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低壓配電系統(tǒng)浪涌保護(hù)器安裝方法探討
摘要:對低壓配電系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器兩端的電壓、前后級的有效距離進(jìn)行計算分析,闡明浪涌保護(hù)器正確安裝與否決定防雷結(jié)果的成敗。由此,提出根據(jù)理論和實際相結(jié)合的改進(jìn)安裝方法并給出前后級合理搭配的依據(jù)和方法。
關(guān)鍵詞:低壓配電;浪涌保護(hù)器;線間壓降;等電位連接;探討
1引言
平時我們都很重視綜合防雷方案的合理性、科學(xué)性,注重防雷器材的質(zhì)量安全,可是往往沒有把好現(xiàn)場施工的施工質(zhì)量,因為現(xiàn)場情況千變?nèi)f化,難以按技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)上的理論去控制質(zhì)量。這里通過相關(guān)計算分析低壓配電系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器(以下簡稱SPD)不正確安裝所存在的安全隱患,并結(jié)合實際提出技術(shù)改良措施并給出前后級合理搭配的依據(jù)和方法。
2 SPD引線方法
2.1 SPD兩端的電壓分析。如設(shè)備前安裝了相應(yīng)的SPD,則設(shè)備AB點之間的壓降UAB=UP+UL1+ UL2其中:UP為SPD電壓保護(hù)水平,UL1為上連接導(dǎo)線的壓降,UL2為下接地線的壓降。
假設(shè)是一個第二類建筑物,從室外引入水管、電力線、信息線。電力線為TN-C-N,在入口界面裝設(shè)3片SPD,L1+L2=1m,1m長的多股銅導(dǎo)線其電感約為1uH,UP=4KV,線路無屏蔽。根據(jù)GB50057-94(2000版)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱GB50057)第6.4.7條計算UAB=UP+L*di/dt=4+8.4×1=12.4KV。GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱GB50343)規(guī)定:SPD的連接導(dǎo)線應(yīng)平直且長度不宜大于0.5m,那么取L1+L2=0.5m時,UAB=8.2KV。
顯然,UAB電壓過高就失去對設(shè)備的保護(hù)作用。SPD的引線是影響設(shè)備兩端電壓的一個重要因子,所以GB50057要求:為使電涌電壓足夠低,SPD兩端的引線應(yīng)做到最短。做到這點是SPD安裝的重要環(huán)節(jié)。
2.2改進(jìn)的引線方法。常規(guī)SPD引線做法:配電系統(tǒng)的接地干線連接到接地排,然后從接地排連接線到SPD接地端,設(shè)備外殼接地直接利用接地排或PE線接地。常規(guī)的引線方法遇到實際中的特殊情況時,要做到引線盡可能短降低SPD兩端的電壓,往往做不到,因此,要采用改進(jìn)的方法。試作以下探討。
2.2.1并接線方法。利用做法:改引入配電箱(屏)內(nèi)的接地干線直接連接到SPD下端,然后從SPD下端連接到配電箱內(nèi)接地排,設(shè)備外殼接地直接利用接地排或PE線接地。這樣對設(shè)備來說,其等電位點為配電箱SPD的接地端(下端),下連接線L2等于零,UL2也等于零。這種方法解決了接地排離SPD距離過遠(yuǎn),無法實現(xiàn)引線小于0.5的技術(shù)要求。同樣原理利用引線方法,實現(xiàn)了上引線等于零,UL1也等于零,減少了對要保護(hù)設(shè)備的沖擊。
2.2.2V形引線法。如引線方法,其實就是兩種方法的組合。這種方法等于上下引線長度都是零了,UAB=UP,但并不是所有系統(tǒng)都適合這種方法,根據(jù)實際采用。
2.2.3多級并接法。實際施工中多級并接法進(jìn)行,原理這里不多說了。
2.2.4就近接地法。對于金屬配電箱,可把SPD的下引線直接就近接在箱體上,再接地干線和接地排就近跟箱體可靠電氣貫通。箱體是板狀而不是線狀的,具有良好的低電感特性,保證了SPD下端的低電位,降低SPD兩端的電壓。
