雷电会在配电线路上感应雷电过电压,它可能是相线对地、中性线对地,也可能是相线与中性线间感应过电压,在不同的配电系统中SPD的安装方法是不—.祥的。TN系统一般采用相线及中性线分别对地加装过压型SPD,TT系统一般为相线分别对中性线加装过电压型SPD,中性线对地采用放电间隙SPD。
采用TN制配电系统,SPD的安装方式如图4—5所示。TT制配电系统,SPD的安装方式如图4-6所示。全模式接线图如图4-7所示,较重要的场合应采用全模式接线。在SPD的全模式接线方式下,所有相与地、零[L-N、L-G、Og)L—L,之间都加以保护,优点是均节点电压,多路分流,使浪涌防护骷残压更低。
在较重要的电子设备或仪器中,单相负载的接线也可以考虑利用全模式方式。在低压配电系统的过电压保护中,通常第一级采用放电间隙,以泄放大的雷电流;第二级采用阻压元件,将残压控制在设备的冲击绝缘水平以下。由于限压元件的响应时间较快,一般为2$ns左右,而放电间隙的响应时间则比较慢,约为lOOns。如何才能保证第一级保护比第二级保护先动作,是SPD配置中的关键技术。
雷电侵入波沿着电力电缆侵人,首先到达放电间隙,由于放电间隙响应时间延迟,侵入波将继续向前行进,应该保证的是在侵入波到达限压元件之前让放电间隙动作。
雷电侵入波在电缆中的传播速度为。=1.5X10Bm/s,放电间隙的动作响应时间f为lOOns,限压元件的响应时间为25ns,那么,波在这个时间差(100--25)ns内向前行进的距离5为
5=,X f=(1.5X 10’)X(75X 10’)=11.25(m)
也就是说,如果第一级保护器件和第二级保护器件之间的距离(电缆)大于u.25m,就能够保证前级保护先动作,从而达到将大的雷电流先泄放掉的目的。由于防雷g0件的实际响应时间有一定的误差,故应将前、后级保护器件间的距离考虑得更长一些,通常选用15m是比较合适的。
如果前后两级保护均为限压型器件,响应时间均为25ns,但考虑到其实际响应时间的误差(可假定为25ns),那么为了保证前级先动作,则两级保护间的距离应该为S=nX丁=(±.5X 10*)X(25X lo’)=3.75(m)
国家标准GB 500572010《建筑物防雷设计规范》第6.4.1l条规定:“在一般情况下,当在线路上多处安装SPD且无准确数据时,电压开关犁SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m,限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。”;另外,信息产业部行业标准YD50982005《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》第3.7.8条规定:“当上一级SPD为开关型SPD,次缎SPD采用限压型SPD时,两者之间的电缆线间距应大于10m.当上一级SPD与次级SPD都采用眼压荆SPD时,两者之间的电缆线间距应大于5m。”
根据上面的计算,电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不小于10m似乎稍显小了些,而限压荆SPD之间的线路长度不小于5m则是合适的。
在实际工程中,有时很难保证第一级保护器件(间隙型)和第二级保护2S件之间的距离(电缆)大丁15m,因此,经常采用集中电感来等效这个距离。电感的电感且可以按以下方法计算:
导线的电感L,,w1.6X10‘H/m,为了等效15m长导线分布参数的电感量,集中电感应为L=L。X 5=1.6 X 10‘X 15=24("H)
也就是说,可以用电感量为24PH的集中电感来等效15m长的导线。
如果前后两级均为限压荆器件,按国家标准GB 500572010《建筑物防雷设计规范》和信息产业部行业标准YD 50982005《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》的规定,两级间的距离应大于5m。若用集中电感来等效,则电感量应为
L=L。XS=L 6X 10‘X 5=8(uH)
行进波遇到电感将发生折、反射,从能量的角度㈩发,一部分能量被反射回去,那么折射过来继续前进的能量必然会减小。同时,电感能够使侵入波的波头陡度降低,这也是对过电压保护有利的一个因京。