防雷技术

防雷知识系列（六）-SPD常规安装要求
作者: www.tj-spd.cn 时间: 2007-11-30
本文章共3711字，


来源：防雷中国　

SPD在低压系统中的选择，安装位置及其所提供的保护可用图1表示

对于固定式SPD，常规安装应遵循下述步骤：

1）确定放电电流路径

2）标记在设备终端引起的额外电压降的导线，见图2.1和2.2。
说明：在图2中， Ures是Ⅰ、Ⅱ类SPD的残压或更一般地说是限制电压。

3）为避免不必要的感应回路，应标记每一设备的 PE导体，图2.3、2.4和3。
说明：如果不可能进行单一接地则需要两个SPD(如图2.4所示)。

4）设备与SPD之间建立等电位连接。

5）要进行多级SPD的能量协调

为了限制安装后的保护部分和不受保护的设备部分之间感应耦合，需进行一定测量。通过感应源与牺牲电路的分离、回路角度的选择和闭合回路区域的限制能降低互感，见图2。

当载流分量导线是闭合回路的一部分时，由于此导线接近电路而使回路和感应电压而减少。见图3。

一般来说，将被保护导线和没被保护的导线分开比较好，而且，应该与接地线分开。同时，为了避免动力电缆和通信电缆之间的瞬态正交耦合，应该进行必要的测量。

与防护距离有关的振荡效应

当 SPD1用来保护设备或安装在输入口配电盘上却不能对某些设备提供足够的保护时， SPD2的安装位置应该尽可能地靠近被保护的设备。如果距离太远，可能会在终端设备上产生2倍于 Up甚至更高的振荡电压，尽管对设备使用了 SPD保护，但这个振荡电压仍会使 设备发生损坏。合理的距离（又称防护距离）与 SPD类型、系统类型、进入的浪涌源的陡度和波形及相连的负载有关。特别是在设备相当于高阻负载或设备内部发生脱离可能出现电压倍增。为了解释此现象，图(四)给出了这类情况下出现电压倍增的一个例子。

一般认为距离小于10米时不会产生振荡，图4说明即使距离为10米，也有可能产生电压倍增，但只有负载为纯电容时才有可能发生。有时设备有内部保护元件（如压敏电阻），即使距离较远，振荡也会显著减少。此时应注意SPD与设备内部保护元件的协调。

说明：一般来说，仅在靠近被保护设备处安装一个 SPD是不够的。由于电磁兼容原因（为避免浪涌电压产生的电磁干扰，最好在入口处进行分流）和为了对设备进行保护（避免导线之间的闪络），最好在设备的入口处安装 SPD。如果设备不在入口处安装的 SPD的保护范围内，有必要在靠近设备处另行安装一个SPD，此时也应考虑其协调性。

说明：这种现象可以通过由与浪涌频率和导线长度相关的振荡和行波来解释。

连接线长度的影响

为获得最佳过压保护应使SPD的连接导线尽可能短。如导线太长将引起SPD电压降，为提供有效的保护有必要降低安装于此的 SPD的保护等级。转移至设备的残压为由 SPD上和导线上感应电压的总和。这两种电压不一定同时达到峰值。出于实用的目的，一般情况下，它们可以相加。图(五)说明连接线的感应如何导致SPD残压的增加。

一般假设导线感抗为1μH／m。当脉冲陡度为1kA／μs，导线上感应电压降接近1kV／m，而且，如果 di／dt陡度更大时，感应电压值将增加。在可能情况下，当这种感抗的影响被认为是由于环路的分离而显著减小时，图(六),最好选用方案c)；当方案c)不能采用时，则采用方案d)，尽可能避免采用方案a)。

注意：如果回流线与进线是通过紧凑接线方式磁耦合，感抗将减小。

当建筑物进线处浪涌电压较低时，在靠近进线处安装一个SPD便行。但在某些特殊情况下，例如安装了非常敏感的设备（电子设备，计算机）或这些需要保护的设备离安装在入口处的 SPD太远、在建筑物内由于雷电放电和内部干扰源而产生电磁场时，有必要在靠近被保护设备处或设备内部安装附加的SPD。

电源系统和信号网络线进入防护区时，应彼此靠近并连接在同一金属物上，实现等电位连接，这一点对由非屏蔽金属（如木材、砖混结构）建筑物尤为重要。

要考虑系统中多数被保护的电子敏感设备的耐压水平。对安装在设备最近处的 SPD，必须使其UP值至少低于设备耐压值的20％。假定安装在进线处的SPD在保护范围内，如果进线处的 SPD的 UPl乘以一个过压因子后低于UP2，那么，只能使用进线处的SPD。（见图7）