2.2.5進(jìn)出線綁扎法。當(dāng)縮短引線有難處時,把SPD的進(jìn)線L1和出線L2用電膠布一起扎緊,以抵消感應(yīng)。電流流過導(dǎo)線,導(dǎo)線存在電感,從而在導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生磁場,磁場具有方向性,電流進(jìn)去(L1)出來(L2)會產(chǎn)生互相相反的磁場,兩個磁場靠近時會互相抵消。所以L1和L2綁扎在一起就會抵消由此產(chǎn)生的壓降了,達(dá)到降低SPD兩端電壓的目的。
3在低壓配電系統(tǒng)中SPD的安裝位置
3.1連排系統(tǒng)中SPD的安裝位置。如SPD要對1、2、3線路的保護(hù),首選方法是把SPD安裝在SPD1的位置,對所有的電氣設(shè)備具有同等的保護(hù)水平。但受空間限制時,可在連排系統(tǒng)中安裝,如裝在SPD2的位置,成排導(dǎo)線比總線(SPD1處的導(dǎo)線)具有更低的感抗,圖中SPD2處只有總線1/3的感抗,可是SPD2的引線除了CB間長度的外還有BA段,這是我們要注意的關(guān)鍵:不能忽視SPD的引線長度。
3.2多級SPD的安裝位置。根據(jù)GB50057規(guī)定,開關(guān)型電源SPD與限壓型SPD之間的距離不大于10m,兩個限壓型SPD之間的距離大于5m,但這在實際施工中往往會不重視。2級都是限壓型的SPD,現(xiàn)利用行波理論計算前后級的有效距離,我們知道波在電纜中的傳播速度為V=1.5×108m/s,限壓元件的響應(yīng)時間為25ns,那么兩級間的有效距離為:S=V * T=(1.5×108m/s)×(25×109s)=3.75m。如果前級是開關(guān)型SPD,放電間隙的動作響應(yīng)時間T為100ns,那么,波在這個時間差(100-25)ns內(nèi)向前行進(jìn)的距離S為:S=V * T=(1.5×108m/s)×(75×10109s)=11.25m。
根據(jù)上面的計算,限壓型SPD之間的線路長度不小于5m則是合適的,開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長度不小于10m取得偏小,根據(jù)限壓型SPD之間計算有效距離是3.75m,而取值5m的比例,開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長度應(yīng)不小于15m。SPD安裝級間距離達(dá)不到GB50057這一要求就要在位置加裝退藕裝置。
3.3SPD級間退藕電感的確定。在實際的工程中,有時很難保證SPD之間的距離,經(jīng)常采用集中電感來等效這個距離。作計算如下:
取導(dǎo)線的電感L0≈1.0×106 H/m時,等效10m長導(dǎo)線分布參數(shù)的電感量,集中電感為:
L = L0×S =1.0×106 H/m×10m = 10μH
等效5m長導(dǎo)線分布參數(shù)的電感量,集中電感為:
L = L0×S =1.0×106 H/m×5m = 5μH
實際應(yīng)用時,取導(dǎo)線的電感L0≈1.6×106 H/m,開關(guān)型跟限壓型有效距離為15m比較合理,因此通過計算開關(guān)型跟限壓型之間的集中電感為24μH,限壓型和限壓型之間的集中電感為8μH。(下轉(zhuǎn)75頁)(上接74頁)
4 SPD安裝不正確的后果
SPD安裝引線過長、位置不準(zhǔn)確,SPD就發(fā)揮不了應(yīng)有的作用,就達(dá)不到各級SPD的電壓保護(hù)水平應(yīng)該始終小于設(shè)備耐沖擊過電壓額定值,滿足不了雷擊瞬間產(chǎn)生的突變電壓加上前級SPD的殘壓高于后級啟動電壓,后級SPD便正常啟動的作用。就會導(dǎo)致設(shè)備損壞、系統(tǒng)癱瘓等安全事故發(fā)生。
5結(jié)論
5.1 SPD安裝要根據(jù)實際利用一種或幾種方法的組合,要使引線長盡量短,最長不能大于0.5m,以消除或降低引線電感產(chǎn)生的電壓,保證設(shè)備安全。
5.2 多級SPD時,開關(guān)型和限壓型間的有效距離大于15m,限壓型間有效距離大于5m,如達(dá)不到有效距離,期間要加裝合適參數(shù)的退藕裝置。
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