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5,4,浪涌保護器的選擇5。4、2,根據(jù)、低壓電氣裝置.第4,44部分。安全防護 電壓騷擾和電磁騷擾防護.GB、T,16895,10,2010,IEC、60364。4，44，2007第444.4,3。1條.裝有或可能裝有大量信息技術(shù)設(shè)備的現(xiàn)有的建筑物內(nèi).建議不宜采用TN C系統(tǒng)，裝有或可能裝有大量信息技術(shù)設(shè)備的新建的建筑物內(nèi)不應(yīng)采用TN C系統(tǒng),第444、4,3，2條，由公共低壓電網(wǎng)供電且裝有或可能裝有大量信息技術(shù)設(shè)備的現(xiàn)有建筑物內(nèi) 在裝置的電源進線點之后宜采用TN S系統(tǒng)、在新建的建筑物內(nèi)，在裝置的電源進線點之后應(yīng)采用TN。S系統(tǒng).在TN,S系統(tǒng)中中性線電流僅在專用的中性導(dǎo)體,N.中流動,而在TN，C系統(tǒng)中，中性線電流將通過信號電纜中的屏蔽或參考地導(dǎo)體、外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分 例如建筑物的金屬構(gòu)件.流動。對于敏感電子信息系統(tǒng)的每棟建筑物.因TN、C系統(tǒng)在全系統(tǒng)內(nèi)N線和PE線是合一的，存在不安全因素.一般不宜采用,當(dāng)220.380V低壓交流電源為TN C系統(tǒng)時、應(yīng)在入戶總配電箱處將N線重復(fù)接地一次.在總配電箱之后采用TN,S系統(tǒng),N線不能再次接地，以避免工頻50Hz基波及其諧波的干擾.設(shè)置有UPS電源時,在負(fù)荷側(cè)起點將中性點或中性線做一次接地，其后就不能接地了、5。4。3,電源線路SPD的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定,1款。表5.4，3.1是根據(jù)。低壓電氣裝置，第4 44部分,安全防護、電壓騷擾和電磁騷擾防護。GB、T 16895、10、2010，IEC,60364、4、44，2007第443，4節(jié)表44,B編制的 2款、表5,4，3、2參考，建筑物電氣裝置.第5.53部分.電氣設(shè)備的選擇和安裝。隔離，開關(guān)和控制設(shè)備、第534節(jié)，過電壓保護電器 GB,16895，22 2004。idt、IEC.60364 5,53，2001，A1。2002.表53C 表中系數(shù)增加0.05是考慮到浪涌保護器的老化，并與其他標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一,3，4款 圖5.4,3，1為TN S系統(tǒng)配電線路浪涌保護器分級設(shè)置位置與接地的示意圖。SPD的選擇與安裝由工程具體要求確定,當(dāng)總配電箱靠近電源變壓器時.該處N對PE的SPD可不設(shè)置 SPD的選擇和安裝是個比較復(fù)雜的問題。它與當(dāng)?shù)乩缀Τ潭?，雷擊點的遠近。低壓和高壓 中壓，電源線路的接地系統(tǒng)類型,電源變電所的接地方式，線纜的屏蔽和長度情況等都有關(guān)聯(lián)、在可能出現(xiàn)雷電沖擊過電壓的建筑物電氣系統(tǒng)內(nèi)，在LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)交界處.其電源線路進線的總配電箱內(nèi)應(yīng)設(shè)置第一級SPD、用于泄放雷電流并將雷電沖擊過電壓降低，其電壓保護水平UP應(yīng)不大于2.5kV 如果建筑物裝有防直擊雷裝置而易遭受直接雷擊,或近旁具有易落雷的條件 此級SPD應(yīng)是通過10。