低压配电柜上SPD的选择与安装探讨

王小霓

摘要：本文将简要阐释低压配电柜上SPD的选择与安装，结合相关原则做探讨。

关键词：SPD电涌保护器；选择；安装

SPD，学名电涌保护器，生活中常称其为避雷针。用于防止闪电电涌涌入，限制过大电压或电流，来保护电子、信息系统的非线性元件。作为防雷的重要手段，除了在高压系统中采用防雷设备外，在低压配电柜上的SPD的选择与安装必须有必要的。下面，将探讨低压配电柜上的电涌保护器的选择与安装。

一、SPD的选择

1.SPD的类型

低压配电柜上选择的SPD类型可分为：电压开关型、组合型以及限压型SPD。这三种类型的型式试验对应分成为Ⅰ级limp，Ⅱ级Uoc，Ⅲ级In和Imax。在这里我们应该注意的是，电压开关型的实验冲击电流所使用的电波，它在经过数十年的雷电测试统计得到的波形为10∕350μs，并被GB50057和IEC采用。除此设计外，SPD可这样一下条件分类：安装方式是否固定、脱离器的情况 、是否在室内使用、温度环境、外壳防护等等。

2.SPD的性能参数

（1）I级limp冲击电流，标称放电电流In：在低压系统中的SPD必须要承受预期侵入的雷电电流。在IEC中有着这样规定Iimp冲击电流所适用值为电压开关箱。后者则适用一Ⅱ级Uoc和Ⅲ级In和Imax的电涌保护器。在“通流容量”栏目中放I级电流是不妥的，无论交流还是直流都得在可通过时间内成一定关系，这样才可以组成量。

如单位能量W∕R=（1∕0.7）×（1∕2）×Ⅰ2 ×T2

电荷量=（1×0.7）×Ⅰ×T2

在上述两个试子中，如果没有时间量T，就不能得出结果单位能量或者Qs的值，把I的值称作量是概念不清晰的。

（2）最大持续运行电压（Uc）：可在SPD上持续，而不影响SPD动作的直流电压值或最大交流电压有效值。组合型SPD的电压值根据SPD所处的供电质量和供压系统选择，若电压不够会造成对低压配电器系统的影响，而选高了可能会使电压保护水平升高，影响保护功效的问题。

（3）电压保护水平（Up）：电涌保护器所起到了限制电压的性能参数作用。保护水平值得选择要充分考虑所要保护设备线路和绝缘耐冲击的限压值。

这三项性能参数十分重要，与SPD的出厂名、型号、保护推荐值、外壳的防护等级、接线端口标识，可承受的直流或交流的频率，这些内容必须在SPD的本体上明确的标注出来。其他的像安装方法、温度范围相关的参数标识都可记录到产品使用说明书上。

3.SPD的选择

（1）I值的选择。IEC中明确指出：“如果冲击电流电压无法确定时，那么每一个保护的模式通路Iimp值≧12.5kV。”从远处供电线路传来的雷电时，要选用Ⅱ级或Ⅲ级的SPD，此时通路的In值大于等于5kA。而建筑上安装的外部防雷装置必须选择采用I级的SPD。在建筑设计当中，有些建筑物设置了信息系统，这时候需要防雷击电磁脉冲。如果建筑物不在物体的保护范围内或者没装置防雷击的设备的话，适合采用Iimp≧12.5kV的模式。因此，低压配电柜上的SPD首选的大多还是I级试验的电压开关型。

（2）最大持续运行电压选择。如果SPD的Uc值不小于低压配电柜系统中会出现的最大持续运行电压，那么应当考虑最大电压偏差值以及瞬时电压。在电涌保护器表中，给了按电源系统参数确定的Uc电压值，我们可以参照下表：

图表1 按电源系统特征确定SPD的Uc电压值

此表中的数值与GB50057标准的给定值偏差很大，这是考虑到我国供电系统电压有较大的偏差，在适当的情况下加大了系统值。

（3）电压保护水平的选择。最大电压Up加上两端引线的感应电压之和不大于绝缘水平和设备允许的最大电源电压，即与设备耐冲击过电电压水平相一致。也就是，无论直接遭到雷击还是远处雷击，都不能大于表2中的Ⅱ类。而接于PE线与相线之间的SPD的总保护水平同样也得符合该表中的要求。对于220∕380V低压电柜上的SPD所设置的Up值小于等于2.5kV。2.5kV指的是低压配电柜上的SPD，在后端设备为耐冲击过电电压或I类电压值过低时，讲这里的Up值降到装置耐冲击电压值以下。详细可参考图表2如下：

二、低压配电柜上SPD的安装

1.电源系统内SPD安装位置

（1）根据低压配电柜上SPD安装的要求，在靠近建筑物电气装置的电源的地方，或者离建筑物内电气装置电源近的主配电设备最近的地方安装SPD。也就是说在LPZ1区和LPZ0区的交界处可以安装一处SPD，之后可以按顺序添加。这之间穿过的电流线路基本上要符合I级试验的开关型SPD，例如可以在总电源的进线配电柜里，导出到建筑物防雷装置保护水平以外的配电箱内。

（2）在Ⅱ级试验的SPD处，可设置保护范围内的屋顶广告照明电源的配电箱内或者屋顶的风机处。如果已安装的电涌保护器的电压保护水平与引线的感应电压不能支撑配电柜供电时，也可以采用Ⅱ级SPD。这时大多可以安装在计算机中心、电信机房、医院手术室、楼层配电箱以及电子医疗设备的配电箱中。

2.住宅中SPD的安装位置

（1）高层住宅。在动力总配电箱内以及照明处安装Ⅰ级试验的SPD，并且同时最好是在电梯、风机等设备的配电柜内安装Ⅱ级分类试验的电涌保护器。那么，在工程设施档次较好的地方或者允许的条件下，Ⅲ级试验的SPD可以安装在住户的配电柜里。

（2）多层住宅。住宅比较分散的小别墅可以在住户配电箱内安装SPD；在照明总配电柜内安装Ⅰ级分类试验的SPD。

3.电源进线端或附近的SPD装置

（1）在电源进线端，保护线与中性线直接连接或没有中性线连接时，把电源进线保护线与地线之间，以最小距离为优先选择。

（2）在电源进线端，保护线不直接与中性线连接时采用的接线方式有：①在总接地线或总保护线与中性线之间接相线；②总接地线或保护线直接接相线，注意此处没有中性线，然后接好后与中性线相接，选取最小距离。此处提供参考图如下：

总结：

在实际生活中，低压配电柜的SPD的选择与安装是十分复杂的，需要有经验和冷静处理问题的电工处理选择。为了更好的实现信息系统设备的耐受能量和抗冲击耐度，这些具有信息系统的建筑物就是十分有必要设置SPD保护。SPD的安装可以有多级配合，进行多级配合要考虑SPD间的能量比对和配合，如果有续流存在，应在线路之间接退耦装置。如果条件和资金允许，最好采取同一家厂子生产的同类电源产品，要求厂家提供在安装时，各级产品之间安装距离的要求。

参考文献：

[1]陈元丽.现代建筑电气设计使用指南.北京：中国水利水电出版社，1999.

[2]施仲衡.地下铁道设计与施工.西安：陕西科学技术出版社，1997.

[3]张小青.建筑物内电子设备的防雷保护[M]，北京：电子工业出版社，2000.