电源电涌保护器冲击电流和标称电流的确定

曾 旭 东

(绵阳市气象局, 四川 绵阳 621000)

电源电涌保护器冲击电流和标称电流的确定

曾 旭 东

(绵阳市气象局, 四川 绵阳 621000)

以总配电房为例,对电源电涌保护器冲击电流和标称电流进行定性分析。根据雷电流分配的规定,计算出10/350 μs波形荷载的冲击电流≥20 kA。在单位能量相同情况下,计算出8/20 μs波形荷载的标称电流≥80 kA。

分类试验; 冲击电流; 标称电流; 电涌保护

0 引 言

GB 50343—2012《建筑物电子信息防雷技术规范》规定,总配电房处,电源系统防护等级A的10/350 μs波形的冲击电流≥20 kA;8/20 μs波形的标称放电电流≥80 kA。即按10/350 μs波形时,工程设计选型时冲击电流≥20 kA;按8/20 μs波形,工程设计选型时标称电流≥80 kA。本文对此进行了计算分析。

1 冲击电流和标称放电电流规定

GB 50343—2012对电源线路电涌保护器(Surge Protective Device,SPD)冲击电流和标称放电电流的规定如表1所示。

表1 电源线路SPD冲击电流和标称放电电流参数推荐值

2 荷载的冲击电流波形的特性

I级分类试验10/350 μs波形荷载的雷电流特点:

(1) 用标称放电电流I0、1.2/50 μs冲击电压和最大冲击电流做的试验。

(2) 最大冲击电流时间在10 ms内。

(3) 通过的电荷等于电流幅值的一半。

8/20 μs冲击电流波流过SPD的电流峰值,没有荷载量的要求。

3 10/350 μs波形荷载的冲击电流的计算

第一级防护雷电威胁值为200 kA,10/350 μs波形。按GB/T 19271—2003《雷电电磁脉冲的防护》,全部雷电流的50%流入LPS的接地装置,50%分配进入建筑物的各种设备,变压器低压侧的三相五线制(TN-S)的接地方式。供电线路中,每一线荷载的雷电流为

Im=(200/2)/5=20 kA

4 8/20 μs波形标称电流值的计算

按照GB/T 19271—2003,第一级防护用8/20 μs波形时,单位能量为

W/R=(1/2)×(1/0.7)I2T2

式中:W/R——单位能量;

I——雷电流威胁值,kA;

T2——雷电流半值时间,μs。

在单位能量相同情况下,有

整理,得出:

I(20)=I(350)[T2(350)/T2(20)]1/2=

20×[350/20]1/2=83.7 kA<100 kA

计算表明,在单位能量相同情况下,用载荷量大的10/350μs波形测试泄放雷电流的元件时,每一线能承受20kA的冲击电流;而用8/20μs波形,同样的能量作用在泄放雷电流的元件上,每一线必须能承受80kA的峰值电流。因为8/20μs波形没有荷载量的规定。10/350μs波形,通过的电荷等于电流幅值的一半。即泄流元件能承受10/350μs波形的冲击电流为20kA,而相同能量时用8/20μs波形测试的泄放元件必须能承受冲击电流为80kA。

5 8/20 μs波形试验SPD用标称放电电流表征

标称放电电流是指测试电流流过电源SPD的峰值。冲击电流10/350 μs波形也是峰值,不同的是8/20 μs波形没有含电荷量的规定。

Ⅰ级分类试验10/350 μs波形是载荷冲击电流峰值,称为冲击电流。而将Ⅱ级分类试验8/20 μs波形测试电流峰值称为标称放电电流。

6 特殊场合选用标称电流80 kA的SPD

在可能出现雷电冲击过电压的建筑物电气系统内,在LPZ0与LPZ1区交界处,其电源线路进线的总配电箱内应设置第一级SPD,用于泄放雷电流并将雷电冲击过电压降低。如果建筑物装有防直击雷装置而易遭受直接雷击,或近旁具有易落雷的条件,该级SPD应通过10/350 μs波形I级分类试验的最大冲击电流。

根据实际情况,可选择Ⅱ级分类试验的SPD作第一级保护。

在防雷工程设计、施工中,大多数工程都是在总配电房安装用10/350 μs波形测试的冲击电流为20 kA的第一级电源SPD。

可选择Ⅱ类试验的SPD作第一级保护,能提供较好保护情况。有以下几种:

(1) 特殊的施工现场情况,变压器与总配电房非常近,只有一墙之隔,不到3 m的距离。

(2) 施工现场有的电源馈线通过屏蔽埋地进入总配电房。

上述情况,按规范规定可在总配电房处,安装用Ⅱ级分类试验的 8/20 μs波形测试的标称电流为80 kA的SPD。

7 结 语

在防雷工程设计、施工中,大多数工程都是在总配电房安装第一级电源SPD,用Ⅰ级分类试验的10/350 μs波形测试,其冲击电流≥20 kA的SPD作为第一级防护。

也可安装Ⅱ级分类试验8/20 μs波形、标称电流≥80 kA的SPD,作为第一级保护,其能提供较好的保护情况。

[1] GB/T 19271.1—2003 雷电电磁脉冲的防护 通则[S].

[2] GB 50343—2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].

[3] GB/T 19663—2005 信息系统雷电防护术语[S].

Determination of Impact Current and Nominal Current of Power Surge Protective Device

ZENG Xudong

(Mianyang Meteorological Bureau, Mianyang 621000, China)

As an example of total power distribution room,this paper analyzed the nominal current and impulse current of surge protective device(SPD) qualitatively.According to the stipulation of lightning current distribution,the impact current of 10/350 μs waveform loading was calculated as ≥20 kA.The nominal current of 8/20 μs waveform loading was calcutaled at the same unit energy as ≥80 kA.

classification test; impact current; nominal current; surge protective device(SPD)

曾旭东(1966—),男,研究方向为雷电防护。

TU 856

B

1674-8417(2015)01-0017-02

2014-08-27