電源系統(tǒng)SPD的選用和安裝
2005/8/23 16:41:53 電源在線網(wǎng)
SPD主要參數(shù)的確定和安裝要求：
(1)TN系統(tǒng)。當(dāng)10/0.4KV變電所與低壓電氣裝置不在同一建筑物內(nèi)時，如電氣裝置采用TN系統(tǒng)，通常采用TN-C-S系統(tǒng)而不采用TN-S系統(tǒng)。在電源進(jìn)線處PEN線以及中性線都是通過接地母排接地而帶地電位，因此在TN-C-S系統(tǒng)中只有三根相線上需裝設(shè)SPD，此等SPD安裝在相線和地(地即PE線)之間。
由于沿線路傳導(dǎo)來的遠(yuǎn)處落雷感應(yīng)產(chǎn)生的雷電脈沖能量較小，此等SPD可采用壓敏電阻SPD，它需通過8/20us波形的II類試驗，其額定泄放電流isn不應(yīng)小于5KA。
SPD的一個重要參數(shù)是最大持續(xù)運行電壓U。它是指可持續(xù)施加在SPD上且不損壞SPD的最大交流方均根電壓或直流電壓。它應(yīng)大于低壓電氣裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的工頻持續(xù)擊穿損壞而引起對地故障短路。在TN-C-S系統(tǒng)中，PE線系統(tǒng)自PEN線引出，所以SPD承受的工頻過電壓即是電氣裝置標(biāo)稱電壓Uo加上電網(wǎng)供電電壓的正偏差。我國(GB12325-1990)《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定220V電網(wǎng)內(nèi)的正偏差不大于7%，但我國一些電壓質(zhì)量差的地區(qū)電壓正偏差往往超過此值，再加上SPD老化等因素，我國防雷標(biāo)準(zhǔn)取Uc≥1.15Uo。
(2)TT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)內(nèi)SPD的裝用比較復(fù)雜。在TT系統(tǒng)內(nèi)，中性線自變電所引出后不再重復(fù)接地而對地絕緣，因此它和相線一樣能將線路感應(yīng)產(chǎn)生的雷電脈沖過電壓傳導(dǎo)到建筑物電氣裝置中來。為此在TT系統(tǒng)電氣裝置內(nèi)需在相線和中性線上共安裝4個SPD。
在TT系統(tǒng)內(nèi)，電氣裝置的保護(hù)接地與電源處系統(tǒng)接地，在電氣上不相關(guān)聯(lián)，電氣裝置的PE線引自單獨的接地極，電氣裝置無故障時PE線為地電位，因此TT系統(tǒng)絕緣承受的工頻過電壓常比TN系統(tǒng)高，當(dāng)一相發(fā)生接地故障時，另兩非故障相對地電位將升高，其值一般不超過相電壓的50%，SPD躲過此持續(xù)過電壓，在此種情況下，我國取Uc≥1.55Uo。
目前一些大城市內(nèi)因10KV電網(wǎng)電容電流劇增，為此將原先的不接地系統(tǒng)改為經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，這樣變電所高壓側(cè)接地故障電流Id將增大到數(shù)百安以至千安，它在變電所接地電阻RB上的電壓降將達(dá)數(shù)百伏以至千伏以上，如果變電所只有一個共用接地，低壓TT系統(tǒng)的相線和中性線將帶此對地暫態(tài)高電壓，其持續(xù)時間以百毫秒的放電熱量燒毀。對此，較徹底的解決措施是將變電所低壓側(cè)中性點的低壓系統(tǒng)接地單獨設(shè)置。這樣10KV側(cè)的故障電壓將無法由傳導(dǎo)至低壓系統(tǒng)，SPD也避免了燒壞的危險。
