SPD的接線方式 電涌保護(hù)器的工作原理.doc

SPD的接線方式 電涌保護(hù)器的工作原理1 電子信息系統(tǒng)的防雷保護(hù)電子信息系統(tǒng)電磁兼容能力較差，抗雷擊電磁脈沖所產(chǎn)生的過電壓和過電流能力較弱。雷電所造成的損壞已經(jīng)成為了信息技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的攔路虎。逐漸被廣大的工程技術(shù)人員所關(guān)注。雖然也采取了各種保護(hù)措施。但結(jié)果卻不盡如人意。一些措施的確取得了較好的防護(hù)效果。在一定程度上保證了電子信息系統(tǒng)在雷電過程中的安全：而另一些措施非但沒有起到保護(hù)作用，相反，卻造成了更大的損害，究其原因無外乎是采取的方式和措施的問題。即對于不同的保護(hù)對象、保護(hù)的重點(diǎn)，應(yīng)采取的保護(hù)方法和防護(hù)措施是不一樣的，甚至在接線的方式上也大有文章，若不能正確地分析和合理地應(yīng)用，則往往是事倍功半。通常，防雷保護(hù)的對象是建筑物，重點(diǎn)是防直擊雷。方法主要是在建筑物上裝設(shè)避雷針和避雷帶（網(wǎng)）；而電子信息系統(tǒng)的保護(hù)對象卻足組成電子信息系統(tǒng)的設(shè)施。其防雷的重點(diǎn)是感應(yīng)過電壓和感應(yīng)過電流。方法是根據(jù)抗雷擊電磁脈沖的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行的系統(tǒng)的全面設(shè)計(jì)，這兩者是完全不同的概念，不可混淆。更不能相互取代或兼顧。在現(xiàn)代建筑物中，尤其是有較多的電子信息設(shè)備的建筑物。其防雷措施一定要從建筑物防雷與電子信息系統(tǒng)防雷兩方面統(tǒng)一考慮，防雷裝置的設(shè)置和設(shè)計(jì)原則，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 5005794，2000年版）、建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范（GB 503432004）執(zhí)行。而建筑物雷擊電磁脈沖的防護(hù)措施。則相對較為復(fù)雜。雷擊電磁脈沖是由于雷電對大地的放電。作用在相鄰近的導(dǎo)體上所產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓和感應(yīng)過電流，有的過電壓甚至可以達(dá)到幾千伏特，它們可以通過電源線、控制線或信號線以及各種保護(hù)（金屬）管、槽、支架和管道等的傳輸，最終加載到系統(tǒng)設(shè)備上。造成系統(tǒng)設(shè)備的損壞。所以目前對于雷擊電磁脈沖的防護(hù)，主要是在傳輸通道上做文章，采用隔離、屏蔽、濾波和鉗位的方法以及通過等電位聯(lián)結(jié)、接地等措施，將雷擊電磁脈沖和感應(yīng)過電壓、感應(yīng)過電流消除在系統(tǒng)設(shè)備的外圍，在電子信息的電源系統(tǒng)中加裝各種類型的電涌保護(hù)器（SPD）就是一種行之有效的防護(hù)措施。2 電涌保護(hù)器的工作原理電涌保護(hù)器是一個非線性元件，其工作原理如圖1所示。它的工作取決于施加在它兩端的電壓U和觸發(fā)電壓以值的大小，當(dāng)U時，SPD的電阻值很高，只有很小的漏電電流通過；當(dāng)U矽，時，SPD的電阻值急劇下降。瞬間泄放加在此上的過電壓。使電壓突降；待恢復(fù)到UUa時。SPD又呈現(xiàn)出高阻抗性。因此，SPD被廣泛地運(yùn)用于各級低壓供配電系統(tǒng)中。用于限制配電系統(tǒng)中的大氣過電壓。使其不會超過各種電氣設(shè)備及配電裝置所能耐受的額定沖擊電壓。從而保護(hù)設(shè)備免受雷電造成的損害。3 SPD的接線方式但在具體施工過程中，卻存在著即使在設(shè)備前加裝了電涌保護(hù)器。也未能完全起到保護(hù)作用的問題，這究竟是何原因？由于SPD接線方式的不同，雷擊電磁脈沖所產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓和感應(yīng)過電流一樣能夠?qū)⑺Ｗo(hù)的設(shè)備損壞。下面舉兩個實(shí)例說明SPD在接線方式上的差異所產(chǎn)生的不同結(jié)果。