电源SPD检测中连接线问题的解决方法

1、电源SPD检测中连接线问题的解决方法摘要：在日常SPD检测过程中，我们经常会遇到SPD两端连接线问题而达不到国家规范要求的情况。本文针对现场检测SPD遇到的问题，分析SPD接线方式对防雷效果的影响，提出解决方法。关键词：SPD检测 接线方式 解决方法Power cable in the SPD detection method to resolve the problemZhongshan Bureau of MeteorologyLin Shi Qi Luo Zhi Yong Lu Zhi Peng Xie Bao YongAbstract：In daily Surge protective

2、 device（SPD）detection process, we often encounter the SPD on both ends of the cable problem and can not meet the national standard requirements. Based on in-situ test SPD problems, analysis of the effects of the SPD connection mode for lightning protection solutions are put forward.Key Words: SPD de

3、tection Grounding method Solution0.引言目前，社会上对电气、电子设备的防护十分重视，电涌保护器（简称SPD）的使用越来越普遍。近几年防雷检测中发现，某些工程人员对SPD的理解存在偏差，SPD两端引线长度、线径等方面的相关问题也随之增多。历年大多数雷击事故的发生都与其有直接或间接的关系。因此，SPD安装的接地方式的正确把握显得特别重要。关于SPD两端引线长度，7中明确规定：“SPD两端的引线长度不宜超过0.5 m。电源SPD的U应低于被保护设备的耐冲击过电压额定值Uw，一般应加上20 的安全裕量，即有效的电压保护水平U <0.8Uw。AU为SPD两端引线上

4、产生的电压，一般取1 kV/m(8/20ts、20 kA时)。”也就是说SPD的有效电压保护水平U等于电压保护水平Up加上其两端引线的感应电压之后，应小于所在系统和设备的绝缘耐冲击电压值，并不宜大于被保护设备耐压水平的80%。但是由于实际条件的限制，SPD的安装往往无法达到标准和规范的要求，其中SPD两端引线过长以及线径偏小的问题尤为突出。1.SPD两端引线过长的危害分析根据电路理论，任何导体都同时具有电阻、电感和电容。同样截面的导体，其长度越长电感就越大。一般来说，每米长的直导线(直径在0.5mm2mm范围)电感约为一到几个微亨(H)。而在交变电路中，导体的电压降和电流变化速率及导体电感有关

5、。电感越大，电压降就随着电感呈指数型增大。雷电暂态电流的变化很大，能够在接地线微小的电感上产生足够危险的电压降。在雷电流作用时，保护支路两端的实际箝位电压U P（f）由两部分组成：U P（f）=UP+（UL1+UL2） (1)上式中Up为SPD自身的箝位电压，L1、L2分别为SPD两端导线的电感。假设UP为1.5kV，两端导线长分别为1m和2m。根据GB/T 21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范第5.8.1.2.1款规定：“U为SPD两端引线上产生的电压，一般取1kV/m(8/20s 20kA 时)。”上式可以简化为：U=1.5+1+2=4.5(kv) 也就是说，在这一假设条件下的雷

6、电流过程中，SPD实际提供的电压保护水平是4.5kV,其中SPD接地线造成的电压降就为3kV，是SPD本身箝位电压的2倍，足以损坏电子设备。为了保证SPD能在暂态过电压的作用下及时而可靠地限压，在SPD的安装说明书和防雷规范中，对于接地线的线径和长度都有明确的要求。如：7规定:“浪涌保护器连接导线应平直,其长度不宜大于0.5m”;1规定:电涌保护器的最大箝压加上其两端引线上的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。若雷电流的幅值为40kA，每米连接线的电阻为0.01，每米连接线的电感为1.5Hm，电流徒度为40KA/s（最大可达到50kA/s），则每米导线上产生的雷

7、击过电压为：UIRL0（d i/ dt）L （2）40KA×0.011.5Hm×40kA/s×1.0m6.4KV一般的电子产品耐压水平都在1.5KV 左右，当SPD 连接线过长使有效电压保护水平U值超过设备耐压水平时，SPD对设备不但不起保护作用，反而产生危害。一般情况下，SPD都是与后面被保护电气设备并联接入电气线路中。被保护设备两端所承受的过电压等于SPD的箝位电压与其两端引线上电压降的总和。因此，当雷击浪涌窜人电气线路时，被保护设备两端所承受的过电压U应满足：U=UP+UL <UW (3)式中： 为SPD的箝位电压，即SPD自身的电压保护水平；U为其两