為防止上述變電所10KV側(cè)接地故障引起的TT系統(tǒng)對地暫態(tài)過電壓損壞低壓電氣裝置的絕緣，變電所分設(shè)兩個接極有困難時，也可不分設(shè)兩個接地極，但必須限制變電所接地電阻RB的阻值和故障電流Id值，使RB上的故障電壓降Uf=Id·RB≤1200V，這樣做可以保護(hù)低壓電氣裝置的絕緣。但因SPD的Uc值遠(yuǎn)小于1200V，它不能防止SPD被擊穿導(dǎo)電且被過長時間導(dǎo)電的熱量燒壞，類似這種TT系統(tǒng)內(nèi)SPD被燒壞的事故已不少見。為避免SPD在這種情況下被燒壞需改變一下SPD的安裝方式，將三個相線SPD接于中性線上，再經(jīng)一放電間隙接于PE線上，此放電間隙的作用是在上述Uf過電壓情況下阻止SPD的導(dǎo)通，SPD只能在更高幅值的雷電脈沖過電壓沖擊下放電間隙被擊穿而導(dǎo)通。放電間隙的泄放電流應(yīng)不小于三個相線SPD額定泄放電流之和。應(yīng)該說明這一做法保護(hù)了相線SPD，但由于雷電殘壓的增大，對其后的電壓敏感設(shè)備的保護(hù)則是不利的。為此需另補充防護(hù)措施，
無論是TN系統(tǒng)或是TT系統(tǒng)，SPD兩端的接線都應(yīng)盡量縮短，IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定SPD接線總長不應(yīng)超過0.5m。這是因為當(dāng)SPD導(dǎo)通放電時，施加在被保護(hù)電氣設(shè)備上的雷電脈沖殘壓為SPD上的殘壓加上其接線上的Ldi/dt電壓降(L為SPD兩端接線的電感，di/dt為雷電脈沖電流的陡度)。SPD上的殘壓由產(chǎn)品性能決定，無法減小，而接線上的Ldi/dt電壓降則可借減少接線長度也即減少電感來減少。因此SPD最好直接安裝在配電箱帶電導(dǎo)體母排和PE線母排之間，以使其接線長度為最短。現(xiàn)在為減少接線長度，部分SPD產(chǎn)品已按配電箱內(nèi)斷路器的模數(shù)來制作，十分便于安裝在配電箱內(nèi)母排之間，這對減少殘壓十分有利。
如果因為各種原因難以做到這點，也可將SPD安裝于他處，這時最好對SPD采用“V”形接法。從圖可見配電線路與SPD按V形連接后再接往被保護(hù)設(shè)備，SPD的接線長度幾乎為零。施加在被保護(hù)設(shè)備上的雷電殘壓只剩SPD兩端間的殘壓，但這種接法在具體施工中有時會遇到困難和不方便。
SPD與RCD安裝位置的協(xié)調(diào)：
在總配電箱內(nèi)裝有作用于跳閘或報警信號的RCD，它是用于防接地電弧火災(zāi)和作為下級RCD的后備RCD用的。RCD有的裝在SPD的電源側(cè)，有的RCD裝在SPD的負(fù)載側(cè)，這是IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國GB50057-1994(2000年版)第六章內(nèi)的規(guī)定，這一規(guī)定是必要的。壓敏電阻SPD即使是新品，在施加正常的相電壓后也會有微量的泄漏電流流通。隨著時間的推移，此泄漏電流會漸增大，最終導(dǎo)致SPD短路失效而壽命終了。維護(hù)管理人員發(fā)現(xiàn)SPD顯示行將失效的標(biāo)志后應(yīng)及時更換備品，否則，失效SPD的對地短路成為接地故障，將引發(fā)種種電氣事故，例如流過SPD的對地短路電流在接地電阻Ra和接地引線上的電壓降，使PE線帶故障電壓而引起間接接觸電擊事故。將RCD裝在SPD的電源側(cè)可檢測出這一故障電流，防止這一危險的發(fā)生。這一要求也適用于為防接地電弧火災(zāi)而裝設(shè)在電源線處的RCD。有放電間隙將SPD與PE線隔離，SPD的失效短路不會導(dǎo)致接地故障，故可將RCD裝設(shè)在SPD的負(fù)荷側(cè)，以避免電源進(jìn)線處大幅值的雷電脈沖電流不必要地通過RCD的零序電流互感器。