说明：用户应注意设备的抗扰性可按IEC6l000-4-5标准，用混合波发生器进行试验得出。在这种情况下，低阻抗设备的抗扰性不只是根据耐压UW来定义，且部分浪涌电流通过设备分流，需设计一合理的协调。

在建筑物内部当可能出现一些高能量的开关浪涌（投切过电压）时，此时需安装附加SPD。

SPD应具备的功能和附加要求

1．SPD的基本功能
对于正常工作状态下的低压系统，安装后的SPD不应对系统和系统装置内的设备工作特性有明显的影响。

对于出现浪涌等非正常工作状态的低压系统，SPD应及时对浪涌作出反应，通过SPD能限制瞬态过电压和分走电涌电流的特性，将过电压降到IEC60664-1规定的各类别位置设备耐冲击过电压额定值以下。

对于经历了非正常状态的低压系统，即经过浪涌后恢复正常状态的SPD，应恢复其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制电力线上的续流。

2．使用SPD的附加要求

1)对直接接触进行保护。 SPD应以这种方式安装：安装在不可接触的范围内或对直接接触采取保护（如安置隔离设备）。

2)发生 SPD失效事件的安全性。当浪涌电压超过设计的最大承受能力和放电电流容量时， SPD可能会失效或被损坏。 SPD的失效模式大致分为开路和短路两种方式。

处于开路模式时，被保护设备将不再受保护。这时，因为对系统本身几乎不会产生影响，很难发现 SPD己失效。为了保证在下一浪涌到来之前，能将失效的SPD替换掉，必须要求SPD具备指示失效的功能。

处于短路模式时，系统出于 SPD的失效而受到严重影响。短路电流由配电系统流向失效的 SPD。因为失效的 SPD通常并未完全短路且有一定阻抗，在开路前将产生热能引起燃烧。在这种情况下，被保护系统没有合适的器件使其与失效的SPD发生脱离，此时，对处于短路失效模式的SPD要求安装一个合适的脱离装置。（断路器）


SPD的选择步骤

说明如下：

A：Uc、UT和Ic

关于Uc在不同供电系统中的取值已在本文中说明。UT是SPD能承受的短时过电压值，在理论上是一直线。但在实际中常因一些值（电源频率、直流过压）可能随时间变化，使得在一定的时间间隔内（一般在0.05秒到10秒间），会超过最大连续工作电压Uc，因此选用UT值应考虑大于UTOV。但事实上，要求一个SPD既要有较高的耐短时过电压能力同时又能提供低保护等级不可能的，只有比较而舍取，或采用多级保护。

当外加连续工作电压Uc时，通过SPD的最大连续工作电流值为Ic。为避免过电流保护设备或其它保护设备（如RCD）不必要动作，Ic值的选择非常有用。Ic的选择可参看"五分法"的利用分流来确定。

B．保护距离
主要指SPD的安装位置。一般SPD应安装在低压供电系统在建筑物的入口处多指在变压器的低压侧（特别说明：在公共配电系统中安装SPD必须取得公共配电系统管理部门如供电局的批准）的配电盘上。当配电盘与用电设备距离较远或用电设备需要多重保护时，SPD2、SPD3应尽可能的靠近被保护设备并在防雷区交界处做等电位连接。

一般来说，SPD的选择有六个步骤,见图(八)

选用和使用SPD时的注意事项

1. 应在不同使用范围内选用不同性能的SPD。在选用电源SPD时要考虑供电系统的形式、额定电压等因素。LPZ0与LPZ1区交界处的SPD必
须是经过10/350us波形冲击试验达标的产品。对于信号SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。

2. SPD保护必须是多级的。例如对电子设备电源部分雷电保护而言，至少应采取泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。

3. 为各级SPD之间做到有效配合，当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规定要求时，应在两级SPD之间采用适当退耦措施。

4. 建在城市、郊区、山区不同环境下计算机机房，设计选用SPD时，必须考虑机房供电电源不稳定因素，选用合适工作电压的SPD。

5. 对于无人值守场合，可选用带有遥信触点的电源SPD；对于有人值守场合，可选用带有声光报警之电源SPD。所有电源防雷器都具有老
化显示。

6. 信号SPD应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与被保护设备兼容。

7. 信号SPD由于串接在线路中，在选用时应选用插入损耗较小的SPD。

8. 在选用SPD时，应让指定供应商提供相关SPD技术参数资料。

9. 正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行安装。