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建筑物第一级SPD的选择建筑物第一级SPD的选择
建筑物第一级低压电源SPD 的选择
顾 俭
(铁一院乌鲁木齐勘测设计院)
摘 要 通过分析不同结构类型的电涌保护器(SPD)所具有的特点,依据相关规范,阐述
了建筑物第一级低压电源SPD 的选型原则,并给出了该处SPD 的电涌能量承受能力和电压
保护水平的校验计算过程。
关键词 电压开关型SPD 电涌能量承受能力 电压保护水平
1 概 述
雷击电磁脉冲(LEMP )是由于闪电直接击在 筑物防雷装置上,导致与防雷装 相连
的导体电位升高,并且对周围环境产生电磁辐射干扰,它对电子信息设备的危害最大。雷电
流的主要泄放通道是通过共用接地极、电源线路、各类信号传输线路和进入建筑物的金属管
等导体。雷击电磁脉冲的防护措施之一,是将以上通道和建筑物内所有金属物做等电位连接,
减小建筑物内各金属物与各系统之间的电位差,从而达到保护电子设备的目的。对于不能直
接连接的带电体(如电力线和通信线等设施),应采用暂态连接的办法,即采用电涌保护器(SPD)
连接。
正确的设计选型是使 SPD 对电子信息系统进行有效防护的必要前提,尤其是建筑物第
一级低压电源 SPD 需要泄放掉进户低压电力线路上绝大多数的雷电流, 用至关重要。然
而在实际工程中经常出现 筑物内从室外引来的低压线路上安装的第一级SPD 采用限压型
金属氧化物压敏电阻产品、忽略了SPD 的电涌能量承受能力和电压保护水平校验计算等错
误做法。本文将依据相关规范,阐述第一级低压电源SPD 的选型原则和计算过程。
2 结构类型选择
按照结构类型低压电源SPD 分为3 种:电压开关型、限压型、复合型。电压开关型SPD
具有在没有电涌时有很高阻抗,当出现电涌电压时能立即转变成低阻抗的特点,主要采用放
电间隙类的非线形元件;限压型 SPD 具有没有电涌时具有很高的阻抗,随着电涌电流和电
压的增加,其阻抗连续减小的特点,主要采用金属氧化物压敏电阻类的非线形元件;复合型
SPD 由电压开关型元件和电压限制型元件组成 SPD,可表现出电压开关型或限压型特性或
两者都有的特性,这决定于所加的电压的特性。
经常在一些SPD 的产品样本上看到这样的文字“××型SPD 泄流能力大(8/20 s 40kA ),
适用于 筑物电源进线的第一级保护”,“对非架空入户的电源线路的第一级保护不推荐使用
间隙放电类的产品”等等,这是一种明显的误导。因为,在国家标准《 筑物防雷设计规范》
GB50057-94 (2000 年版)(以下简称《雷规》)对于建筑物从室外引来的低压电源所应选用
的第一级SPD 的结构类型有非常明确的规定。
《雷规》第6.4.7 条是这样规定的:“在LPZ0A 或LPZ0B 区、LPZ1 区交 处,在从室外
引来的线路上安装的 SPD,应选用符合 级分类试验的产品,按 10/350 s 波形雷电流选择
SPD。”Ⅰ级分类试验要求的冲击电流电荷量Q =0.5Ipeak ,Q 应在10ms 内通过,其中电荷量
Q 的单位为库仑 (C ),峰值电流Ipeak 的单位为千安 (kA )。10/350 s 单脉冲电流波形就能满
足此要求的一种波形,10 s (波头时间 T )首次雷闪的电流变化陡度,它将使放电通路中
1
电感产生感应电压,而对电阻R 不起 用;350 s (半峰值时间T )是表征波形宽度,电荷
2
量Q 用波形对时间的积分表示,可简化为Q = (1/0.7) ×I ×T (I 单位为kA ,T 单
peak 2 peak 2
位为s,Q 单位为C ),并推导出单位能量W /R= (( 1/2) × (1/0.7 ) ×I 2 ×T ,它主要对
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