(1)TN系統(tǒng)。當(dāng)10/0.4KV變電所與低壓電氣裝置不在同一建筑物內(nèi)時，如電氣裝置采用TN系統(tǒng)，通常采用TN-C-S系統(tǒng)而不采用TN-S系統(tǒng)。在電源進(jìn)線處PEN線以及中性線都是通過接地母排接地而帶地電位，因此在TN-C-S系統(tǒng)中只有三根相線上需裝設(shè)SPD，此等SPD安裝在相線和地(地即PE線)之間。
由于沿線路傳導(dǎo)來的遠(yuǎn)處落雷感應(yīng)產(chǎn)生的雷電脈沖能量較小，此等SPD可采用壓敏電阻SPD，它需通過8/20us波形的II類試驗，其額定泄放電流isn不應(yīng)小于5KA。
SPD的一個重要參數(shù)是最大持續(xù)運行電壓U。它是指可持續(xù)施加在SPD上且不損壞SPD的最大交流方均根電壓或直流電壓。它應(yīng)大于低壓電氣裝置內(nèi)可能出現(xiàn)的工頻持續(xù)擊穿損壞而引起對地故障短路。在TN-C-S系統(tǒng)中，PE線系統(tǒng)自PEN線引出，所以SPD承受的工頻過電壓即是電氣裝置標(biāo)稱電壓Uo加上電網(wǎng)供電電壓的正偏差。我國(GB12325-1990)《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定220V電網(wǎng)內(nèi)的正偏差不大于7%，但我國一些電壓質(zhì)量差的地區(qū)電壓正偏差往往超過此值，再加上SPD老化等因素，我國防雷標(biāo)準(zhǔn)取Uc≥1.15Uo。
(2)TT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)內(nèi)SPD的裝用比較復(fù)雜。在TT系統(tǒng)內(nèi)，中性線自變電所引出后不再重復(fù)接地而對地絕緣，因此它和相線一樣能將線路感應(yīng)產(chǎn)生的雷電脈沖過電壓傳導(dǎo)到建筑物電氣裝置中來。為此在TT系統(tǒng)電氣裝置內(nèi)需在相線和中性線上共安裝4個SPD。
在TT系統(tǒng)內(nèi)，電氣裝置的保護(hù)接地與電源處系統(tǒng)接地，在電氣上不相關(guān)聯(lián)，電氣裝置的PE線引自單獨的接地極，電氣裝置無故障時PE線為地電位，因此TT系統(tǒng)絕緣承受的工頻過電壓常比TN系統(tǒng)高，當(dāng)一相發(fā)生接地故障時，另兩非故障相對地電位將升高，其值一般不超過相電壓的50%，SPD躲過此持續(xù)過電壓，在此種情況下，我國取Uc≥1.55Uo。
目前一些大城市內(nèi)因10KV電網(wǎng)電容電流劇增，為此將原先的不接地系統(tǒng)改為經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，這樣變電所高壓側(cè)接地故障電流Id將增大到數(shù)百安以至千安，它在變電所接地電阻RB上的電壓降將達(dá)數(shù)百伏以至千伏以上，如果變電所只有一個共用接地，低壓TT系統(tǒng)的相線和中性線將帶此對地暫態(tài)高電壓，其持續(xù)時間以百毫秒的放電熱量燒毀。對此，較徹底的解決措施是將變電所低壓側(cè)中性點的低壓系統(tǒng)接地單獨設(shè)置。這樣10KV側(cè)的故障電壓將無法由傳導(dǎo)至低壓系統(tǒng)，SPD也避免了燒壞的危險。