350μs波形的最大沖擊電流Iimp、類。試驗的SPD,根據(jù)我國有些工程多年來在設(shè)計中選擇和安裝了.類試驗的SPD也能提供較好保護的實際情況,本規(guī)范作出了選擇性的規(guī)定。也可選擇，類試驗的SPD作第一級保護 SPD應(yīng)能承受在總配電箱位置上可能出現(xiàn)的放電電流，因此,應(yīng)按本條第5款的公式。5，4,3,1、或公式、5 4，3.2 估算確定，當(dāng)無法計算確定時 可按本條第7款表5,4,3,3沖擊電流推薦值選擇。如果這一級SPD未能將電壓保護水平UP限制在2 5kV以下。則需在下級分配電箱處設(shè)置第二級SPD來進一步降低沖擊電壓 此級SPD應(yīng)為通過8，20μs波形標(biāo)稱放電電流In、類,試驗的SPD.并能將電壓保護水平UP限制在約2kV.在電子信息系統(tǒng)設(shè)備機房配電箱內(nèi)或在其電源插座內(nèi)設(shè)置第三級SPD.這級SPD應(yīng)為通過8 20μs波形標(biāo)稱放電電流In試驗或復(fù)合波，類試驗的SPD。它的保護水平UP應(yīng)低于電子信息設(shè)備能承受的沖擊電壓的水平?；虿淮笥?。2kV、在建筑物電源進線入口的總配電箱內(nèi)必須設(shè)置第一級SPD,如果保護水平UP不大于2,5kV 其后的線纜采取了良好的屏蔽措施,這種情況，可只需在電子信息設(shè)備機房配電箱內(nèi)設(shè)置第二級SPD。通常是在電源線路進入建筑物的入口.LPZ1邊界,總配電箱內(nèi)安裝SPD1、要確定內(nèi)部被保護系統(tǒng)的沖擊耐受電壓Uw、選擇SPD1的保護水平UP1，使有效保護水平up，f,Uw 根據(jù)本條9款規(guī)定檢查或估算振蕩保護距離Lp0 1和感應(yīng)保護距離Lpi。1,若滿足UP，f、Uw。而且SPD1與被保護設(shè)備間線路長度小于Lp0,1和Lpi 1,則SPD1有效地保護了設(shè)備，否則。應(yīng)設(shè)置SPD2 在靠近被保護設(shè)備.LPZ2邊界，的分配電箱內(nèi)設(shè)置SPD2 選擇SPD2的保護水平Up2。使有效保護水平Up.f,Uw，檢查或估算振蕩保護距離Lp0,2和感應(yīng)保護距離Lpi，2 若滿足有效保護水平Up,f,Uw、而且SPD2與被保護設(shè)備間線路長度小于Lp0 2和Lpi。2。則SPD2有效地保護了設(shè)備。否則.應(yīng)在靠近被保護設(shè)備處。機房配電箱內(nèi)或插座.設(shè)置SPD3.該SPD應(yīng)與SPD1和SPD2能量協(xié)調(diào)配合、5款、公式、5，4 3，1 與公式.5。4,3.2、是根據(jù)GB，T、21714,1。2008附錄E中，E。4，E,5 E，6 三個公式編寫的,當(dāng)無法確定時應(yīng)取Iimp等于或大于12 5kA是根據(jù)GB.16895 22 2004的規(guī)定 6款.對于開關(guān)型SPD1至限壓型SPD2之間的線距應(yīng)大于10m和SPD2至限壓型SPD3之間的線距應(yīng)大于5m的規(guī)定，其目的主要是在電源線路中安裝了多級電源SPD,由于各級SPD的標(biāo)稱導(dǎo)通電壓和標(biāo)稱導(dǎo)通電流不同、安裝方式及接線長短的差異，在設(shè)計和安裝時如果能量配合不當(dāng)、將會出現(xiàn)某級SPD不動作的盲點問題、為了保證雷電高電壓脈沖沿電源線路侵入時,各級SPD都能分級啟動泄流 避免多級SPD間出現(xiàn)盲點.兩級SPD間必須有一定的線距長度、即一定的感抗或加裝退耦元件.