SPD级间配合的计算应用行波理论进行过电压分析.doc

一课资料网/SPD级间配合的计算应用行波理论进行过电压分析 目前，我们在考虑低压配电系统的过电压防护时，一般采用多级保护，这里面存在着一个前级保护和后级保护如何配合的问题，我们不妨用行波理论来分析一下。 在低压配电系统的过电压保护中，通常第一级采用放电间隙，以泄放大的雷电流；在第二级采用限压元件，将残压控制在设备的冲击绝缘水平以下。 由于限压元件的响应时间较快，一般为25ns左右，而放电间隙的响应时间则比较慢，约为100ns。那如何才能保证第一级保护比第二级保护先动作，以泄放大的雷电流呢？ 我们来做一个计算：雷电侵入波沿着电力电缆侵入，首先到达放电间隙，由于放电间隙有响应时延，侵入波将继续向前行进，我们应该保证的是在侵入波到达限压元件之前让放电间隙动作。 我们知道了波在电缆中的传播速度为V=1.5108m/s，放电间隙的动作响应时间T为100ns，限压元件的响应时间为25ns，那么，波在这个时间差（10025）ns内向前行进的距离S为： S=V * T=（1.5108m/s）（7510-9s）=11.25m 也就是说，如果第一级保护器件和第二级保护器件之间的距离（电缆）大于11.25m，就能够保证前级保护先动作，从而达到将大的雷电流先泄放掉的目的。由于防雷器件的实际响应时间有一定的误差，故应将前、后级保护器件间的距离考虑得更长一些，作者认为15m是比较合适的。 如果前后两级保护均为限压型器件，响应时间均为25ns，但考虑到其实际响应时间的误差（可假定为25ns），那么为了保证前级先动作，则两级保护间的距离应该为： S=V * T=（1.5108m/s）（2510-9s）=3.75m 在国标建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）中，第6.4.11条规定“在一般情况下，当在线路上多处安装SPD且无准确数据时，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。”；另外，在信息产业部行业标准通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范YDT 5098-2001中，第3.7.8条规定“当上一级SPD为开关型SPD，次级SPD采用限压型SPD时，两者之间的电缆线间距应大于10m。当上一级SPD与次级SPD都采用限压型SPD时，两者之间的电缆线间距应大于5m。” 根据上面的计算，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不小于10m似乎稍嫌小了些，而限压型SPD之间的线路长度不小于5m则是合适的。 在实际的工程中，有时很难保证第一级保护器件（间隙型）和第二级保护器件之间的距离（电缆）大于15m，因此，我们经常采用集中电感来等效这个距离。这个电感的电感量为多少才合适呢？我们也可以计算一下： 导线的L01.610-6 H/m，为了等效15m长导线分布参数的电感量，集中电感应为： L = L0S =1.610-6 H/m15m = 24H 也就是说，我们可以用电感量为24H的集中电感来等效15m长的导线。 如果前后两级均为限压型器件，按国标建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）和信息产业部行业标准通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范YDT 5098-2001的规定，两级间的距离应大于5m。若用集中电感来等效，则电感量应为： L = L0S =1.610-6 H/m5m = 8H 行进波遇到电感将发生折、反射，从能量的角度出发，一部分能量被反射回去，那么折射过来继续前进的能量必然会减小。同时，电感能够使侵入波的波头陡度降低，这也是对过电压保护有利的一个因素。 以上只是举了一