為防止上述變電所10KV側(cè)接地故障引起的TT系統(tǒng)對地暫態(tài)過電壓損壞低壓電氣裝置的絕緣，變電所分設(shè)兩個接極有困難時，也可不分設(shè)兩個接地極，但必須限制變電所接地電阻RB的阻值和故障電流Id值，使RB上的故障電壓降Uf=Id·RB≤1200V，這樣做可以保護(hù)低壓電氣裝置的絕緣。但因SPD的Uc值遠(yuǎn)小于1200V，它不能防止SPD被擊穿導(dǎo)電且被過長時間導(dǎo)電的熱量燒壞，類似這種TT系統(tǒng)內(nèi)SPD被燒壞的事故已不少見。為避免SPD在這種情況下被燒壞需改變一下SPD的安裝方式，將三個相線SPD接于中性線上，再經(jīng)一放電間隙接于PE線上，此放電間隙的作用是在上述Uf過電壓情況下阻止SPD的導(dǎo)通，SPD只能在更高幅值的雷電脈沖過電壓沖擊下放電間隙被擊穿而導(dǎo)通。放電間隙的泄放電流應(yīng)不小于三個相線SPD額定泄放電流之和。應(yīng)該說明這一做法保護(hù)了相線SPD，但由于雷電殘壓的增大，對其后的電壓敏感設(shè)備的保護(hù)則是不利的。為此需另補充防護(hù)措施，
無論是TN系統(tǒng)或是TT系統(tǒng)，SPD兩端的接線都應(yīng)盡量縮短，IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定SPD接線總長不應(yīng)超過0.5m。這是因為當(dāng)SPD導(dǎo)通放電時，施加在被保護(hù)電氣設(shè)備上的雷電脈沖殘壓為SPD上的殘壓加上其接線上的Ldi/dt電壓降(L為SPD兩端接線的電感，di/dt為雷電脈沖電流的陡度)。SPD上的殘壓由產(chǎn)品性能決定，無法減小，而接線上的Ldi/dt電壓降則可借減少接線長度也即減少電感來減少。因此SPD最好直接安裝在配電箱帶電導(dǎo)體母排和PE線母排之間，以使其接線長度為最短。現(xiàn)在為減少接線長度，部分SPD產(chǎn)品已按配電箱內(nèi)斷路器的模數(shù)來制作，十分便于安裝在配電箱內(nèi)母排之間，這對減少殘壓十分有利。
如果因為各種原因難以做到這點，也可將SPD安裝于他處，這時最好對SPD采用“V”形接法。從圖可見配電線路與SPD按V形連接后再接往被保護(hù)設(shè)備，SPD的接線長度幾乎為零。施加在被保護(hù)設(shè)備上的雷電殘壓只剩SPD兩端間的殘壓，但這種接法在具體施工中有時會遇到困難和不方便。
SPD與RCD安裝位置的協(xié)調(diào)：
在總配電箱內(nèi)裝有作用于跳閘或報警信號的RCD，它是用于防接地電弧火災(zāi)和作為下級RCD的后備RCD用的。RCD有的裝在SPD的電源側(cè)，有的RCD裝在SPD的負(fù)載側(cè)，這是IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國GB50057-1994(2000年版)第六章內(nèi)的規(guī)定，這一規(guī)定是必要的。壓敏電阻SPD即使是新品，在施加正常的相電壓后也會有微量的泄漏電流流通。隨著時間的推移，此泄漏電流會漸增大，最終導(dǎo)致SPD短路失效而壽命終了。維護(hù)管理人員發(fā)現(xiàn)SPD顯示行將失效的標(biāo)志后應(yīng)及時更換備品，否則，失效SPD的對地短路成為接地故障，將引發(fā)種種電氣事故，例如流過SPD的對地短路電流在接地電阻Ra和接地引線上的電壓降，使PE線帶故障電壓而引起間接接觸電擊事故。將RCD裝在SPD的電源側(cè)可檢測出這一故障電流，防止這一危險的發(fā)生。這一要求也適用于為防接地電弧火災(zāi)而裝設(shè)在電源線處的RCD。有放電間隙將SPD與PE線隔離，SPD的失效短路不會導(dǎo)致接地故障，故可將RCD裝設(shè)在SPD的負(fù)荷側(cè)，以避免電源進(jìn)線處大幅值的雷電脈沖電流不必要地通過RCD的零序電流互感器。
聲明：本信息內(nèi)容的真實性未經(jīng)電源在線網(wǎng)證實，僅供參考。
