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    電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流In如何選擇

    建筑工程2018年12月18日
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      在低壓配電系統(tǒng)中,安裝于建筑物入口處,即 LPZ0A 或 LPZ0B 區(qū)與 LPZ1 區(qū)交界處的 B 級(jí)電涌 保護(hù)器主要用于瀉放電源線路遭受直接雷擊或電源線路感應(yīng)雷電時(shí)的雷電流能量,而次級(jí)(C 級(jí)或者  D  級(jí))電涌保護(hù)器主要用于鉗制電源線路的過電壓,防止設(shè)備因過電壓沖擊而損壞。而在  GB50057-94(2000 版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中僅對(duì) B 級(jí)電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇規(guī)定 的較為清楚,而對(duì)次級(jí)(C 級(jí)或者 D 級(jí))電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇規(guī)定的較為模糊, 在新的國標(biāo) GB 50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》頒布后,關(guān)于次級(jí)電涌保護(hù)器標(biāo) 稱放電電流 In 值的選擇存在一些爭議,本文就此提出一些觀點(diǎn)供業(yè)內(nèi)技術(shù)專家進(jìn)行討論。
    電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流In如何選擇
      1、電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇原則

      對(duì)于在建筑物中所使用的電涌保護(hù)器(SPD)設(shè)備 GB  50057-94(2000 版)《建筑物防雷設(shè)計(jì) 規(guī)范》這本國家強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)做了如下要求:標(biāo)準(zhǔn)第 6.4.4 條規(guī)定“電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通 過它們的雷電流,并應(yīng)符合以下兩個(gè)附加要求:通過電涌時(shí)的最大箝壓,有能力熄滅在雷電流通過 后產(chǎn)生的工頻續(xù)流?!?br />
      在建筑物進(jìn)線處和其它防雷區(qū)界面處的最大電涌電壓,即電涌保護(hù)器的最大箝壓加上其兩端引 線的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。為使最大電涌電 壓足夠低,其兩端的引線應(yīng)做到最短。在不同界面上的各電涌保護(hù)器還應(yīng)與其相應(yīng)的能量承受能力 相一致。

      GB 50057-94(2000 版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)的表 6.4.4 同 GB 50343-2004《建筑物電 子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)的表 5.4.1-1 是一樣的,后者引用前者,表中的數(shù)據(jù)都來自于 IEC 標(biāo)準(zhǔn)??梢姸咴趯?duì)電涌保護(hù)器的選擇和保護(hù)目的上是一致的。都是依據(jù)線路中設(shè)備所能承受的沖 擊過電壓值來進(jìn)行選擇。IEC 標(biāo)準(zhǔn)將由電網(wǎng)供電的電氣設(shè)備按其耐雷電脈沖過電壓水平劃分為四級(jí), 以便合理地確定不同的防護(hù)措施。雷電脈沖過電壓可隨雷電傳導(dǎo)方向衰減,但調(diào)查表明這種衰減并 不明顯,更合理和實(shí)用的確定過電壓水平的方法是概率統(tǒng)計(jì)法。

