低(di)壓(ya)配電(dian)(dian)系統需(xu)要安裝適配的浪涌(yong)保(bao)(bao)護器才能確保(bao)(bao)線路(lu)及設(she)(she)備(bei)的安全。而在設(she)(she)計(ji)工程(cheng)中，往(wang)往(wang)會遇到(dao)很(hen)多(duo)問題，例如后備(bei)保(bao)(bao)護器、各(ge)級浪涌(yong)保(bao)(bao)護器之間的設(she)(she)置等問題。今(jin)天，鈞(jun)和電(dian)(dian)子針對(dui)這些應用中的問題及措施進行分析。

一是(shi)，SPD后備保護選擇

GB 51348—2019第11.9.11條要求，SPD安裝線(xian)路上應(ying)設置過電(dian)流(liu)保護器(qi)件，該過電(dian)流(liu)保護器(qi)件應(ying)具備如下能力：

1.分斷SPD安(an)裝線路的預期短路電流；

2.耐受通過SPD的電涌電流不斷(duan)開；

3.分斷SPD內置熱保護所不能斷(duan)開的工頻電流。

當后備保(bao)護不匹配時，容易發生誤動(dong)作或(huo)SPD劣化過流不動作的(de)(de)情況，帶來一(yi)定的(de)(de)安全(quan)隱(yin)患。對于上文提出(chu)的(de)(de)第(di)1條要(yao)(yao)求(qiu)，應首先確(que)定SPD安裝(zhuang)(zhuang)位置的(de)(de)系(xi)統預(yu)期短(duan)路電流，然后(hou)核實后(hou)備保護的(de)(de)短(duan)路分斷(duan)能力(li)是否與系(xi)統預(yu)期短(duan)路電流匹配(pei)；對于后(hou)兩條要(yao)(yao)求(qiu)，工程中為減少設計或安裝(zhuang)(zhuang)差錯形(xing)成的(de)(de)安全(quan)隱(yin)患，建議選擇帶配(pei)套后(hou)備保護裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)SPD產(chan)品或者SPD與后(hou)備保護一(yi)體化的(de)(de)產(chan)品。

二是，SPD的級間(jian)配合

由于單個SPD很難同時滿足泄(xie)(xie)(xie)流(liu)、限壓、反(fan)(fan)應(ying)時間(jian)等防護能力指標(復合型(xing)SPD按2個(ge)SPD考慮)，因(yin)此(ci)系統中往(wang)(wang)往(wang)(wang)需要(yao)2個(ge)或多個(ge)SPD協調配合使用(yong)。通常(chang)，上級(ji)(ji)(ji)(ji)SPD主(zhu)要(yao)用(yong)于(yu)雷電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)泄(xie)(xie)(xie)放，而(er)次級(ji)(ji)(ji)(ji)SPD主(zhu)要(yao)用(yong)于(yu)限制(zhi)系統過電(dian)(dian)(dian)壓。由于(yu)SPD自身的(de)構造特性，開(kai)關型(xing)SPD(如放電(dian)(dian)(dian)間(jian)隙)通常(chang)用(yong)于(yu)前端泄(xie)(xie)(xie)放雷電(dian)(dian)(dian)流(liu)，其(qi)泄(xie)(xie)(xie)流(liu)能力更(geng)強，但反(fan)(fan)應(ying)速度(du)相對較慢。而(er)限壓型(xing)SPD(如金(jin)屬氧化物(wu)壓敏(min)電(dian)(dian)(dian)阻器)，通常(chang)用(yong)于(yu)設備端限壓，其(qi)泄(xie)(xie)(xie)流(liu)能力相對較弱(ruo)，但反(fan)(fan)應(ying)速度(du)更(geng)快。當兩級(ji)(ji)(ji)(ji)SPD的(de)安裝距(ju)離較小時，次級(ji)(ji)(ji)(ji)SPD會(hui)優先導通，而(er)此(ci)時大(da)電(dian)(dian)(dian)流(liu)會(hui)率先從次級(ji)(ji)(ji)(ji)SPD流(liu)入大(da)地(di)可能導致(zhi)次級(ji)(ji)(ji)(ji)SPD損壞(huai)，較高的(de)殘壓導致(zhi)設備損壞(huai)，同時會(hui)出(chu)現(xian)上級(ji)(ji)(ji)(ji)SPD沒有及時導通的(de)情況。

因此，GB 51348—2019第11.9.4條提出，當上級(ji)電(dian)涌(yong)(yong)保(bao)護器(qi)為(wei)開關型SPD，次(ci)級(ji)電(dian)涌(yong)(yong)保(bao)護器(qi)為(wei)限(xian)壓(ya)(ya)型SPD時，兩者之間的(de)線(xian)(xian)路(lu)長(chang)(chang)度應(ying)大(da)(da)于(yu)10m；當上級(ji)與次(ci)級(ji)電(dian)涌(yong)(yong)保(bao)護器(qi)均(jun)采用限(xian)壓(ya)(ya)型時，兩者之間的(de)線(xian)(xian)路(lu)長(chang)(chang)度應(ying)大(da)(da)于(yu)5m，否則應(ying)加裝(zhuang)退(tui)耦裝(zhuang)置，或(huo)者采用復合型SPD。