3.1 實(shí)例一某較大型電子計(jì)算機(jī)房內(nèi)，成套廠家在供貨時，已經(jīng)按要求在配電柜內(nèi)部的最上端安裝了SPD。而在配電柜內(nèi)部的最下端也已預(yù)留了接地端子排。SPD的L圖2 SPD白勺接線方式IFig.2 Wiring method I for SPD上端是連接在了進(jìn)線端。下端則通過專用導(dǎo)線連接在接地端子排上，配電柜為標(biāo)準(zhǔn)的固定式柜體。這樣SPD的接線方式可以等效為如圖2所示。由圖2可見。在電涌電壓產(chǎn)生時加在設(shè)備兩端的等效電壓應(yīng)該是：vod=。+配d對于SPD通流容量為厶=20 kA，雷電流波形為8201.Ls。取K=1.551xH，m，設(shè)：td=1.5 m（配電柜柜體高為2 200 mm）。=以=1 kV式中：L。d連接SPD與接地端子的導(dǎo)線長度；鞏。連載端b點(diǎn)與c點(diǎn)問的電位差；SPD上的電壓。則：以d=，R。d+Kx L。ddidrSPD的連線電阻忽略不計(jì)，即Rcd=0，則：d=+KL。ddidt=l kV+1.55肛H，m1.5 m20 kA，8斗s=6.813 kV3.2實(shí)例二某中小型電信機(jī)房內(nèi)。室內(nèi)電源配電箱為壁掛式。在配電箱旁設(shè)有獨(dú)立的SPD箱，其接線方式采用小母排并聯(lián)連接，箱體距地1.5 m。而在機(jī)房的架空地板下。預(yù)先留有等電位接線箱。等電位接線箱與電源箱及SPD箱又有超過2.0 m的水平距離。SPD的下端通過專用導(dǎo)線連接在等電位接線箱，這樣SPD的接線方式可以等效為如圖3所示。圖3 SPD的接線方式IIFig.-3 Wiring method IIforSPD從圖中可以看出。在電涌電壓產(chǎn)生時加在設(shè)備兩端的等效電壓應(yīng)該足：d=眈6+。+配d對于通流容量同樣為，。=20kA，雷電流波形8，20p。s，取K=1.551xHm，設(shè)：L。6=0.5 mLcd=1.5+2.0=3.5 m。=1 kV式中：L。6配電箱與SPD箱連接的導(dǎo)線長度；。d連接SPD箱與等電位接線箱的導(dǎo)線長度。則：眈6=，R。6+KL。6didtUd 2，R。d+K。ddidt假設(shè)SPD的連線電阻忽略不計(jì)，即R曲=0，R。d=0，則：d=以+K（k6+。d）didt=l kV+1.551xHm（O.5 m+3.5 m）20kA|81xs=16.S kV眾所周知。一般末端設(shè)備的最大耐受電壓小于1.5 kV，圖2最終加在設(shè)備上的電涌電壓為6.8 kV，而圖3最終加在設(shè)備上的電涌電壓為16.5 kV，如此大的電涌電壓被額外加在設(shè)備上，造成的損害足顯而易見的。尤其是在實(shí)例二中，額外產(chǎn)生的高電位還會直接威脅到人身安全。所以，SPD的接線過長會對雷電保護(hù)效果帶來不利的影響。4 SPD的凱文式接線方式怎樣才能充分發(fā)揮SPD的作用呢？根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范第6.4.4條的要求：“為使最大電涌電壓足夠低。其兩端的引線應(yīng)做到最短”；根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范第5.4.1.5條的要求：“浪涌保護(hù)器連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其長度不宜大于0.5 m”；根據(jù)通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范（YD，T 50982001）第4.0.5條的要求： “電源用箱式SPD接線端子與相線和零線之間的連接長度，若接線上確有困難，可視具體情況適當(dāng)放寬連接長度，但其截面積應(yīng)適當(dāng)增大；SPD接地線的長度應(yīng)小于l m。且應(yīng)就近接地。通過以上標(biāo)準(zhǔn)要求不難得出，安裝SPD時，選擇安裝位置及連線的方式是一個重要環(huán)節(jié)，那就是盡量使SPD兩端的引線最短。盡量減少因過長的引線而引入額外的殘壓對設(shè)備產(chǎn)生的損害，同時也最大程度地發(fā)揮SPD的保護(hù)效果。本文重點(diǎn)說明的凱文式接線方式。實(shí)際上就是一種SPD的接線方式。如果將SPD兩端的連接距離縮短到零。就是標(biāo)準(zhǔn)的凱文式接線方式。凱文式接線就是最大限度地消除雷電流通過時在SPD兩端接