      然而,雖然兩標(biāo)準(zhǔn)在對(duì) SPD 標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇上都留有一定的“裕度”,并選擇了相同 的依據(jù),但是卻存在有很大的分歧。主要分歧在于 GB 50057 標(biāo)準(zhǔn)考慮的出發(fā)點(diǎn)是“考慮到雷電流 分配到電源系統(tǒng)的最惡劣環(huán)境下,后級(jí)線路殘余感應(yīng)電壓為前級(jí) SPD 殘壓的兩倍的情況下,后級(jí)線 路殘余感應(yīng)電壓應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的  80%。”而 GB 50343 標(biāo)準(zhǔn)建議“從安全和可靠性的角 度考慮,應(yīng)在計(jì)算值的基礎(chǔ)上增大后級(jí) SPD 耐雷電沖擊電流的裕度”并且給出了“系數(shù)為 5 倍”的參數(shù)。因此在其標(biāo)準(zhǔn)的表 5.4.1-2 中建議“第二級(jí) SPD 的標(biāo)稱放電電流 In 值為 8/20μs 波形下40kA,第三級(jí) SPD 的標(biāo)稱放電電流 In 值為 8/20μs 波形下 20kA。”而我們參看 GB 50057 第 6.4.8 條和第 6.4.9 條的要求的話其對(duì)標(biāo)標(biāo)稱放電電流的要求要小得多,僅僅不小于  8/20μs 波形,3kA或 5kA。為什么兩部標(biāo)準(zhǔn)的分歧會(huì)如此之大呢?究竟哪一個(gè)更合理一些呢?GB 50343 標(biāo)準(zhǔn)建議的 5 倍的安全裕度系數(shù)是否合理呢?這有待于行業(yè)內(nèi)的專家進(jìn)行進(jìn)一步的討論。以下是作者關(guān)于次級(jí)電 涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇的建議。
    電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流In如何選擇
      2、B 級(jí)電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇

      A、LPZ0A 或 LPZ0B 區(qū)與 LPZ1 區(qū)交界處所選用安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的計(jì)算

      TT 系統(tǒng) TN 系統(tǒng) IT 有中性線 IT 無中性線 單相電源系統(tǒng) 

      一類建筑物 25kA/25kA 25kA/25kA 25kA/25kA 33.3kA/35kA 33.3kA/35kA 

      二類建筑物 18.75kA/25kA 18.75kA/25kA 18.75kA/25kA 25kA/25kA 25kA/25kA 

      三類建筑物 12.5kA/15kA 12.5kA/15kA 12.5kA/15kA 16.5kA/25kA 16.5kA/25kA 

      注:1、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以上計(jì)算為考慮到  50%雷電流分配到電源系統(tǒng)的最惡劣環(huán)境下的計(jì)算。

      2、數(shù)據(jù)為:計(jì)算值 In 值/所選型號(hào) In 值。此 In 值為 10/350μs  波形 SPD 通流幅值。

      表 2    LPZ0A 或 LPZ0B 區(qū)與 LPZ1 區(qū)交界處有屏蔽線路 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的選擇

      TT 系統(tǒng) TN 系統(tǒng) IT 有中性線 IT 無中性線 單相電源系統(tǒng) 

      一類建筑物 15kA/15kA 15kA/15kA 15kA/15kA 20kA/25kA 20kA/25kA 

      二類建筑物 11.25kA/15kA 11.25kA/15kA 11.25kA/15kA 15kA/15kA 15kA/15kA 

      三類建筑物 7.5kA/15kA 7.5kA/15kA 7.5kA/15kA 10kA/15kA 10kA/15kA 

      注:1、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以上計(jì)算為考慮到  30%雷電流分配到電源系統(tǒng)的最惡劣環(huán)境下的計(jì)算。

      2、數(shù)據(jù)為:計(jì)算值 In 值/所選型號(hào) In 值。此 In 值為 10/350μs  波形 SPD 通流幅值。

      B、LPZ0A 或 LPZ0B 區(qū)與 LPZ1 區(qū)交界處所選用安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的計(jì)算過程:

     ?、?nbsp; 按照 GB 50057-94 附表 6.1 確定建筑雷電流幅值。Ⅰ類:200kA;Ⅱ類:150kA;Ⅲ類:100kA。

     ?、?nbsp; 確定所需計(jì)算的配電方式中需保護(hù)的線數(shù)。TT、TN、有中性線的 IT 按需保護(hù)四線計(jì)算。無 中性線的 IT 和單相電源系統(tǒng)按需保護(hù)三線計(jì)算。對(duì)于單相電源系統(tǒng)按需保護(hù)三線計(jì)算的原因是:1、 目前建筑物配電設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50054 設(shè)計(jì)為三線;2、其前端供電是由三相電源分出的,雷電分流等 效于無中性線的 IT 系統(tǒng)。

