安裝工作中影響SPD效果的因素

倪迎松

摘要： SPD的安裝工作不到位，使得SPD的效果得不到設計要求，每年有不少設備因為SPD限壓水平不夠或沒來不及動作而損壞，因此SPD的選型和安裝問題必須引起我們足夠的注意。電涌保護器（SPD）是用于限制瞬態過電壓和分泄電涌電流的器件。它至少含有一個非線性元件，這是GB50057規范的定義。電涌保護器工作原理是通過引流方式，把因雷電流或操作過電壓而產生的電涌電流、沖擊電壓，泄入大地，使過電壓限制在一定水平上，從而保護其后面的電氣設備。然而，一個電源系統安裝了一個或多個性能良好的SPD并不意味著整個電源系統就擁有了良好的保護性能。

關鍵司：開關型電源 SPD;限壓型電源SPD;后備保護

引言

從多年的防雷實踐來看，浪涌保護器（SPD）的連接導線的長度、線徑的大小、SPD的配合、后備保護元件的選擇等因素都可能影SPD的保護效果。涉及到諸如SPD兩端連接導線總長度是否需要滿足GB50343規定：“浪涌保護器連接導線應平直，其總長度不宜大于0.5m”極限長度等問題，在這進行探討。

一、SPD連接線的長度

我們拿住宅小區的單元計量箱來研究，它的等值電路圖如圖1所示：UZ = L1 dI/dt + Us+ L2 dI/dt+ Up+ L3 dI/dt 式中，Us為斷路器或熔斷器上的電壓降，因Us值很小可忽略; L1、L2和 L3分別代表節點 A 與SPD 接地端B之間3個分段連接線的電感; 令L1 + L2 + L3= L，L代表了AB段連接線的總電感值。UP—電涌保護器的電壓保護水平，假設UP為2.5kV，L1=0.5m、L2=0.5m、L3=1m。據GB/T 21431-2008《建筑物防雷裝置檢測技術規范》第5.8.1.2.1款規定：“?U為SPD兩端引線上產生的電壓，一般取1kV/m（8/20μs 50kA時）。”上式可以簡化為UZ=2.5+0.5+0.5+1=4.5（kv）。根據GB50343-2010表6.4.4，小區單元計量箱為配電系統，屬Ⅲ類防雷設備，耐壓水平為 4 kV，則負載并未有效得到上游 SPD 的防過電壓保護，存在防雷隱患。解決的辦法就是縮短L的總長度。這在防雷規范上也是有要求的，如：GB50343規定：“浪涌保護器連接導線應平直，其總長度不宜大于0.5m”。實際工作中由于SPD安裝位置和接線的原因，SPD連接線總長L有時很難達到規范的要求。在這些情況下，我們可以運用一些特別的辦法“縮短”SPD接線總長度。第一、縮短L1的長度，SPD安裝位置選擇靠近電源母線，盡可能縮短L1的長度。第二、縮短L2 的長度，把斷路器或熔斷器和SPD實現上下緊挨著安裝，這樣L2 的長度只有幾厘米。第三、縮短 L3 的長度，先從等電位引線接至SPD的接地端子上，再從SPD的接地端子上引至配電箱的接地匯流排上，從而實現接地凱文式接線方式，把L3縮短為零。通過這三種措施可控制總長度不宜大于0.5m的要求。

二、SPD后備保護元件的選擇

據GB50057-94（2000）圖6.4.5-1～4和GB50601-2010圖D.0.5-1～D.0.5-5，將SPD的過電流保護器規定為“保護電涌保護器推薦的熔絲、斷路器或剩余電流保護器”。筆者認為剩余電流保護器價格高，而熔絲和斷路器完全可以滿足SPD的過電流保護，選擇熔絲和斷路器也應根據SPD類型區別選擇。

（1） 開關型電源 SPD。為了防其在雷電高壓沖擊時，產生負載電壓的工頻后續持續電流，導致配電系統整體斷電，故在開關型電源SPD上串聯斷路器保護裝置。一旦雷擊時發生工頻續流出現，則斷路器就會動作，使電源SPD快速與電力線路實現分斷，杜絕和減少開關型電源SPD續流引起用戶非法斷電事故發生。

（2）限壓型電源SPD（ 多數是壓敏電阻） 。屬于易老化類熱擊穿產品。頻繁的雷電及過電壓可能造成其內部工頻泄漏電流的逐步增大，最終發生熱擊穿現象。為減少故障，限壓型電源SPD上串聯熔絲裝置。

（3） 保護裝置整定值的選擇

GB16895.22-2004應當根據電涌保護器（SPD）產品手冊中推薦的過電流保護器的最大額定值選擇。國內某公司使用手冊中推薦的保護裝置整定值規格如下：第一級SPD為限壓型50kA，8/20，斷路器為63A;第二級SPD為限壓型40kA，8/20，熔絲為32A;第三級SPD為限壓型10kA，8/20，熔絲為16A。

三、多級SPD的配合是個復雜問題

GB50601-2010第10.1.2規定：

1? 當低壓配電系統中安裝的第一級SPD與被保護設備之間關系無法滿足下列條件時，應在靠近被保護設備的分配電柜或設備前端安裝第二級SPD：

1）第一級SPD的有效電壓保護水平低于設備的耐過電壓額定值時。

2）第一級SPD與被保護設備之間的線路長度小于10m時。

3）在建筑物內部不存在雷擊放電或內部干擾源產生的電磁場干擾時。

2? 第二級SPD無法滿足本條第1款的條件時，應安裝第三級SPD。

從上述規定中可以看出：安裝幾級SPD，關鍵要看安裝了SPD后所得到的電壓保護水平是否能滿足其后面的被保護設備的耐沖擊過電壓額定值的要求。如果滿足不了，也就保護不了需被保護的設備。

GB16895.22-2004的534.2.3.6規定：“電涌保護器（SPD）之間的配合：根據IEC61312-3和61643-12，應當考慮電氣裝置中電涌保護器（SPD）之間必需的配合。電涌保護器（SPD）的制造廠應在其文件中提供充分的關于電涌保護器（SPD）之間配合的資料。”

結合大量的工程實踐，許多制造廠或供應商就推出了所謂的“三級保護”的概念。即：在電子設備的低壓配電線路上，由建筑物的進線處開始，共需安裝三級SPD，使末端設備處的電壓保護水平能滿足其耐沖擊過電壓額定值的要求。當然，這一觀點不無道理，但也不完全正確。實際上，在許多情況下，只需在建筑物的進線處和末端設備處各安裝一級SPD就能滿足要求了。

四、結束語

SPD的安裝雖然是個老生常談的問題，但是每年還是有不少設備因為SPD限壓水平不夠或沒來不及動作而損壞，因此SPD的選型和安裝問題必須引起我們足夠的注意。這也促使我們從事防雷工作的人員通過不斷的學習，提高防雷技術水平，盡最大的努力保障防雷工程質量。