來滿足避免盲點的要求，同時規(guī)定。末級電源SPD的保護水平必須低于被保護設(shè)備對浪涌電壓的耐受能力 各級電源SPD能量配合最終目的是，將威脅設(shè)備安全的電壓電流浪涌值減低到被保護設(shè)備能耐受的安全范圍內(nèi)。而各級電源SPD泄放的浪涌電流不超過自身的標(biāo)稱放電電流，7款。按本規(guī)范第4。2節(jié)或第4 3節(jié)確定電源線路雷電浪涌防護等級時、用于建筑物入口處，總配電箱點 的浪涌保護器的沖擊電流Iimp，按本條第5款公式.5。4、3.1，或公式。5.4 3、2.估算確定.當(dāng)無法確定時根據(jù)GB.16895 22,2004的規(guī)定Iimp值應(yīng)大于或等于12 5kA。所以表5,4.3.3中在LPZ0與LPZ1邊界的總配電箱處、C.D等級的Iimp參數(shù)推薦值為12.5kA。12,5kA這個Iimp值是IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦的最小值.本規(guī)范考慮到我國幅員遼闊、夏天的雷擊災(zāi)害多。在雷電防護等級較高的電子信息系統(tǒng)設(shè)置的電源線路浪涌保護器能承受的沖擊電流Iimp應(yīng)適當(dāng)有所提高、所以A級的Iimp參數(shù)推薦值為20kA、B級Iimp推薦值為15kA 鑒于我國有些工程中 在建筑物入口處的總配電箱處選用安裝 類試驗,波形8，20μs、的限壓型浪涌保護器，所以本規(guī)范推薦在LPZ0與LPZ1邊界的總配電箱也可選用經(jīng) 類試驗.波形8，20μs，的浪涌保護器,A級In.80kA.B級In.60kA。C級In 50kA。D級In。50kA。這些推薦值是征求國內(nèi)各方面意見得來的 為了提高電子信息系統(tǒng)的電源線路浪涌保護可靠性 應(yīng)保證局部雷電流大部分在LPZ0與LPZ1的交界處轉(zhuǎn)移到接地裝置,同時限制各種途徑入侵的雷電浪涌 限制沿進線侵入的雷電波。地電位反擊 雷電感應(yīng),建筑物中的浪涌保護通常是多級配置,以防雷區(qū)為層次、每級SPD的通流容量足以承受在其位置上的雷電浪涌電流 且對雷電能量逐級減弱、SPD電壓保護水平也要逐級降低 最終使過電壓限制在設(shè)備耐沖擊電壓額定值以下 表5,4 3.3中分配電箱、設(shè)備機房配電箱處及電子信息系統(tǒng)設(shè)備電源端口的浪涌保護器的推薦值是根據(jù)電源系統(tǒng)多級SPD的能量協(xié)調(diào)配合原則和多年來工程的實踐總結(jié)確定的，8款.雷電電磁脈沖，LEMP，是敏感電子設(shè)備遭受雷害的主要原因。LEMP通過傳導(dǎo)，感應(yīng)。輻射等方式從不同的渠道侵入建筑物的內(nèi)部,致使電子設(shè)備受損.其中 電源線是LEMP入侵最主要的渠道之一 安裝電源SPD是防御LEMP從配電線這條渠道入侵的重要措施.正確安裝的SPD能把雷電電磁脈沖拒于建筑物或設(shè)備之外 使電子設(shè)備免受其害、不正確安裝的SPD不僅不能防御入侵的LEMP，連SPD自身也難免受損,其實，SPD作用只有兩個 1,泄流 把入侵的雷電流分流入地 讓雷電的大部分能量泄入大地、使LEMP無法達到或僅極少部分到達電子設(shè)備.2、限壓，在雷電過電壓通過電源線入戶時。在SPD兩端保持一定的電壓.殘壓.而這個限壓又是電子設(shè)備所能接受的，這兩個功能是同時獲得的。即在分流過程中達到限壓.