     ?、?nbsp; 依據(jù) GB  50057-94 標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于無屏蔽線路和有屏蔽線路分別按 50%、30%雷電流分配到電源 系統(tǒng)計(jì)算。

      3 、 C 級(jí)電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇 A、遠(yuǎn)端設(shè)備處所選用安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的計(jì)算

      表 3    遠(yuǎn)端設(shè)備處 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的選擇

      TT 系統(tǒng) TN 系統(tǒng) IT 有中性線 IT 無中性線 單相電源系統(tǒng) 

      一類建筑物 12.5kA/20kA 12.5kA/20kA 12.5kA/20kA 16.7kA/20kA 16.7kA/20kA 

      二類建筑物 9.375kA/10kA 9.375kA/10kA 9.375kA/10kA 12.5kA/20kA 12.5kA/20kA 

      三類建筑物 6.25kA/10kA 6.25kA/10kA 6.25kA/10kA 8.35kA/10kA 8.35kA/10kA 

      注:1、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以上計(jì)算為考慮到兩倍發(fā)射波疊加下,線路殘余感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的  80%

      時(shí)的計(jì)算。雷電流參數(shù)依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)表 6.2 提供的參數(shù)計(jì)算。

      4、數(shù)據(jù)為:計(jì)算值 In 值/所選型號(hào) In 值。此 In 值為 8/20μs  波形 SPD 通流幅值。

      遠(yuǎn)端設(shè)備處所選用安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的計(jì)算過程:

     ?、侔凑?GB  50057-94 附表 6.2 確定建筑雷電流幅值。Ⅰ類:50kA;Ⅱ類:37.5kA;Ⅲ類:25kA。

     ?、诖_定所需計(jì)算的配電方式中需保護(hù)的線數(shù)。TT、TN、有中性線的 IT 按需保護(hù)四線計(jì)算。無中性 線的 IT 和單相電源系統(tǒng)按需保護(hù)三線計(jì)算。

     ?、垡罁?jù) GB  50057-94 標(biāo)準(zhǔn),按 50%雷電流分配到電源系統(tǒng)計(jì)算。

      B、后級(jí)線路安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的計(jì)算

      表 4    線路殘余感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的  80%時(shí)后級(jí)無屏蔽線路 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的選擇

      TT 系統(tǒng) TN 系統(tǒng) IT 有中性線 IT 無中性線 單相電源系統(tǒng) 

      一類建筑物 14.5kA/20kA 14.5kA/20kA 14.5kA/20kA 18.65kA/20kA 18.65kA/20kA 

      二類建筑物 11.375kA/20kA 11.375kA/20kA 11.375kA/20kA 14.5kA/20kA 14.5kA/20kA 

      三類建筑物 8.25kA/10kA 8.25kA/10kA 8.25kA/10kA 10.35kA/20kA 10.35kA/20kA 

      表 5    線路殘余感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的  80%時(shí)后級(jí)有屏蔽線路 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的選擇

      TT 系統(tǒng) TN 系統(tǒng) IT 有中性線 IT 無中性線 單相電源系統(tǒng) 

      一類建筑物 9.5kA/10kA 9.5kA/10kA 9.5kA/10kA 12kA/20kA 12kA/20kA 

      二類建筑物 6.825kA/10kA 6.825kA/10kA 6.825kA/10kA 9.5kA/10kA 9.5kA/10kA 

      三類建筑物 5.75kA/10kA 5.75kA/10kA 5.75kA/10kA 7kA/10kA 7kA/10kA 

      注:1、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以上計(jì)算為考慮到兩倍發(fā)射波疊加下,線路殘余感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的  80%時(shí) 的計(jì)算。雷電流參數(shù)依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)表 6.2 提供的參數(shù)計(jì)算。線路參數(shù)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的引線長度為  1m  時(shí)(電感為

