在變電所低壓配電系統的設計與實施中,電涌保護器(SPD)的合理布局至關重要。然而,在實際工程中,變壓器低壓受電柜內SPD的位置設計不當,往往導致其安裝無法滿足規范要求,例如SPD兩端引線長度超過0.5m的問題。這一問題的根源在于低壓配電柜內部結構的特點:相線母排通常位于柜頂,而PE排則處于柜底,當柜體高度達到2.2m時,從柜頂接線的方式使得SPD的接線長度難以控制在規范要求范圍內。這種設計缺陷可能導致雷擊過電壓時,SPD無法有效抑制浪涌,進而引發配電柜內部起火等嚴重事故。
根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》(GB50343-2012)第5.4.3條第8款的規定,電源線路浪涌保護器的連接導線應盡量短直,總長度不宜超過0.5m。此外,SPD的有效電壓保護水平(Up/f)需小于被保護設備耐沖擊電壓額定值(Uw)的80%,并留有20%的安全 裕量 。但在實際安裝過程中,由于空間限制或其他因素,SPD兩端引線過長的情況屢見不鮮,這不僅削弱了SPD的保護效果,還可能使整個系統面臨更高的雷電風險。因此,優化SPD的安裝位置和接線方式顯得尤為重要。
在變電所低壓配電系統圖中,變壓器低壓受電柜內的電涌保護器(SPD)位置設計不當,會造成配電柜內的SPD安裝不規范,不能滿足SPD兩端的引線長度超過0.5m的規范要求。一般來講,低壓配電柜相線母排在柜頂,PE排在柜底,柜高2.2m,如果從柜頂接線, 難以保證SPD接線總長不超過0.5m??赡茉斐傻慕Y果是雷電引起SPD過電壓,引起配電柜內部起火。如下圖所示就是這種情況。
關于SPD兩端引線長度,在《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343 2012的第5.4.3條第8款明確規定:電源線路浪涌保護器在各個位置安裝時,浪涌保護器的連接導線應短直,其總長度不 宜大于0.5m。電源SPD的Up應小于被保護設備的耐沖擊電壓額定值Uw。
一般應加上20%的安全裕量,即有效的電壓保護水平Up小于0.8Uw。也就是說SPD的電壓保護水平Up/f等于電壓保護水平Up加上其兩端引線的感應電壓之后,應小于所在系統和設備的絕緣耐沖擊電壓值,并不宜大于被保護設備耐壓水平的80%。實際安裝SPD時往往存在許多限制條件,難免出現SPD兩端引線過長等問題,使得安裝后的設備達不到技術指標。
雷電流屬于高頻電流。大幅度波動的雷電暫態電 流可以在接地線微小的電感上產生較強的電壓降。在雷電流作用時,保護支路兩端的實際箝位電壓Up/f通常分為Up 與 (UL1+UL2)兩部分,如下圖所示:
式中:UL1+UL2為SPD兩端引線L1與L2的感應電壓, Up為SPD的本身的保護電壓。Uw導線上的電壓降取決于電阻R和電感L上的電壓降。降低導線的電阻值和電感值是有效的降壓手段,如下圖所示,配電柜中SPD安裝正確位置在雷擊的情況下,接地線上的電壓降主要取決于接地線上的電感,受電阻的影響較小。而電感主要取決于導線的長度,因此縮短接地線長度的方法比增加截面積的辦法來減少地線上的電壓降效果更好。
一般電氣設備的耐沖擊過電壓水平Uw為2.5kV 或4.0kV。當SPD連接線過長使有效電壓保護水平U大于耐壓上限,SPD對設備不但不起保護作用,反而產生危害。因此,規范規定:浪涌保護器連接導線應平直, 其長度不宜大于0.5m。
為了保證SPD能在暫態過電壓的作用下及時而可靠地限壓,設計中應強調:“浪涌保護器連接導線應平直,其長度不宜大于0.5m”;同時滿足在施工中, 將SPD往配電柜下部安裝,使SPD的PE端就近與配電柜接地排連接,SPD的上端引盡量短的導線至相線母排,可實現電源相線和接地線滿足總長度小于0.5m。
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