三是，SPD的極數選擇

SPD產品分為1P、1P+N、2P、3P +N、4P幾種極數模(mo)式，在設(she)計選(xuan)型時(shi)容易被忽視，應依據GB50057附錄J的(de)(de)(de)要求，根據系統的(de)(de)(de)接地形式的(de)(de)(de)不同(tong)、導線芯數的(de)(de)(de)不同(tong)以及RCD與SPD的(de)(de)(de)相對位置，確定極數的(de)(de)(de)選(xuan)擇。

四是，SPD的過度設置

對于SPD的(de)(de)設(she)(she)置，應根據(ju)被保護(hu)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)需要(yao)進行(xing)設(she)(she)置。由于SPD長時(shi)間(jian)在線，其性(xing)能(neng)會(hui)在雷電電涌(yong)沖(chong)擊以及(ji)自(zi)身的(de)(de)自(zi)然老化作用下(xia)逐(zhu)漸(jian)下(xia)降甚至(zhi)(zhi)失效。劣化后(hou)的(de)(de)SPD,其閾值電壓會(hui)降低，低阻(zu)性(xing)則逐(zhu)步加劇，進而(er)(er)導(dao)致持續漏(lou)電流的(de)(de)產生。隨著漏(lou)電流的(de)(de)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加，,就會(hui)導(dao)致SPD本體溫度逐(zhu)漸(jian)升高，甚至(zhi)(zhi)發生火災，而(er)(er)后(hou)備(bei)保護(hu)也有保護(hu)失效的(de)(de)情況。因此，建(jian)筑(zhu)物內的(de)(de)SPD設(she)(she)置并非越多越好。

對于(yu)中間級配電箱(xiang)，當(dang)不與(yu)設備(bei)直接相連且上下級配電箱(xiang)(柜)均設置有SPD保護(hu)時，考慮其自身的(de)耐沖擊(ji)電(dian)壓(ya)值為(wei)4kV，大于上下端配電(dian)箱SPD的(de)電(dian)壓(ya)保護(hu)水平Up(≤2.5kV)，故當系統內無造成過電(dian)壓(ya)的(de)沖擊(ji)類(lei)負荷(he)時，一般(ban)可(ke)不(bu)設置SPD。

對于民用建(jian)筑內固定安(an)裝(zhuang)的非智能控制的風機、水泵配(pei)電箱，當設備及(ji)線路均位于室內LPZ1或LPZ2區，且前(qian)端配(pei)電總箱設置有SPD時，考慮其自身的耐(nai)沖擊電壓(ya)值亦為4kV(見(jian)表3)，大于前(qian)端配(pei)電箱SPD的電壓(ya)保護水平(ping)Up(≤2.5kV)，其現(xian)場配(pei)電箱也可不設置SPD。

對于(yu)住(zhu)宅、辦公套間內的末(mo)端配(pei)(pei)電(dian)箱(xiang)，盡管末(mo)端連接(jie)有電(dian)腦等電(dian)子產品。由(you)于(yu)使用(yong)者具有配(pei)(pei)電(dian)箱(xiang)的所有權，但通(tong)常無維護SPD的能力。因此(ci)，除非(fei)有設(she)備升出屋(wu)面或(huo)高層的側立面安裝，否(fou)則通常不建議安裝SPD，而其電(dian)涌保(bao)護應由在其上級層配電(dian)箱內設(she)置的SPD提供。

五是，Ⅱ級(ji)試驗(yan)SPD與Ⅰ級(ji)試驗(yan)SPD的替換關系

在工程(cheng)應(ying)用(yong)中，由(you)于I級(ji)試驗(yan)(10/350μs波形(xing))的SPD相對Ⅱ級(ji)試驗(yan)(8/20μs波形(xing))的SPD造價(jia)通常(chang)更為昂貴，且電(dian)壓保護(hu)水平Up值更大。因此，當系統中預期(qi)每一保護(hu)模(mo)式(shi)的沖(chong)擊電(dian)流計算(suan)值較小時，可考慮采用(yong)Ⅱ級(ji)試驗(yan)SPD進行替代。

GB 51348—2019表11.9.5顯示I級(ji)試驗SPD的沖(chong)擊電(dian)流值Iimp(10/350μs 波形)與Ⅱ級(ji)試驗SPD的標稱電(dian)流值In(8/20μs波形)為4倍(bei)的轉換(huan)(huan)關系(xi)。如用標稱電(dian)流值為80kA的Ⅱ級(ji)試驗SPD替換(huan)(huan)沖(chong)擊電(dian)流值為20kA的I級(ji)試驗SPD。