      1μH/m)。

      5、數(shù)據(jù)為:計(jì)算值 In 值/所選型號(hào) In 值。此 In 值為 8/20μs  波形 SPD 通流幅值。

      后級(jí)線路安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的計(jì)算過程:

     ?、侔凑?GB 50057-94 附表 6.2 確定建筑雷電流幅值。Ⅰ類:50kA;Ⅱ類:37.5kA;Ⅲ類:25kA。

      ②確定所需計(jì)算的配電方式中需保護(hù)的線數(shù)。TT、TN、有中性線的 IT 按需保護(hù)四線計(jì)算。無 中性線的 IT 和單相電源系統(tǒng)按需保護(hù)三線計(jì)算。

     ?、垡罁?jù)  GB  50057-94  標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于無屏蔽線路和有屏蔽線路分別按  50%、30%雷電流分配到電源 系統(tǒng)計(jì)算。

      C、I、II  類設(shè)備處所選用安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 如下表:

      表 6    I、II  類設(shè)備 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的選擇

      TT 系統(tǒng) TN 系統(tǒng) IT 有中性線 IT 無中性線 單相電源系統(tǒng) 

      一類建筑物 12.5kA/20kA 12.5kA/20kA 12.5kA/20kA 16.7kA/20kA 16.7kA/20kA 

      二類建筑物 9.375kA/10kA 9.375kA/10kA 9.375kA/10kA 12.5kA/20kA 12.5kA/20kA 

      三類建筑物 6.25kA/10kA 6.25kA/10kA 6.25kA/10kA 8.35kA/10kA 8.35kA/10kA 

      注:1、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以上計(jì)算為考慮到兩倍發(fā)射波疊加下,線路殘余感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的  80%時(shí)

      的計(jì)算。雷電流參數(shù)依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)表 6.2 提供的參數(shù)計(jì)算。線路參數(shù)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的引線長度為  1m  時(shí)(電感為1μH/m)。

      6、數(shù)據(jù)為:計(jì)算值 In 值/所選型號(hào) In 值。此 In 值為 8/20μs  波形 SPD 通流幅值。

      I、II  類設(shè)備處所選用安裝的 SPD 標(biāo)稱放電電流  In 的計(jì)算過程:

     ?、侔凑?GB 50057-94 附表 6.2 確定建筑雷電流幅值。Ⅰ類:50kA;Ⅱ類:37.5kA;Ⅲ類:25kA。

     ?、诖_定所需計(jì)算的配電方式中需保護(hù)的線數(shù)。TT、TN、有中性線的 IT 按需保護(hù)四線計(jì)算。無 中性線的 IT 和單相電源系統(tǒng)按需保護(hù)三線計(jì)算。

     ?、垡罁?jù) GB  50057-94 標(biāo)準(zhǔn),按 50%雷電流分配到電源系統(tǒng)計(jì)算。

      結(jié)    論

      GB 50057-94(2000 版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)同 GB 50343-2004《建筑物電子信息 系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)電涌保護(hù)器的選擇和保護(hù)目的上是一致的。都是依據(jù) IEC 標(biāo)準(zhǔn)提供的 數(shù)據(jù),按照線路中設(shè)備所能承受的沖擊過電壓值來進(jìn)行選擇。但是兩標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)次級(jí)電涌保護(hù)器標(biāo)稱 放電電流 In 值的選擇存在一些分歧。

      建筑物入口處,即 LPZ0A 或 LPZ0B 區(qū)與 LPZ1 區(qū)交界處安裝的電涌保護(hù)器(SPD)的標(biāo)稱 放電電流 In 值的選擇 GB 50057-94(2000 版)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的較為清楚,對(duì)于次級(jí) 電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流 In 值的選擇,第二級(jí) SPD 的標(biāo)稱放電電流 In 值宜選擇 8/20μs 波形下 20kA, 第三級(jí) SPD 的標(biāo)稱放電電流 In 值宜選擇 8/20μs 波形下 10kA。

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