浪涌保护器SPD的后备保护选用原则

浪涌保护器SPD的后备保护选用原则樀要：通过对建筑物的电子信息系统各级防雷的电源线路浪涌保护器标称放电电流的I2t及电压保护水平的分析，说明浪涌保护器SPD的后备保护宜采用熔断器，并提出于建筑物的电子信息系统各级防雷相对应的电源线路浪涌保护器后备保护熔体额定电流推荐值关键词浪涌保护器SPD后备保护选用涌保护器后备保护熔体额定电流推荐值随着我国经济、社会的快速发展，各种电子信息技术产品越来越多地渗入到社会和家庭生活的各个领域，雷电过电压产生的危害和损失也越来越大，人们对雷电过电压的防治也空前的重视。因此在民用和工业建筑中SPD（浪涌保护器）被大量的使用。国标《建筑物电子信息系统防雷设计规范》（GB500343－2004）中根据建筑物电子信息系统所处的环境、重要性和使用性质以及遭受雷击的风险，把民用建筑物的电子信息系统防雷分为A、B、C、D四级，其中对SPD的通流容量也进行了规定。详见下表：电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值保护分级LPZ0区与LPZ1区交界处LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3区交界处直流电源标称放电电流（KA）第一级第二级标称放电电流（KA）第三级标称放电电流（KA）第四级标称放电电流（KA）8/20µs最大放电电流（KA）标称放电电流（KA）10/350µs8/20µs8/20µs8/20µs8/20µsA级≥20≥80≥40≥20≥10≥10B级≥15≥60≥40≥20直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流≥10KA适配的SPDC级≥12.5≥50≥20D级≥12.5≥50≥10注：SPD的外封装材料应为阻燃型材料。一问题的提出：《建筑物防雷设计规范》（GB-50057-942000年版）第6.4.4条规定“电浪涌保护器必须能承受预期通过它的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大钳压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。”但由于SPD的老化问题及检修方便，作为SPD故障短路的后备保护，SPD支路过流保护是必要的。规范中只明确SPD后备保护器采用熔丝、断路器或剩余电流保护器，但没有明确多大通流容量的SPD，设置多大整定值的SPD支路过流后备保护。各个SPD生产厂商的推荐标准也不一样，有的厂商甚至推荐不设置。电气设计中究竟采用何种后备保护器以及整定值设为多少，也只能凭设计人员的经验值或厂商的推荐值来选取。笔者查阅大量资料和结合工程实践提出以下几点不成熟的意见。二SPD为什么要设置后备保护现在市场上可以购买的SPD主要可分为三种型式：电压开关型、电压限制型和复合型。电压开关型SPD没有电浪涌时具有高阻抗，有电浪涌时能立即转化成低阻抗，其常用的元件有放电间隙、气体放电管、可控硅整流器等；电压限制型SPD没有电浪涌时具备高阻抗，随着电涌电流、电压的上升，其阻抗持续的减小，常用非线性元件：氧化锌压敏电阻和抑制二极管；复合型SPD常采用电压开关型和电压限制型SPD串联或并联以满足限制电压或通流量的要求。所有这些双端口装置在遭受瞬态电浪涌时，通过钳制跨接在浪涌保护器两端之间的瞬态电压工作。限制电压的幅值大小取决与瞬态浪涌电流幅值的大小及波形，并且保护器的动作电压一定要达到一定的幅值，避免干扰被保护线路的正常运行。但是由于老化及使用条件的恶劣等原因，电子固态保护器件在暂态抑制过程结束后，并不能有效的切断泄放电流。在被保护线路的工频电压的作用下原先处于导通状态下的电子固态保护器件有可能不会灭弧，出现续流。此时相当于SPD和系统电源出现短路，SPD中将流过数千安培的短路电流，如此大的短路电流产生的热效将使SPD的电子固态保护器件发生爆裂或爆炸，影响其他设备的安全、正常运行。也可能使上极主开关出现跳闸，扩大了事故面，使系统的可靠性降低。三如何设置SPD的后备保护建筑电气低压配电系统中通常在SPD支路中接入一个限流元件作为SPD故障短路的后备保护。