使電子設(shè)備受到保護、目前 防雷工程中電源SPD的設(shè)計和施工不規(guī)范的主要問題有兩個，一是SPD接線過長，國內(nèi)外防雷標(biāo)準(zhǔn)凡涉及電源浪涌保護器、SPD 的安裝時都強調(diào)接線要短直、其總長度不超過0.5m，但大多情況接線長度都超過1m、甚至有長達 4、5 m的,二是多級SPD安裝時的能量配合不當(dāng)，對這兩個問題的忽視導(dǎo)致有些建筑物內(nèi)部雖安裝了SPD仍出現(xiàn)其內(nèi)的電子設(shè)備遭雷擊損壞的現(xiàn)象 圖5。4，3 2，當(dāng)SPD與被保護設(shè)備連接時。最終有效保護水平Up f應(yīng)考慮連接導(dǎo)線的感應(yīng)電壓降、U SPD最終的有效電壓保護水平Up、f為,式中.U,SPD兩端連接導(dǎo)線的感應(yīng)電壓降,式中 L.為兩段導(dǎo)線的電感量.μH，為流入SPD雷電流陡度，當(dāng)SPD流過部分雷電流時,可假定、U，1kV。m、或者考慮20,的裕量、當(dāng)SPD僅流過感應(yīng)電流時。則.U可以忽略,也可改進SPD的電路連接,采用凱文接線法見圖11,9款.SPD在工作時.SPD安裝位置處的線對地電壓限制在Up,若SPD和被保護設(shè)備間的線路太長，浪涌的傳播將會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，設(shè)備端產(chǎn)生的振蕩電壓值會增至2Up。即使選擇了Up.Uw、振蕩仍能引起被保護設(shè)備失效。圖11 凱文接線法。保護距離Lpo是SPD和設(shè)備間線路的最大長度.在此限度內(nèi)、SPD有效保護了設(shè)備.若線路長度小于10m或者Up。f、Uw.2時.保護距離可以不考慮。若線路長度大于10m且Up。f，Uw.2時 保護距離可以由公式估算、式中，k 25、V、m、公式引自,雷電防護。第4部分、建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng) GB.T.21714,4 2008.IEC，62305。4,2006.IDT。第D。2，3條、當(dāng)建筑物或附近建筑物地面遭受雷擊時.會在SPD與被保護設(shè)備構(gòu)成的回路內(nèi)感應(yīng)出過電壓,它加于Up上降低了SPD的保護效果 感應(yīng)過電壓隨線路長度,保護地PE與相線的距離、電源線與信號線間的回路面積的尺寸增加而增大 隨空間屏蔽、線路屏蔽效率的提高而減小、保護距離Lpi是SPD與被保護設(shè)備間最大線路長度、在此距離內(nèi),SPD對被保護設(shè)備的保護才是有效的.因此應(yīng)考慮感應(yīng)保護距離Lpi，當(dāng)雷電產(chǎn)生的磁場極強時 應(yīng)減小SPD與設(shè)備間的距離.也可采取措施減小磁場強度.如建筑物、LPZ1,或房間。LPZ2等后續(xù)防護區(qū)域.采用空間屏蔽，使用屏蔽電纜或電纜管道對線路進行屏蔽等、當(dāng)采用了上述屏蔽措施后,可以不考慮感應(yīng)保護距離Lpi,當(dāng)SPD與被保護設(shè)備間的線路長。線路未屏蔽、回路面積大時 應(yīng)考慮感應(yīng)保護距離Lpi。Lpi用下列公式估算 式中。h 30000，Ks1、Ks2。Ks3、V。m.公式引自 雷電防護、第4部分，建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)。GB T,21714 4，2008，IEC.62305.4 2006、IDT。第D，2 4條.IEC,62305 4第二版修訂草案，F(xiàn)DIS版,附錄C中不再計算振蕩保護距離和感應(yīng)保護距離.而是對Up。f作出以下規(guī)定、1、SPD和設(shè)備間的電路長度可忽略不計時 如SPD安裝在設(shè)備端口，Up f、Uw、2,SPD和設(shè)備間的電路長度不大于10米時。如SPD安裝在二級配電箱或插座處。