8、端引线上的感应电压。假设SPD的U=2.0 kV，两端引线长度为2.5 m，根据（6）中的规定：“SPD两端引线上产生的电压，一般取1 kvm(820s、20 kA时)。”将以上数据代人式(2)，则被保护设备两端所承受的过电压U=4.5 kV。一般电气设备的耐冲击过电压水平Uw为2.5 KV或4.0 KV，式(2)计算结果显然超出了范围。按照规范条文中的要求，想要保证被保护设备两端所承受的过电压U不超过其耐冲击过电压额定值 ，则最有效的措施就是保证SPD两端引线的长度足够短。通过近几年防雷检测实践发现，实际配电柜中所装SPD两端引线长度由于受到空间、电气布局等要求限制，一般都不能满足要求。结果

9、导致引线过长，线上感应电压偏大，导致最后设备两端所承受的过电压超过被保护设备的 ，从而造成设备损坏。从公式（2）可了解导线上的电压降取决于电阻R和电感L上的电压降。降低导线的电阻值和电感值是有效的降压手段。2导线上电压降影响分析以铜导线为例，截面积不变，导线长度变化情况下，铜导线上呈现的压降变化。图.1同样，以铜导线为例，导线长度不变，截面积变化情况下，铜导线上呈现的压降变化。图.2由图1、2可知：a.感抗压降占总压降大部分，起主要作用。b.导线的感抗随长度的增长而明显增大。c.图3可知导线上的压降与截面积有关，但关系不大（当截面积由2.5mm2增加到10mm2时，截面积增加4倍，压降才降低1

10、0）。由此可知，在雷击的情况下，接地线上的电压降主要取决于接地线上的电感，受电阻的影响较小。而电感主要取决于导线的长度，因此缩短接地线长度的方法比增加截面积的办法来减少地线上的电压降效果更有效。当然，施工安装时，可根据现场情况综合分析，综合使用，使效果与成本达到最优化。3.检测时，降低导线压降的应用方法3.1检测时，若发现SPD为模块式电源SPD的，建议SPD安装在配电箱内。对于防雷安全角度考虑，将配电柜原有预留接地排上移到SPD附近，使SPD的PE端就近与配电箱接地排连接，可实现电源相线和接地线满足总长度小于0.5m。如图3所示。图.33.2若检测发现采用箱式电源SPD，无法安装在配电箱内时

11、，可用40×4mm扁钢将电源SPD接地线直接接到改进后的配电箱的接地排上，使电源SPD接地端长度为零，实现SPD两端总长度小于0.5m。3.3采用增大导线的截面积或增加多根并联导线泄放雷电流。当SPD接地线长度确实不能满足要求时，一般可以通过增加截面积的办法进行弥补。从上面分析可知，增加导线的截面积或增加导线的根数可有效降低雷电流通过导线产生的压降，但这种办法减少导线上的电压降效果是很有限的。3.4采用凯文接线法。在防雷检测中，如果安装环境许可或SPD的T2级后，可优先采用凯文接线法。在防雷上凯文汇流排是凯文接线的一种汇流形式，如果的接线距离等于零，就是标准的凯文接线。3.4.1凯文

12、接线的优点是消灭接线电缆上因雷电流通过时自身的寄生电阻电感产生的电压降在附加给被保护负载的一种方式，实施效果明。凯文式接线就是最大限度地消除雷电流通过时在SPD 两端接线上的寄生电阻电感产生的电压降的一种接线方式。图.4凯文式接线法SPD安装示意图对于SPD 通流容量为In=20kA,雷电流波形为8/20s,取K= 1.55H /m,设:Up = 1 kV。从图5可以得出这样的结果, 即: A=0m，B=0m，Uab = Up = 1 kV。就是说最终加在设备上的电涌电压仅为1 kV,小于被保护设备所能耐受的额定冲击电压, 也就保护了设备。3.4.2实施凯文接线法的难点是配电线线径过大而SPD接线端子容量有限；接头数量增多，增加了系统故障风险；配电线不够长；防雷箱无合适安装空间等等。3.4.3降低压降U的应用方法应根据SPD周围环境和施工难易程度，结合设备布局要求，综合采用。4.总结4.1对于防雷安全角度考虑，将配电柜原有预留