SPD的接线方式电涌保护器的工作原理电

1电子信息系统的防雷保护电子信息系统电磁兼容能力较差,抗雷击电磁脉冲所产生的过电压和过电流能力较弱。雷电所造成的损坏已经成为了信息技术应用和发展的拦路虎。逐渐被广大的工程技术人员所   在现代建筑物中,尤其是有较多的电子信息设备的建筑物。其防雷措施一定要从建筑物防雷与电子信息系统防雷两方面统一考虑,防雷装置的设置和设计原则,应按国家标准《建筑物防雷设计规范》   (GB—94,年版)、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB—)执行。   而建筑物雷击电磁脉冲的防护措施。则相对较为复杂。雷击电磁脉冲是由于雷电对大地的放电。   作用在相邻近的导体上所产生的感应过电压和感应过电流,有的过电压甚至可以达到几千伏特,它们可以通过电源线、控制线或信号线以及各种保护(金属)管、槽、支架和管道等的传输,最终加载到系统设备上。造成系统设备的损坏。所以目前对于雷击电磁脉冲的防护,主要是在传输通道上做文章,采用隔离、屏蔽、滤波和钳位的方法以及通过等电位联结、接地等措施,将雷击电磁脉冲和感应过电压、感应过电流消除在系统设备的外围,在电子信息的电源系统中加装各种类型的电涌保护器(SPD)就是一种行之有效的防护措施。

2电涌保护器的工作原理电涌保护器是一个非线性元件,其工作原理如图1所示。它的工作取决于施加在它两端的电压U和触发电压以值的大小,当U%时,SPD的电阻值很高,只有很小的漏电电流通过;当U≥矽,时,SPD的电阻值急剧下降。瞬间泄放加在此上的过电压。   使电压突降;待恢复到UUa时。SPD又呈现出高阻抗性。因此,SPD被广泛地运用于各级低压供配电系统中。用于限制配电系统中的大气过电压。使其不会超过各种电气设备及配电装置所能耐受的额定冲击电压。从而保护设备免受雷电造成的损害。

3SPD的接线方式但在具体施工过程中,却存在着即使在设备前加装了电涌保护器。也未能完全起到保护作用的问题,这究竟是何原因?由于SPD接线方式的不同,雷击电磁脉冲所产生的感应过电压和感应过电流一样能够将所保护的设备损坏。下面举两个实例说明SPD在接线方式上的差异所产生的不同结果。

3.1实例一某较大型电子计算机房内,成套厂家在供货时,已经按要求在配电柜内部的最上端安装了SPD。而在配电柜内部的最下端也已预留了接地端子排。SPD的L图2SPD白勺接线方式IFig.2WiringmethodIforSPD上端是连接在了进线端。下端则通过专用导线连接在接地端子排上,配电柜为标准的固定式柜体。这样SPD的接线方式可以等效为。   在电涌电压产生时加在设备两端的等效电压应该是:   vod=%。+配d对于SPD通流容量为厶=20kA,雷电流波形为8/.Ls。取K=1.xH,m,设:   td=1.5m(配电柜柜体高为mm)%。=以=1kV式中:L。d——连接SPD与接地端子的导线长度;巩。——连载端b点与c点问的电位差;%——SPD上的电压。   则:   以d=,×R。d+KxL。d×di/drSPD的连线电阻忽略不计,即Rcd=0,则:   %d=%+K×L。d×di/dt=lkV+1.55肛H,m×1.5m×20kA,8斗s=6.kV3.2实例二某中小型电信机房内。室内电源配电箱为壁挂式。在配电箱旁设有独立的SPD箱,其接线方式采用小母排并联连接,箱体距地1.5m。而在机房的架空地板下。预先留有等电位接线箱。等电位接线箱与电源箱及SPD箱又有超过2.0m的水平距离。SPD的下端通过专用导线连接在等电位接线箱,这样SPD的接线方式。

SPD的接线方式IIFig.-3WiringmethodIIforSPD从图中可以看出。在电涌电压产生时加在设备两端的等效电压应该足:   %d=眈6+%。+配d对于通流容量同样为,。=20kA,雷电流波形8,20p。s,取K=1.xH/m,设:   L。6=0.5mLcd=1.5+2.0=3.5m%。=%=1kV式中:L。6——配电箱与SPD箱连接的导线长度;£。d——连接SPD箱与等电位接线箱的导线长度。   则:   眈6=,×R。6+K×L。6×di/dtUd2,×R。d+K×£。d×di/dt假设SPD的连线电阻忽略不计,即R曲=0,R。d=0,则:   玩d=以+K×(k6+£。d)×di/dt=lkV+1.xH/m×(O.5m+3.5m)×20kA

81xs=16.SkV众所周知。一般末端设备的最大耐受电压小于1.5kV,最终加在设备上的电涌电压为6.8kV,而图3最终加在设备上的电涌电压为16.5kV,如此大的电涌电压被额外加在设备上,造成的损害足显而易见的。尤其是在实例二中,额外产生的高电位还会直接威胁到人身安全。所以,SPD的接线过长会对雷电保护效果带来不利的影响。

4SPD的凯文式接线方式怎样才能充分发挥SPD的作用呢?根据国家标准《建筑物防雷设计规范》第6.4.4条的要求:   “为使最大电涌电压足够低。其两端的引线应做到最短”;根据国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.1.5条的要求:“浪涌保护器连接导线应平直,其长度不宜大于0.5m”;根据《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》   (YD,T—)第4.0.5条的要求:“电源用箱式SPD接线端子与相线和零线之间的连接长度,若接线上确有困难,可视具体情况适当放宽连接长度,但其截面积应适当增大;SPD接地线的长度应小于lm。且应就近接地。‘:   通过以上标准要求不难得出,安装SPD时,选择安装位置及连线的方式是一个重要环节,那就是尽量使SPD两端的引线最短。尽量减少因过长的引线而引入额外的残压对设备产生的损害,同时也最大程度地发挥SPD的保护效果。   本文重点说明的凯文式接线方式。实际上就是一种SPD的接线方式。如果将SPD两端的连接距离缩短到零。就是标准的凯文式接线方式。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。   即为标准的凯文式接线方式。同样也可以得出这样的结果。即:   %d=%=1kVLPE凯文式接线方式Fig.4Kelvinwiringmethod就是说最终加在设备上的电涌电压仅为1kV,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。

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