Up f 0，8Uw、當(dāng)內(nèi)部系統(tǒng)故障會導(dǎo)致人身傷害或公共服務(wù)損失時，應(yīng)考慮振蕩導(dǎo)致的兩倍電壓并要求滿足Up，f.Uw。2.3、SPD和設(shè)備間的電路長度大于10m時。如SPD安裝在建筑物入口處或某些情況下二級配電箱處。式中。Uw。被保護設(shè)備的絕緣耐沖擊電壓額定值,kV，Ui，雷擊建筑物上或附近時。SPD與被保護設(shè)備間線路回路的感應(yīng)過電壓。kV、鑒于IEC 62305.4第二版在本規(guī)范修訂完成時尚未成為正式標(biāo)準(zhǔn)。本規(guī)范仍采用已等同采納為國標(biāo)的IEC，62305.4，2006中的有關(guān)計算方法,10款.在一條線路上 級聯(lián)選擇和安裝兩個以上的浪涌保護器、SPD.時，應(yīng)當(dāng)達到多級電源SPD的能量協(xié)調(diào)配合，雷電電磁脈沖.LEMP、和操作過電壓會危及敏感的電子信息系統(tǒng)。除了采取第5章其他措施外 為了避免雷電和操作引起的浪涌通過配電線路損害電子設(shè)備。按IEC防雷分區(qū)的觀點。通常在配電線穿越防雷區(qū)域.LPZ。界面處安裝浪涌保護器,SPD，如果線路穿越多個防雷區(qū)域、宜在每個區(qū)域界面處安裝一個電源SPD 圖1，這些SPD除了注意接線方式外，還應(yīng)該對它們進行精心選擇并使之能量配合.以便按照各SPD的能量耐受能力分?jǐn)偫纂娏?，把雷電流?dǎo)引入地，使雷電威脅值減少到受保護設(shè)備的抗擾度之下，達到保護電子系統(tǒng)的效果.這就是多級電源SPD的能量配合 圖12，低壓配電線路穿越兩個防雷區(qū)域時在邊界安裝SPD示例。有效的能量配合應(yīng)考慮各SPD的特性，安裝地點的雷電威脅值以及受保護設(shè)備的特性、SPD和設(shè)備的特性可從產(chǎn)品說明書中獲得,雷電威脅值主要考慮直接雷擊中的首次短雷擊。后續(xù)短時雷擊陡度雖大 但其幅值，單位能量和電荷量均較首次短雷擊小,而長雷擊只是SPD。類測試電流的一個附加負(fù)荷因素 在SPD的能量配合過程中可以不予考慮。因此、只要SPD系統(tǒng)能防御直接雷擊中的首次短雷擊、其他形式的雷擊將不至于構(gòu)成威脅.1.配合的目的、電源SPD能量配合的目的是利用SPD的泄流和限壓作用.把出現(xiàn)在配電線路上的雷電,操作等浪涌電流安全地引導(dǎo)入地,使電子信息系統(tǒng)獲得保護.只要對于所有的浪涌過電壓和過電流.SPD保護系統(tǒng)中任何一個SPD所耗散的能量不超出各自的耐受能力、就實現(xiàn)了能量配合。2，能量配合的方法，SPD之間可以采用下列方法之一進行配合,1 伏安特性配合.這種方法基于SPD的靜態(tài)伏安特性。適用于限壓型SPD的配合.該法對電流波形不是特別敏感，也不需要去耦元件,線路上的分布阻抗本身就有一定的去耦作用.2,使用專門的去耦元件配合，為了達到配合的目的?？梢允褂镁哂凶銐虻睦擞磕褪苣芰Φ募性魅ヱ钤?其中 電阻元件主要用于信息系統(tǒng)中 而電感元件主要用于電源系統(tǒng)中。如果采用電感去耦。電流陡度是決定性的參數(shù)。電感值和電流陡度越大越易實現(xiàn)能量配合 3.用觸發(fā)型的SPD配合.觸發(fā)型的SPD可以用來實現(xiàn)SPD的配合。觸發(fā)型SPD的電子觸發(fā)電路應(yīng)當(dāng)保證被配合的后續(xù)SPD的能量耐受能力不會被超出、這個方法也不需要去耦元件 3,SPD配合的基本模型和原理.SPD配合的基本模型見圖13 圖中以兩級SPD為例說明SPD配合的原理。配電系統(tǒng)中兩級SPD的兩種配合方式介紹如下，兩個限壓型SPD的配合。