建筑物低壓總配電箱SPD設置分析

2017-05-30 04:03:17徐穎田德寶王磊商家豐

科技風 2017年6期

徐穎田德寶王磊商家豐

摘要：為了對建筑物低壓總配電箱電涌保護器（SPD）的設計安裝提供參考依據，確保建筑物低壓配線系統(tǒng)安全可靠運行，基于《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010對建筑物低壓配電線路防閃電電涌侵入及高電位反擊措施的強制規(guī)定要求，并結合工作實踐，分析不同場合下建筑物低壓配電線路總配電箱中SPD的安裝類型、參數選型等。實踐證明，在建筑物低壓電源引入的總配電箱處設置適配的SPD，可有效減少雷電對低壓配電系統(tǒng)的危害。

關鍵詞：電氣系統(tǒng)；閃電電涌；高電位反擊；電涌保護器

中圖分類號：P427.32 文獻標志碼：A

雷擊產生的雷電過電壓對電氣系統(tǒng)極具危害性，在電力系統(tǒng)中，沿輸電線路傳播的閃電電涌會損壞電氣設備的絕緣，造成系統(tǒng)運行故障，甚至引發(fā)火災等安全事故，嚴重威脅人身安全。近年來，隨著建筑物智能化的迅速發(fā)展，建筑物內電氣系統(tǒng)的防雷保護問題備受關注，并已成為建筑物綜合防雷設計的重要組成部分。中華人民共和國國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010[ 1 ]對建筑物防閃電電涌侵入和高電位反擊給出了具體的防護措施，尤其是建筑物低壓電源引入的總配電箱處，SPD的設置更為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行。但是在現(xiàn)實中，由于防雷工程設計和施工單位技術水平的參差不齊，導致低壓配電系統(tǒng)SPD的設計和安裝不規(guī)范，尤其是低壓總配電箱處SPD的設置不能滿足規(guī)范強制性要求，未能充分發(fā)揮其防護作用，甚至留下安全隱患。

1 閃電電涌侵害機制

電氣設備，尤其是需要特殊保護的電氣設備，一般都固定安裝在建筑物內部，其遭受直接雷擊的可能性很小，而雷擊電磁效應是危害電氣設備安全可靠運行的主要原因。當雷擊建筑物、雷擊建筑物附近、雷擊與建筑物相連的線路和線路附近時，所產生的雷擊電磁脈沖通過傳導、耦合和輻射等方式沿多種途徑侵入建筑物內，危及人身安全或損壞設備[ 2-4 ]。

一般而言，雷電流對電氣設備的侵害主要有以下幾種途徑：

（1）雷擊建筑物時，建筑物防雷引下線和接地裝置的電位瞬間急劇抬高，引起的反擊；

（2）雷擊建筑物附近時，由于雷電流的迅速變化在其周圍產生瞬變的強電磁場，使電氣設備的空間導線回路中感應出高峰值的暫態(tài)電動勢；

（3）雷擊與建筑物相連的線路時，在線路上感應出雷電過電壓波并沿線路侵入損壞電氣設備；

（4）雷擊與建筑物相連的線路附近時，雷擊點與線路之間的介質被擊穿，在線路上產生雷電過電壓并侵入與線路相連的電氣設備。

2 低壓總配電箱SPD強制規(guī)定分析

2.1 第一類防雷建筑物

1）建筑物裝設獨立的外部防雷裝置，室外低壓配電線路先架空后埋地引入。在電纜與架空線連接處，應裝設戶外型SPD，如圖1所示，電涌保護器應選用Ⅰ級試驗產品，其電壓保護水平UP≤2.5kV，每一保護模式沖擊電流Iimp≥10kA；如無戶外型SPD，應選用戶內型SPD，其使用溫度滿足安裝處的環(huán)境溫度，且應安裝在IP54箱內。

2）接閃器直接安裝在建筑物上。若室外低壓配電線路先架空后埋地引入或全線采用電纜直接埋地敷設時，首先應在電纜與架空線連接處安裝Ⅰ級試驗的SPD，且應滿足2.1中第（1）條之規(guī)定。

此外，在建筑物電源引入的總配電箱處，也應裝設Ⅰ級試驗的SPD，其電壓保護水平UP≤2.5kV，每一保護模式沖擊電流值Iimp無法確定時，應滿足Iimp≥12.5kA，如圖2所示。

2.2 第二、三類防雷建筑物

1）當第二、三類防雷建筑物在電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應在低壓電源線路引入的總配電箱、總配電柜處裝設Ⅰ級試驗的SPD，其每一保護模式的沖擊電流值Iimp，當無法確定時，應滿足Iimp≥12.5kA，電壓保護水平UP≤2.5kV。

2）當Yyn0或Dyn11型接線的配電變壓器設在本建筑物內或附設于外墻時，除變壓器高壓側應裝設避雷器外，還應滿足：

①在低壓側配電屏上，當有線路引出本建筑物至其他有獨自接地裝置的配電裝置時，如圖3所示，應在建筑物低壓側母線上裝設Ⅰ級試驗的SPD，其每一保護模式的沖擊電流值Iimp，當無法確定時，應滿足Iimp≥12.5kA，電壓保護水平UP≤2.5kV。建筑物B應在低壓電源引入的總配電箱處裝設Ⅰ級試驗的SPD，其每一保護模式的沖擊電流Iimp≥12.5kA，電壓保護水平UP≤2.5kV。

②在低壓側配電屏上，當無線路引出本建筑物時，應在母線上裝設Ⅱ級試驗的SPD，其每一保護模式的標稱放電電流In≥5kA，電壓保護水平UP≤2.5kV，如圖4所示。

3）幾種典型的低壓總配電箱（柜）處SPD設置。

①普通廠房類

圖5中所注SPD，其應滿足：SPD選用Ⅰ級試驗產品，UP≤2.5kV，Iimp

≥12.5kA（無法確定時）。

②普通住宅類

普通住宅類配電情況如圖6所示，圖中所示SPD均應選用Ⅰ級試驗產品，UP≤2.5kV，Iimp≥12.5kA（無法確定時）。

③普通商業(yè)、辦公類

變配電間設置Yyn0或Dyn11型配電變壓器時，變壓器高壓側應裝設避雷器，低壓側配電屏SPD的設置，應按照2.1第（2）條進行設置。

3 結語

SPD的選型是綜合防雷設計中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)，科學合理的設置SPD即能確保被保護設備免受雷擊侵害，又能做到經濟有效。只有合理的設置SPD才能將雷害減輕到最低限度，使其發(fā)揮最大的作用。

參考文獻：