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SPD浪涌保护器的选型,分级和行业安装综合方案

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在现代电气系统中,雷电浪涌是导致设备损坏、系统故障、数据丢失甚至人身伤害的重要威胁。地凯防雷SPD(Surge Protective Device,浪涌保护器)作为防止雷电感应、电源切换等瞬时过电压影响的核心器件,广泛应用于各类工业、民用、通信、交通、能源等行业系统中。为了实现科学、高效和安全的SPD部署,必须深入了解SPD的核心技术要点,如工频续流、能量协调、雷电防护等级与防护分区,并结合不同行业的特殊环境条件,进行精准的选型与安装。
一、什么是工频续流?
工频续流(Power Frequency Follow Current)是指当SPD动作导通之后,因其两端电压低于系统电源电压,从而引起工频交流电源电流持续流过SPD的现象。
1. 形成原因:
SPD内部的放电元件(如压敏电阻、气体放电管等)动作,将雷电浪涌引流入地时,如果此时SPD两端电压明显低于系统供电电压,就会引起工频电源电流流经SPD,这种电流称为工频续流。
2. 危害性:
烧毁SPD器件:工频续流往往持续时间较长,热量积聚易引发保护器热击穿。
误动作断电:SPD未及时熄弧时可能造成保护开关跳闸。
系统安全隐患:对整个供电系统稳定性造成干扰。
3. 解决方式:
选择具备工频续流熄灭能力(If*的SPD产品,优选带有自动恢复或限流设计的产品;
与合适的后备保护器(SCB/MCB)匹配使用;
符合GB/T 18802.1-2023及IEC 61643-11标准规定。
二、什么是能量协调(Energy Coordination)?
能量协调是指在同一系统内,多个不同级别SPD之间合理分担雷电冲击能量,避免上级SPD过载或下级SPD因能量过大被击穿的过程。
1. 协调的必要性:
雷电冲击波进入配电系统后,通常先通过一级保护器;
如果上、下级SPD参数搭配不合理,可能造成能量过载转移或保护死区;
在多级保护中需实现“分级分压、各尽其职”。
2. 协调原则:
电压协调:下一级SPD的Uc应明显小于上一级;
残压协调:上级SPD的残压应远高于下一级SPD的启动电压;
距离协调:级间建议间距不小于10米,如不足需加限流元件;
能量协调测试:可根据IEC 61643-12开展实际验证。
3. 常用协调方式:
T1类+T2类,T2类+T3类,分级选型+限流电感
大容量MOV,小容量MOV+TVS,串联配置+保险熔断器
三、地凯科技SPD浪涌保护器的雷电防护等级划分
SPD按照其承受雷电冲击能力和应用场所,通常分为三级防护等级:
1. 一级保护(T1级)
安装位置:建筑物总配电箱或LPZ0B与LPZ1之间;
测试电流:10/350μs雷电波;
参数要求:
Iimp(雷电冲击电流)≥12.5kA/相;
Up ≤ 2.5kV;
特点:具备承受雷电直击电流的能力。
2. 二级保护(T2级)
安装位置:分配电箱、楼层分支箱;
测试电流:8/20μs组合波;
参数要求:
In(标称放电电流)5~20kA;
Up ≤ 1.5kV;
作用:进一步衰减雷电能量,保护电子设备前端。
3. 三级保护(T3级)
安装位置:终端设备前,如机房插座;
测试波形:1.2/50μs冲击电压波;
参数要求:
Up ≤ 1.2kV;
作用:抑制残余浪涌,保护精密仪器。
四、雷电防护分区(LPZ)划分与SPD部署关系
雷电防护区(Lightning Protection Zones,LPZ)是依据雷电电磁脉冲(LEMP)对建筑物各区域的影响程度进行划分的。
1. LPZ分区定义:
LPZ 0A:直接雷击区 直击+辐射+感应,外部防雷系统+等电位
LPZ 0B:非直接雷击,但有感应,电磁感应主导,T1 SPD(总进线处)
LPZ 1:雷电能量已衰减,较小感应与残压,T2 SPD(楼层箱)
LPZ 2~n:局部电子区,最低扰动区,T3 SPD(终端设备)
2. 分区设计与接地要求:
每个LPZ区应通过SPD或屏蔽措施与上一级分区隔离;
防雷等电位连接必须跨区设置;
进入每个分区的导线均应引入SPD保护。
五、地凯科技不同行业领域SPD选型与接地安装注意事项
1. 通信基站
特点:大量弱电设备,塔顶有引雷风险;
建议:
塔基安装T1级SPD(Iimp≥25kA);
机房内需T2+T3级配合;
接地≤4Ω,设置独立等电位母排。
2. 工业控制与PLC系统
特点:设备密集、PLC易受损;
建议:
一级保护电源总进线安装Iimp≥12.5kA SPD;
控制柜内部使用T2 SPD(Up≤1.5kV);
PLC通信口配置RJ45/RS485信号SPD。
3. 机房与服务器
特点:数据中心对电压扰动极为敏感;
建议:
采用三级保护;
精密配电单元(PDU)内安装T3 SPD(Up≤1.2kV);
多点接地方式,接地≤1Ω。
4. 光伏与新能源系统
特点:直流系统,雷击频发;
建议:
光伏汇流箱端安装DC SPD(Uc≥1.2倍系统电压);
并网逆变器交流侧用T2 SPD;
SPD需具备高直流耐压(>1000Vdc)和高浪涌能力。
5. 城市轨道交通/高铁
特点:雷击感应干扰导致通信中断;
建议:
供电系统采用T1+T2组合SPD;
信号系统配置多级屏蔽+信号SPD(1KA-5KA);
接地设计采用专用轨道地极网,电阻≤0.5Ω。
地凯科技SPD浪涌保护器作为保障系统设备电气安全的重要元件,其科学合理的选型与安装,不仅需要了解工频续流、能量协调等专业技术细节,还必须结合实际的雷电防护区划与行业特殊需求开展部署。通过“分级保护、分区协调、精密接地”的设计原则,可以在不同领域中实现有效雷击浪涌防护,为数字化、智能化时代的基础设施安全运行保驾护航。

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