開關(guān)型SPD和限壓型SPD的配合 這兩種配合共同的特點是.圖13。SPD能量配合電路模型。1.前級SPD1的泄流能力應(yīng)比后級SPD2的大得多,即通流量大得多 比如SPD1應(yīng)泄去80、以上的雷電流、2、去耦元件可采用集中元件.也可利用兩級SPD之間連接導(dǎo)線的分布電感,該分布電感的值應(yīng)足夠大。3、最后一級SPD的限壓應(yīng)小于被保護設(shè)備的耐受電壓。這兩種配合不同的特點是。1。兩個限壓型SPD的伏安特性都是連續(xù)的.例如MOV或抑制二極管。當(dāng)兩個限壓型SPD標(biāo)稱導(dǎo)通電壓、Un，相同且能量配合正確時。由于線路自身電感或串聯(lián)去耦元件LDE的阻流作用、輸入的浪涌上升達到SPD1啟動電壓并使之導(dǎo)通時.SPD2不可能同時導(dǎo)通、只有當(dāng)浪涌電壓繼續(xù)上升。流過SPD1的電流增大，使SPD1的殘壓上升,SPD2兩端電壓隨之上升達到SPD2的啟動電壓時，SPD2才導(dǎo)通.只要通過各SPD的浪涌能量都不超過各自的耐受能力、就實現(xiàn)了能量配合,2.開關(guān)型SPD1和限壓型SPD2配合時。SPD1的伏安特性不連續(xù),例如火花間隙、SG,氣體放電管。GDT，半導(dǎo)體閘流管 可控硅整流器，三端雙向可控硅開關(guān)元件等，后續(xù)SPD2的伏安特性連續(xù)，圖14說明了這兩種SPD能量配合的基本原則。當(dāng)浪涌輸入時 由于SPD1，SG,的觸發(fā)電壓較高 SPD2將首先達到啟動電壓而導(dǎo)通.隨著浪涌電壓繼續(xù)上升、流過SPD2的電流增大，使SPD2的兩端電壓u2。殘壓,上升、當(dāng)SPD1的兩端電壓u1 等于SPD2兩端的殘壓u2與去耦元件兩端動態(tài)壓降uDE之和、超過SG的動態(tài)火花放電電壓uSPARK、即u1.u2.uDE。USPARK時.SG就會點火導(dǎo)通、只要通過SPD2的浪涌電流能量未超出其耐受能力之前SG觸發(fā)導(dǎo)通。就實現(xiàn)了能量配合。否則,沒實現(xiàn)能量配合，這一切取決于MOV的特性和入侵的浪涌電流的陡度.幅度和去耦元件的大小 此外.這種配合還通過SPD1的開關(guān)特性.縮短10,350μs的初始沖擊電流的半值時間 大大減小了后續(xù)SPD的負(fù)荷。值得注意的是。SPD1點火導(dǎo)通之前，SPD2將承受全部雷電流 圖14、SG和MOV的能量配合原理.4、去耦元件的選擇。如果電源SPD系統(tǒng)采用線路的分布電感進行能量配合,其電感大小與線路布設(shè)和長度有關(guān).線路單位長度分布電感可以用下述方法近似估算.兩根導(dǎo)線、相線和地線,在同一個電纜中，電感大約為0,5到1μH m。取決于導(dǎo)線的截面積，兩根分開的導(dǎo)線 應(yīng)當(dāng)假定單位長度導(dǎo)線有更大的電感值.取決于兩根導(dǎo)線之間的距離、則去耦電感為單位長度分布電感與長度的積,因此。為了配合.必須有最小線路長度要求,如不滿足要求就須加去耦元件。電感或電阻。5.4 4。2款。是根據(jù) 低壓電涌保護器、第22部分，電信和信號網(wǎng)絡(luò)的電涌保護器,SPD、選擇和使用導(dǎo)則。GB,T 18802,22 2008。IEC,61643,22。2004.IDT。標(biāo)準(zhǔn)的第7.3，1條第1款編寫的、圖5.4,4是根據(jù)GB.T.18802。22,2008圖3編寫的,3款 表5、4.4是根據(jù)，低壓電涌保護器,第22部分，電信和信號網(wǎng)絡(luò)的電涌保護器 SPD。選擇和使用導(dǎo)則.GB T.18802，22，2008標(biāo)準(zhǔn)的第7.3。1條第2款表3編寫的.