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1、低压配电线路 SPD 选择应注意的几个问题1. SPD 最大持续工作电压 UC1）TN 系统 UC1.15U 0 （U 0=220V 相电压）由于 GB12325电能质量供电电压标准规定 220V 电网内的正偏差不大于 7%，但我国实际电压正偏差往往超过此值，再加上 SPD 老化等因素，所以规定UC1.15U 02）TT 系统 UC1.55U 0（在剩余电流保护器负荷侧，U 0=220V 相电压）此种 TT 系统变电所 10kV 侧必须为中性点不接地系统。根据 IEC 标准，为防范 TT 系统内绝缘击穿事故而规定的过电压允许值和切断电源时间：低压电气绝缘允许承受的过电压为 U0+250V，切断
2、时间5s 。按此规定低压电气绝缘允许承受的过电压为 450V 且切断时间大于 5s。根据电力行业标准 DL/T620-1997 相关规定，10kV 中性点不接地系统允许最大接地故障电容电流按线路不同情况分别为 10A、20A 、30A，因线路情况复杂取其中间值 20A。当 10kV 线路发生单相接地故障时接地故障电容电流会流经变电所变压器中性点的接地电阻流回不接地的两相，一般接地电阻不大于4，此时可能产生 80V 的最大故障电压，使地电位升高 80V。低压电气绝缘允许承受的过电压为 U0+80V，切断时间5s 。在此系统中低压电气绝缘允许承受的过电压为 300V 且切断时间大于 5s，同理需考
3、虑 1）款中的系数则UC1.15 300=345V 1.55U0=341V。由于断路器的额定工作电压均为400V，冲击耐压为 6000V，所以 SPD 可以以四星型接法接在剩余电流保护器负荷侧。3）TT 系统 UC1.15U 0（在剩余电流保护器电源侧，U 0=220V 相电压）此种 TT 系统变电所 10kV 侧采用小电阻接地，同时和变压器低压侧中性点接地共用接地装置。SPD 必须为 3+1 接法。根据 IEC 标准，为防范 TT 系统内绝缘击穿事故而规定的过电压允许值和切断电源时间：低压电气绝缘允许承受的过电压为 U0+1200V，切断时间5s。当 10kV 线路发生单相接地故障时接地故障
4、电流可达数百安以至近千安，在变电所接地电阻上产生的电压降将达数百伏以至千伏以上，此时相线和中性线将带此对地暂时工频过电压，其持续时间以数百毫秒计，如仍采用四星型接法，SPD 可能被击穿而短路，并被持续数百毫秒的短路电流烧毁，所以SPD 必须为 3+1 接法。接于中性线和 PE 线之间的 NPESPD 为开关型（放电间隙） ，当 10kV 线路发生单相接地故障产生的对地暂时工频过电压时，放电间隙可以阻止接于相线和中性线之间的 SPD 导通，NPESPD 只能在更高幅值的雷电冲击过电压的冲击下放电间隙被击穿而导通。这种接线方法可以保护SPD，但是 NPESPD 需通过 1500V 持续 200ms
5、 的试验。这种接线方式在一定程度上提高了 UP 值，对于后面的敏感设备难免有不利影响。所以规定开关型SPD 与后级限压型 SPD 之间的电气线路距离必须大于 10m。2. SPD 的电压保护水平 UpSPD 的作用是将雷电冲击电压幅值降低到所要求的水平，满足配电线路中各种电气设备耐冲击过电压的额定值（见 GB50343-2004 中表 5.4.1-1） 。对电压开关型 SPD 指规定陡度下的最大放电电压，对电压限制型 SPD 指规定电流波形下的最大残压。这里有一个概念需要弄清楚，SPD 的 Up 电气设备所能耐受的冲击过电压额定值，而是 SPD 在雷电冲击电压或冲击电流作用下导通时在 SPD
6、两端的最大钳压（也称残压）加上其两端引线的感应电压之和应小于被保护设备的耐冲击过电压值，且不宜大于 80%。可用下面的表达式表示：对限压型 SPD 应为（U P +U ） 0.8Uw 对电压开关型 SPD 应为 UP 或 U 取其中大的值 0.8Uw 式中: UP SPD 的电压保护水平（kV） ；U SPD 两端引线的感应电压降，即 L （di/dt） ，可按 1 kV/m 计算；Uw 被保护设备耐冲击过压额定值（kV ） ，按 GB50343-2004 中表 5.4.1-1 选取。1）以常用的 TN-S 或 TN-C-S 为例：按 GB50343-2004 中表 5.4.1-2 保护分级
7、A、 B、C、D 的要求（应注意GB50343-2004 的电源系统是 TN-S，且均用限压型 SPD（8/20s） ）参考各SPD 制造商的产品样本作如下分述： A 级标称放电电流第一级80kA、第二级40kA 、第三级20kA、第四级10kA。SPD 产品样本中 UP 值第一级为 2.52.8kV、第二级为 2.02.5kV、第三级为 1.52.0kV 第四级为 1.21.8kV。 B 级标称放电电流第一级60kA、第二级40kA 、第三级20kASPD 产品样本中 UP 值第一级为 2.02.5kV、第二级为 2.02.5kV、第三级为 1.52.0kV。 C 级标称放电电流第一级50k
8、A、第二级20kA 。SPD 产品样本中 Up 值第一级为 2.02.5kV、第二级为 1.52.0kV。 D 级标称放电电流第一级50kA、第二级10kA 。SPD 产品样本中 Up 值第一级为 2.02.5kV、第二级为 1.21.8kV。3.标称放电电流 In流过 SPD 的 8/20s 波形的放电电流峰值（kA） 。一般用于对 SPD 做级分类试验。4.冲击电流 Iimp（脉冲电流）是表征开关型 SPD 的通流容量，一般用于对开关型 SPD 做级分类试验，波形为 10/350s。这里需要弄清楚冲击电流与标称放电流是有区别的，而在 GB50343-2004 表 5.4.1-2 中没有区分
9、，只有标称放电流而没有冲击电流。根据 GB/T21714.4-2008雷电防护第 4 部分：建筑物内电气和电子系统对于开关型 SPD 的通流容量是用冲击电流 Iimp 表征。对于限压型 SPD 的通流容量是用标称放电电流 In 表征（波形 8/20s） 。另外请注意 JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范第 162 页， 表 11.9.4-2 配电线路 SPD 最大放电电流参数把 SPD 的通流容量定为最大放电电流（ Imax）与 GB50343-2004 表 5.4.1-2采用标称放电电流（I n）是有矛盾的，一般规定 Imax=2 In ，如果把 Imax 等同于In 选 SPD 那 SPD 的 In 肯定是选小了。从 JGJ16-2008表 11.9.4-2 配电线路SPD 最大放电电流参数看，其表中的数值与 GB50343-2004 表 5.4.1-2 中的数值是一样的，这样就造成把 Imax= In，这显然是有问题的，所以选 SPD 的通流容量还是应该按 GB50343-2004 表 5.4.1-2 中的数值。 蒋光中编写于2011-3-24