此限流元件可以是熔断器、延时型空气开关、剩余电流短路器。采用熔断器来切断续流的接线如图所示：其中熔断器的额定电流应高于被保护系统的正常运行电流，它的熔断电流应小于SPD电子固态保护器件在电弧区的续流。现有市面上的大部分SPD产品其内部均带有一个熔断器（或热断路器），该熔断器（或热断路器）主要起保护SPD的电子固态保护器件作用，由于SPD使用场所条件恶劣，其内部截面，各计算结果见下表：最大放电电流（10/350μs）下后备保护熔体选择表：最大放电电流幅值Ipeak（KA）（10/350）I2（A2s）后备保护熔体最小额定电流（A）GL导线截面（mm2）60900000250A120506250002007035306250160A5020100000100A351556250100A3512.539062.5803510250006325标称放电电流（8/20μs）下保护熔体选择表：标称放电电流幅值In（KA）（8/20）I2（A2s）后备保护熔体最小额定电流（A）GL导线截面（mm2）160365714160A50100142857125A358091428100A357070000100A35605142880A35503571480A35402285763A25301285750A10205714.332A615321425A610142820A46.051416A4四建筑电气设计中SPD后备保护的选用经过以上分析可以得出两个结论；SPD后备保护宜采用熔断器而不宜采用断路器；当采用熔断器作为SPD的后备保护时，SPD后备保护熔断器额定电流值不应低于下表中的推荐值，否则在雷电浪涌的冲击下熔断器的溶体会先与SPD熔断，SPD将没法发挥作用。电源线路浪涌保护器后备保护熔体额定电流的推荐值保护分级LPZ0区与LPZ1区交界处LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3区交界处后备保护熔体最小额定电流（A）GL第一级第二级第三级第四级8/20µs后备保护熔体最小额定电流（A）GL后备保护熔体最小额定电流（A）GL后备保护熔体最小额定电流（A）GL后备保护熔体最小额定电流（A）GL后备保护熔体最小额定电流（A）GL10/350µs8/20µs8/20µs8/20µs8/20µsA级≥100A≥100A≥63A≥32A≥10A≥10AB级≥100A≥80A≥63A≥32AC级≥80A≥80A≥32AD级≥80A≥80A≥20A在实际建筑电气设计中SPD后备保护熔断器熔体额定电流值宜小于主开关的额定电流值，并满足级差配合的要求，以免SPD短路故障时扩大事故面。以下是笔者统计的市面上常用ＳＰＤ厂商后备保护最大允许推荐值以供设计中参考。市面上常用ＳＰＤ厂商后备保护(最大允许保险丝)推荐值：厂商第一级最大放电电流Ｉpeak（KA）第一级标称放电电流In（KA）第二级标称放电流In（KA）第三级标称放电流In（KA）第四级标称放电流In（KA）10/350µs8/20µs8/20µs8/20µs8/20µs菲尼克斯FLT35(35KA)125AGL易雷斯LS4-100（KA）63~125AGLLS2-30（KA）/420250AGLLS1-40（KA）/32032AGLLS1-10（KA）/216AGLMoELLerVFB-1(60KA)250AGLVFB-1(25KA)125AGLVR7(20KA)125AGLVD7(2.5KA)63AGL雷威DR340KA250AGLDR320KA125AGLDR35KA63AGLDR33KA63AGL易普康HL60(60KA)160AGLXX-100(100KA)80AGLXX-65(65KA)80AGLXX-40(40KA)40AGLXX-15(15KA)25AGLISKRAPR0TEC(25KA)≥100AGLPR0TEC(70KA)≥100AGLPR0TECB2(60KA)≥100AGLPR0TECC(10KA)≥100AGLPR0TECD(3KA)≥100AGLSIEMENS5SD7056(50KA)160AGL5SD7078(40KA)125AGL5SD7053(15KA)125AGL安世杰CLASS-=1\*ROMANI(40kA)50AGLCLASS-=2\*ROMANII