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建筑电气设计中SPD(浪涌保护器)的使用要点和选取方法有哪些?
发表时间:2023-07-19     阅读次数:     字体:【

建筑电气设计中关于SPD的使用要点及选取方法


摘要:本文在简单介绍SPD相关概念的基础上,对建筑电气设计中SPD的合理选择、使用要点等问题进行了详细的分析和说明,以期为实际工作的有效开展提供一定的参考和借鉴。

关键词:建筑电气设计;浪涌保护器;使用;选型

1、引言

浪涌保护器(Surge Protection Device,简称SPD)也就是我们常说的电涌保护器,是一种具有分走电涌电流、限制瞬态过电压功能的器件,在弱电系统及低压配电系统中有非常广泛的应用,对电磁干扰(EMI)脉冲、雷击电磁脉冲、电气系统操作过电压、雷电过电压都具有很好的防护作用。

2、建筑电气设计中SPD的合理选择

2.1 电源SPD的合理选择.

电源SPD安装的保护等级一般以保护对象的重要性为依据在1~2级中选择;而在信息系统的低压输配电系统中,则需对雷击事故后果的严重程度、系统设备的重要性等进行综合的考虑。在安装位置方面,一级SPD为总进线配电箱前,二级SPD为分配电箱前,三级SPD为重要设备配电系统前,四级SPD为电子设备工作电源前。需要注意的一点是,第一级SPD应为电压开关型,并且测试波形应与首次雷击电流波形10/350μS相同,其余SPD可以是测试波形为8/20μS的混合型或限压型。

2.2 通流容量的合理选择

SPD通流容量的选择一般以其在系统中所承担的任务为依据。一般来说,安装在供配电系统中并且相对靠近电源侧SPD的通流容量应高于相对靠近负荷侧的SPD;安装在LPZ1、LPZ2区交界处的SPD应选择I级分类试验产品。在民用建筑的电气设计中,可以对最大电涌电流幅值进行粗略的估算,图1中的相关数据可作为参考。

2.3 报警功能的合理选择

为确保浪涌保护器的使用功能能够得到有效发挥,必须对浪涌保护器的运行状况进行实时检测,对报警装置进行针对性选择:(1)对于有人值守的工作环境,可使用声光报警装置AS。(2)对于无人值守且需要监测电源是否缺相或停电的工作环境,可使用遥信带电压监测报警装置FS-SU。(3)对于一般的无人值守的工作环境,可使用遥信报警装置FS。

3 建筑电气设计中SPD的使用要点

3.1 满足《建筑物防雷设计规范》的具体要求

根据相关设计规范,过电压保护器SPD应安装于各防雷区界面处。其中,第一级过电压保护器安装于LPZOA或LPZOB与LPZ1区的界面处;第二级过电压保护器安装于LPZ1、LPZ2区的界面处;第三级过电压保护器安装于LPZ2区内用电设备前端。在多级SPD配合使用的情况下,需要注意若上一级SDP、下一级SDP均为限压型SPD,二者间电缆线隔距应>5m;若上一级采用开关型SPD、次级采用限压型SPD时,二者电缆线隔距应>10m。若不能满足以上要求,则应考虑增设退耦装置。

3.2 保障SPD数量和设置方式的合理性

TN-C、TN-C-S系统的电源进线回路中有相线和需要与总等电位联结的接地母线连通且接地的PEN线,因此无需再进行SPD设置。而TT、TN-S系统中N线的进线处并不接地,因此其N线与相线一样,均需进行SPD的装设。需要注意的是,我国部分城市的10kV网络采用了小电阻接地系统,其接地故障电流是几百至上千安的大故障电流,并非以往的十几、二十几安的电容电流,由于国内变电所没有分开设置220/380V系统N线、设备外壳保护接地,所以大故障电流会使低压系统对地带1~2千伏的故障电压,故障电压的持续时间一般为0.5~1s,在TT系统内可能引起老化线路和设备发生电气短路事故,在TN系统内会引起人身电击的危险,在电涌防护装置中,则能烧坏压敏电阻SPD,导致持久性对地短路的后果。所以接地系统10kV网络供电的低压TT系统,应经压敏电阻将相线、N线相连,经火花间隙将N线与地线相接。同时,调整火花间隙放电电压为3~3.5kV,以此避免压敏电阻SPD的烧毁。

3.3 提供完善的SPD后备保护

为避免发生故障短路,电气元件中并联安装于市电电源相的,应于电气元件前安装短路保护器件。作为SPD后备保护器件,熔断器和断路器各有优势,同时也有各自的缺点:熔断器的优势在于体积小、分段能力强、价格低廉;缺陷在于熔丝熔断后无法将动作信号及时反馈给值班人员,熔断体大多无法得到及时更换,进而引起保护可靠性下降的问题。断路器的优势在于故障断开后无需进行器件的更换;缺陷在于分断能力相对较弱,且价格较熔断器更为高昂。综合考虑,在低压配电系统SPD后备保护应用时,可将断路器、熔断器分别用于前、后级保护。需要注意的是,后备保护元件、SPD产品间的配合应以试验结果为依据,由于世界各国以及国际电工组织尚未形成统一的配合试验验证标准,所以在推荐数据、配合要求等方面往往存在一定的差异。

3.4 合理选择通信线防雷器类型

通信防雷可分为基本防护、综合保护、精细保护三种类型。其中,基本防护位于LPZ0~LPZ2区间(B级),作用是泄放雷电电流,设置于线缆进户处,为1级保护。综合保护位于LPZ0~LPZ3区间(C级),设置于设备前端;精细保护位于LPZ1~LPZ3区间(F级),作用使使浪涌过电压得到有效限制,设置于装备侧。需要注意的 是,其与B级的间距不得少于5m。

由于通信线防雷器是通过串联方式安装在线路上,所以在对防雷器进行选择时,必须保障通信线和防雷器的匹配度,从而使防雷器的使用功能能够得到最为充分的发挥。在实际工作中,防雷器选型应从以下几个方面入手:其一,电压等级。在大多数情况下,1.2倍通信线的工作电压即是防雷器的最高工作电压,表2所示为常用通信线的工作电压。其二,速率。不同通信系统的传输速率往往存在一定的差异,若于信号线上安装通信线防雷器,则二者所支持的传输速率至少要相等,以免对通信系统的正常工作产生不利影响。其三,接口类型。为保持接触电阻的最小化及匹配阻抗,通信线防雷器接口类型应与通信线相同。同轴接口需注意公母配合,SD、RJ类型借口应注意线对配合。除以上三方面内容外,设计人员还需结合厂家样本的实际情况,通信线防雷器的型号进行针对性选择。

4结语

随着电子信息技术产品在社会生产、生活诸多领域应用范围的不断扩大,SPD的普及率也越来越高,重要性正在得到不断的凸显。因此在选型设计工作中,工作人员应结合供电系统的实际形式以及SPD的安装维护,从持续运行电压、通流容量、残压、报警功能等方面入手,做到对SPD的合理选择,以便使系统得到全面、有效的保护,使设备能够长期处于持续、稳定运行的状态。

综上所述,建筑防雷是一项系统性较强的工程,设计工作应以国家相关标准和规范为依据,做好防感应雷、防雷电波入侵、防直击雷设计,避免雷电高电位进入电气设备。若以上措施仍未对雷电高电位的形成进行有效阻止,那么SPD就是建筑电气系统防雷的最后一道屏障,其选型应综合考虑供电系统形式、SPD安装位置、具体参数等问题,同时,也要做好各级SPD的参数配合工作,以此确保设备的可靠、持续运行。


 
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