而GB 50057—2010第4.5.4條條文(wen)(wen)說明提出上述替換倍(bei)(bei)數為(wei)(wei)(wei)10倍(bei)(bei)的(de)(de)關(guan)系(xi)(xi)，如(ru)用(yong)標稱電(dian)流(liu)(liu)值為(wei)(wei)(wei)20kA的(de)(de)Ⅱ級(ji)試驗SPD(最大放電(dian)電(dian)流(liu)(liu)雷電(dian)流(liu)(liu)Imax值為(wei)(wei)(wei)40kA) 替換沖擊(ji)電(dian)流(liu)(liu)Iimp值為(wei)(wei)(wei)2kA的(de)(de)I級(ji)試驗SPD。與此(ci)同時，文(wen)(wen)獻(xian)[9]及文(wen)(wen)獻(xian)[10]均認為(wei)(wei)(wei)該(gai)替換關(guan)系(xi)(xi)為(wei)(wei)(wei)10倍(bei)(bei)。因此(ci)，本文(wen)(wen)認為(wei)(wei)(wei)該(gai)兩種(zhong)SPD電(dian)流(liu)(liu)參(can)數的(de)(de)替換關(guan)系(xi)(xi)采(cai)用(yong)10倍(bei)(bei)是比較合適的(de)(de)。

由于目前國內市場僅有少(shao)數品牌Ⅱ級試(shi)驗(yan)(yan)SPD的標(biao)稱電流(liu)In值做到了80kA，更多的品(pin)牌(pai)最大只做到了60kA。因此，本文建議(yi)當計算沖(chong)擊(ji)電流(liu)Iimp值(10/350μs 波形)小于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)6kA時，可(ke)采用標(biao)稱放電電流(liu)為10倍沖(chong)擊(ji)電流(liu)值的Ⅱ級試(shi)驗(yan)(yan)SPD進(jin)行替代，以節省(sheng)造價。當計算Iimp值大于(yu)(yu)6kA時，建議(yi)依(yi)然采用I級試(shi)驗(yan)(yan)的SPD。

六是，關于在屋面配(pei)電箱內開關電源側裝設Ⅱ級試(shi)驗(yan)SPD的(de)理解

GB 50057—2010第4.5.4條要求(qiu)對固(gu)定在(zai)(zai)建筑(zhu)物(wu)外立面或屋(wu)面上的(de)用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)設(she)備，其(qi)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)箱內應(ying)在(zai)(zai)開關電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源側(ce)裝設(she)Ⅱ級試驗SPD。對執行本條的(de)理解如(ru)下，當(dang)該配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)箱設(she)在(zai)(zai)屋(wu)面時，其(qi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源側(ce)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)也暴露在(zai)(zai)LPZ0A區或LPZ0B區，如(ru)果將SPD設(she)置在(zai)(zai)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)箱母排(pai)處，當(dang)雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)擊中電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源側(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)且主(zhu)(zhu)(zhu)開關斷(duan)開時，由于得不(bu)到(dao)主(zhu)(zhu)(zhu)開關負荷側(ce)SPD的(de)保護，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源側(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)可能將較大的(de)雷(lei)(lei)擊電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)涌(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)引(yin)入(ru)室(shi)內，且雷(lei)(lei)擊過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓會擊穿電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)氣絕(jue)(jue)緣(yuan)和(he)損壞主(zhu)(zhu)(zhu)開關。所以，此時應(ying)在(zai)(zai)主(zhu)(zhu)(zhu)開關電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源側(ce)裝設(she)SPD，以防止直擊雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)進入(ru)建筑(zhu)物(wu)內，并(bing)保護電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)氣絕(jue)(jue)緣(yuan)層和(he)主(zhu)(zhu)(zhu)開關。

關于對屋面配(pei)電箱裝設Ⅱ級(ji)(ji)試驗(yan)(yan)SPD的(de)理解，設計中(zhong)應(ying)根據實際(ji)工(gong)程的(de)分流條件進行計算，明確(que)預期雷擊(ji)電流是否不(bu)大于6kA，以此來確(que)定(ding)是否采用Ⅱ級(ji)(ji)試驗(yan)(yan)SPD來替代I級(ji)(ji)試驗(yan)(yan)SPD。當(dang)計算雷電分流較大時，常用的(de)Ⅱ級(ji)(ji)試驗(yan)(yan)SPD可能達不(bu)到(dao)相應(ying)的(de)泄流能力，此時應(ying)根據被保護裝置的(de)耐沖(chong)擊(ji)電壓水平選擇裝設I級(ji)(ji)試驗(yan)(yan)SPD或 I+Ⅱ級(ji)(ji)復合型SPD。如果(guo)只是為了(le)與上級(ji)(ji)總進線配電箱處SPD的(de)能量配合，而直接(jie)采用Ⅱ級(ji)(ji)試驗(yan)(yan)SPD，反而會對系統的(de)安(an)全性不(bu)利。

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