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建筑物内低压配电柜上SPD的选择和安装
引言
为防止和减少雷击电涌或暂时过电压造成低压电气设备的损坏,除应在高压输变电系统中采取相应的防雷措施外,尚应在低压配电线路中,特别是建筑物内低压配电柜上安装电涌保护器(SPD)。
在关于建筑物电气装置(电击防护)、建筑物防雷装置(设备的保护及防电磁干扰)的国标和国际标准中对共用接地系统、信息系统的等电位连接、特殊装置或场所的等电位联结、SPD的安装均有相应的要求,这些要求可一并归纳到等电位连接(Equipotentialbonding,bonding)这一范畴内。最近出版的国家建筑标准设计图集《等电位联结安装》(02D501-2)对原97SD567进行了修编,特别增加了在不能用导体直接进行联结时采用SPD进行暂态等电位的内容。然而,在如何选择建筑物内低压配电柜上SPD问题上,除在《建筑物防雷设计规范》(GB50057、2000年版)[1]的第六章中有些原则规定外,其他国标中尚无明确的要求。
因此,一些行标和标准图集乃至经建设部审定的《全国民用建筑工程设计技术措施》(2003年)中便出现了一些与GB50057原则规定和国际标准具体要求相矛盾之处。
根据加入WTO后,“采用国际标准和国外先进标准是我国一项重要的技术经济政策”的原则,本文结合GB50057和国际电工委员会(IEC)最近公布的标准对建筑物内低压配电柜上SPD的选择和安装进行分析。
SPD的选择
2.1SPD的分类
在GB50057、GB18802.1[2]、QX10.1[3]和YD/T1235.1[4]中均从设计(构成)上将用于低压配电系统的SPD分为:
——电压开关型SPD
——限压型SPD(电压限制型)
——组合型SPD(复合型)
以上三类SPD的型式试验也对应地分为:
——Ⅰ级Iimp(10/350μs)
——Ⅱ级In和Imax(8/20μs)
——Ⅲ级Uoc(1.2/50μs)
特别需要说明的是,Ⅰ级试验中的冲击电流Iimp使用的电流波形为10/350μs,是经过几十年雷电观测资料统计得到的首次雷击的雷电流参数,已被IEC和GB50057采用,详细资料可查阅文献[5]。
除可按设计分类外,SPD尚可按使用地点(室内、外)、可触及性、安装方式(固定、移动)、脱离器情况、有无串联阻抗、保护功能、使用的温度范围、外壳防护等级等条件进行分类。
2.2SPD的性能参数
Uc—最大持续运行电压
SPD的额定电压,指可持续加在SPD上而不导致SPD动作的最大交流电压有效值或直流电压值。此值应根据SPD所在的低压供电系统型式和供电质量来选择,选低了会经常性的误动作,对配电系统产生影响;选高了则可能带来残压(或电压保护水平)偏高,影响保护功能的问题。
Up—电压保护水平
SPD能起到限制电压的性能参数。对电压开关型SPD为电压保护水平(简称保护电平);对限压型SPD为残压。此值的选择主要应考虑被保护电气线路和设备绝缘耐冲击过电压额定值。
Ⅰ—(冲击电流Iimp、标称放电电流In)
SPD必须能承受预期通过它们的雷电流,在GB50057、GB18802.1、QX10.1和IEC中规定:
——Iimp冲击电流值适用于Ⅰ级SPD。(电压开关型)
——In标称放电电流适用于Ⅱ级和Ⅲ级SPD。(限压型和组合型)
有些行标将Iimp和In放在“通流容量”栏目中,这是不妥的,电流只有在与通过的时间成一定的关系式才能成为量,如在文献[1]中有:
Qs(电荷量)=(1/0.7)×I×T2
W/R(单位能量)=(1/2)×(1/0.7)×I2×T2
式中如无T2这一时间量,则不能得出Qs或W/R的量值,把I值称为量是物理学概念不清。
上述的Uc、Up、In或Iimp是SPD的三项重要性能参数,其与SPD生产厂名(或商标)和型号、外壳防护等级(IP代码)、过电流保护推荐值、接线端口标志和适用的交流频率或直流共8项内容必须在SPD的本体上明确标识。其他如安装位置类别、端口数量、安装方法、短路电流耐受能力、脱离动作指示、温度范围等参数标识可在产品使用说明书上标识。
2.3Uc的选择
在IEC60364-5-534:2002年“建筑物电气装置第5部分:电气设备的选择和安装第534节:电涌保护器”[6]中给出了表1
表1按电源系统特征确定电涌保护器(SPD)的最低Uc电压值
电涌保护器
接于
配电网络的系统特征
TT系统
TN-C系统
TN-S系统
引出中性线的IT系统
不引出中性线的IT系统
每一相线和
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