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低压配电系统中SPD的数量和技术参数是如何选择的呢?

作者:admin 浏览量:732 来源:本站 时间:2021-03-27 09:36:33

信息摘要:

图纸中的SPD是代表什么含义呢?Surge protection Device即浪涌保护器,也叫防雷器。是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置;当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。适用于交流50/60HZ,额定电压220V/380V的低压供电系统中,对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护,适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求。

图纸中的SPD是代表什么含义呢?Surge protection Device即浪涌保护器,也叫防雷器。是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置;当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。适用于交流50/60HZ,额定电压220V/380V的低压供电系统中,对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护,适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求。

(一)低压配电系统的接地形式分类

首先我们来了解一下低压配电系统的几种接地形式,事关SPD选型的数量问题。我国220/380V低压配电系统,广泛采用中性点直接接地的运行方式,而且引出有中性线(N)、保护线(PE)或保护中性线(PEN);

中性线(N): 1)与额定电压为系统相电压的单相用电设备连接;

2)传导三相系统中的不平衡电流和单相电流;

3)减小负荷中性点的电位偏移;

保护线(PE): 1)用来保障人身安全、防止发生触电事故的接地线;

2)系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线接地,在设备出现接地故障时防止触电;

保护中性线(PEN):兼有中性线和保护线的功能。通常称为零线,俗称地线。

低压配电系统按照接地形式分为TN系统、TT系统和IT系统。

(一)TN系统

TN系统的中性点直接接地,所有设备的外露可导电部分都接到公共PE线或公共PEN线。接入公共PE线或公共PEN线的方式称为“接零”。

TN系统又分为TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。

其中TN系统可分为单电源系统和多电源系统,以单电源系统为例,应分别符合下列要求:1、对于单电源系统,TN电源系统在电源处应有一点直接接地,装置的外露可导电部分应经PE接到接地点。TN系统可按N和PE的配置,分为下列类型:1)TN-S系统,整个系统应全部采用单独的PE,装置的PE也可另外增设接地(图2-1~图2-3)。

2) TN-C-S系统,系统中的一部分,N的功能和PE的功能合并在一根导体中(图2-4~图2-5)。图2-4中装置的PEN或PE导体可另外增设接地。图2-5中对配电系统的PEN和装置的PE导体也可另外增设接地。

3)TT系统,系统中应只有一点直接接地,装置的外露可导电部分应接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上(图3-1和图3-2)。对装置的PE可另外增设接地。

4)IT电源系统,系统中的所有带电部分应与地隔离,或某一点通过阻抗接地。电气装置的外露可导电部分,应被单独地或集中地接地,也可按现行国家标准《建筑物电气装置 第4-41部分:安全防护—电击防护》GB 16895.21的第413.1.5条的规定,接到系统的接地上(图4-1和图4-2)。对装置的PE可另外增设接地,并应符合下列要求:1)该系统可经足够高的阻抗接地。 2)可配出N,也可不配出N。

(二)SPD在不同的低压配电系统的安装数量

在低压配电系统中,装设SPD的个数是选用3个还是4个呢?需要根据供配电站采用的接地系统型式而定,不同的接地系统型式,所装设的SPD个数和连接方式是不一样的。我们了解下在不同的TN、TT、IT接地系统的SPD。

(1)低压配电TN-S系统的SPD安装

TN-S

采用TN-S系统配电,N线和PE线在变电所内分开,总配电箱进线为5芯电缆,那么总配电箱进线和下级配电箱处均需要设置4个SPD(即三个相线、N线与PE线之间装设4个SPD)。

(2)低压配电TN-C-S系统的SPD安装

TN-C-S

采用TN-C-S系统配电,位于进线处的总配电箱装设3个SPD(即三个相线与PE线之间装设3个SPD),N线上则不需要装设,这是因为N线和PE线在总配电箱进线前是合用的(即PEN线),而PEN线在总配电箱进线处做重复接地,N线和PE线在总配电箱进线处才开始分开,因此总配电箱的N线上不需要再装设SPD

