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      電源SPD有效保護水平的計算

      放大字體  縮小字體 發布日期:2015-12-20  來源:《電氣&智能建筑》  作者:四川百石坤達電子工程有限公司 馬守山
      摘 要 文章敘述電源系統雷電防護的規范設計,電源SPD的有效保護水平的計算,證明防雷規范中規定電源SPD接地線總長度不宜大于0.5m的規定,在電壓保護水平方面能實現了電源SPD與被保護設備的能量配合。以工程中經常遇到的電源SPD接地線長3m為例,計算其對在電壓保護水平方面實現了電源SPD與被保護設備的能量配合的影響。
       
      關鍵詞 電源SPD 接地導線 保護水平 有效保護水平
       
      1 前言
       
        電源SPD有效保護水平概念的提出,是因為電源SPD生產廠家的產品說明書給出的技術參數是電源SPD保護水平。在防雷施工中,如果不按規范施工。以電源SPD接地線為例,規范規定不宜大于0.5m。如果大于0.5m,在雷閃瞬間,電源SPD保護水平就不是產品說明書給出的技術參數。通過計算可得出的保護水平和產品說明書給出的技術參數大不相同。雷擊瞬間,計算的保護水平稱之為有效保護水平。有效保護水平滿足設備耐沖擊過電壓額定值,才能在電壓保護水平方面實現了電源SPD與被保護設備的能量配合。同時,本文給出電源SPD安裝時,實現電源SPD接地線小于0.5m的解決辦法。
       
      2 電源系統雷電防護的規范設計 
       
       ?。?)沒有屏蔽措施的電源系統的雷電防護措施
        按參考文獻,當沒有屏蔽措施的電源系統的雷電防護措施如圖1所示。
      76-1
       
      3 電源SPD的保護水平的因素
       
        3.1 電源SPD的保護水平
        電源SPD的保護水平是電源SPD的殘壓。影響電源SPD的殘壓大小與雷電參數的關系式:
                u1=i r di/dt (1)
        式中:u1—電源SPD的保護水平(即殘壓)(kv);
        i—SPD導通瞬間泄放電流的峰值(kA);
        r—SPD導通瞬間的內阻(Ω);
        di/dt—SPD導通瞬間泄放電流的上升的陡度.
        由式(1)可知:電源SPD的殘壓有三種因素其大小。SPD導通瞬間泄放電流的峰值、SPD導通瞬間泄放電流的上升的陡度和SPD導通瞬間的內阻。
        根據電源SPD生產廠家給出的指標,以電源電涌保護模塊為例,當標稱放電電流in=40kA(8/20μs),其電源SPD的保護水平    up=1.2kV.
       
        3.2 電源SPD的有效保護水平
        電源SPD的有效保護水平與雷電參數的關系式為:
        u2=i r di/dt +u3
        式中:
        u2—SPD的有效保護水平(kV);
        u3—SPD導通瞬間泄放電流的峰值在接地導線上產生的瞬間電壓幅度(kV).
       
      4 電源SPD的有效保護水平的計算
       
        4.1 電源SPD2接地導線長3m有效保護水平的計算[2]
       
        供電系統多級防護能量配合有了正確設計,并不能保證在雷擊瞬間多級SPD正常運作,和施工規范安裝有直接關系。以開關型SPD和限壓型SPD之間能量配合為例(見圖2)。
      76-2
       
        如果防雷施工不規范,安裝電源SPD2接地導線過長,在雷擊瞬間產生沖擊暫態阻抗Z.由于阻抗Z的存在,雷擊瞬間使電源SPD2設計的能量配合遭到破壞,可使電源SPD2的啟動電壓增加了Z i3(kV)而不能正常啟動。
       
        在防雷施工中,將電源SPD2接地導線安裝成16 mm2 BVR導線長度L=3m,地阻儀測試線長度L1=25m土壤電阻率р=50Ω•m,響應時間t=8μs,BVR導線電阻率ρ1=1.58×10-8Ω/m,S=16mm2=160×10-8m2,其電阻為r=ρ1 L/S=1.58×10-8×3/160×10-8=4.74×10-8/160×10-8 =0.03Ω,末級電源SPD2雷擊電流按40kA計算,三相電源SPD2分流系數取5(IEC61312-1-1995<雷電電脈沖的防護>給出雷電流TN制泄放雷電流的分流系數為5),則沖擊暫態阻抗Z計算步驟為:
       
       
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