而对于下级配电箱,则需要装设4个SPD(即三个相线、N线与PE线之间装设4个SPD),这是因为N线和PE线在总进线处已经分开了,N线就有可能和相线一样将线路感应产生的雷电脉冲过电压传导到下级配电箱所供电的电气装置中去,因此下级配电箱处的N线上需要装设SPD

(3)低压配电TT系统的SPD安装

上图中,采用TT系统配电,中性线自变电所引出后就不再做重复接地而对大地是绝缘的,那么中性线就和相线一样可以将线路感应产生的雷电脉冲过电压传导到所供电的电气装置中去,因此配电箱进线处需要设置4个SPD(即三个相线、N线与PE线之间装设4个SPD),且图中,RCD装设在SPD的电源侧,这对于采用限压型(压敏电阻)SPD来说是必要的,限压型(压敏电阻)SPD在施加额定电压后会有微量的泄漏电流流过,长时间使用后,其泄漏电流会逐渐增大,最终会导致SPD短路而失效,将RCD装设在SPD的电源侧可以监测出这一泄漏电流并及时切断电源,从而防止因SPD短路而产生的危险。

TT系统

上图中,采用TT系统配电,RCD装设在SPD的负荷侧,在配电箱处的SPD采用3+1的连接方式(即3个相线SPD先接于中性线上,再经一放电间隙接于PE线上)。这种方式使得RCD可以装设在SPD的负荷侧,因为相线与PE线之间存在放电间隙的隔离,使得SPD失效不会导致SPD短路的危险。

(4)低压配电IT系统的SPD安装

IT系统

采用IT系统配电,该IT系统没有配出中性线,那么很明显该装设3个SPD(即三个相线与PE线之间装设3个SPD)。

(三)低压配电线路SPD选择应注意的几个问题

1、SPD最大持续工作电压UC

1)TN系统UC≥1.15U0

2)TT系统UC≥1.55U0

3)TT系统UC≥1.15U0

2、 SPD的电压保护水平Up

SPD的作用是将雷电冲击电压幅值降低到所要求的水平,满足配电线路中各种电气设备耐冲击过电压的额定值。对电压开关型SPD指规定陡度下的最大放电电压,对电压限制型SPD指规定电流波形下的最大残压。SPD的Up 不是电气设备所能耐受的冲击过电压额定值,而是SPD在雷电冲击电压或冲击电流作用下导通时在SPD两端的最大钳压(也称残压)加上其两端引线的感应电压之和应小于被保护设备的耐冲击过电压值,且不宜大于80%。可用下面的表达式表示:

对限压型SPD 应为(UP +ΔU)≤ 0.8Uw

对电压开关型SPD应为 UP 或ΔU 取其中大的值 ≤ 0.8Uw

式中: UP — SPD的电压保护水平(kV);

ΔU — SPD两端引线的感应电压降;

Uw — 被保护设备耐冲击过压额定值(kV);

以常用的TN-S或TN-C-S为例:,

按GB50343中保护分级A、B、C、D的要求(注意GB50343的电源系统是TN-S,且均用限压型SPD(8/20μs)),参考各SPD制造商的产品样本作如下分述:

⑴ A级标称放电电流

第一级≥80kA、第二级≥40kA、第三级≥20kA、第四级≥10kA。

SPD产品样本中UP值第一级为2.5~2.8kV、第二级为2.0~2.5kV、第三级为1.5~2.0kV第四级为1.2~1.8kV。

⑵ B级标称放电电流

第一级≥60kA、第二级≥40kA、第三级≥20kA

SPD产品样本中UP值第一级为2.0~2.5kV、第二级为2.0~2.5kV、第三级为1.5~2.0kV。

⑶ C级标称放电电流

第一级≥50kA、第二级≥20kA。

SPD产品样本中Up值第一级为2.0~2.5kV、第二级为1.5~2.0kV。

D级标称放电电流

第一级≥50kA、第二级≥10kA。

SPD产品样本中Up值第一级为2.0~2.5kV、第二级为1.2~1.8kV。

3、标称放电电流In

流过SPD的8/20μs波形的放电电流峰值(kA),一般用于对SPD做Ⅱ级分类试验。

4.冲击电流Iimp(脉冲电流)

是表征开关型SPD的通流容量,一般用于对开关型SPD做Ⅰ级分类试验,波形为10/350μs。


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