[分享]低压开关设备组件(防雷)电涌保护解决方案

发表于2021-10-11     154人浏览     1人跟帖     总热度:683  

供电系统的电涌保护

2015年9月,安装标准IEC 60364-4-44和IEC 60364-5-53的发布使得电涌保护装置(SPD)的使用变成强制要求。这一要求不再仅仅适用于商业和工业设施,而且对住宅和公寓也具有普适性。一般来说,电涌保护装置要安装在设施的进线处(在进入建筑物的入口附近)。比如,主配电板(MDB)/低压主配电。在MDB/低压总配电中,必须有一个SPD来防止共模干扰(有源线对地)。为了防止雷击电流和开关过电压,具有外部雷击保护的建筑也必须有雷电流电涌保护器。考虑到放电能力、短路承受能力和电流熄灭能力,在主配电板(MDB)/低压主配电中应当使用复合型1级 SPD作为雷电流电涌保护器。


低压开关设备组件(防雷)电涌保护解决方案_1表1:PVC绝缘导线的截面积取决于额定放电电流、雷击电流和主电源电流相关的最大5s的l²t值。
 
在这里,我们只需区分自带集成熔断器的SPD(图1)和需要外部后备保护熔断器的SPD(图2)。在使用后备保护熔断器时,在达到SPD的 Iimp(10/350 µs)或In(8/20 µs)之前,所应用的过电流保护装置不能跳闸。gG熔断器的时间电流特性被用作过电流保护装置的参考值。如果SPD的上游有一个断路器,其特性必须与最大允许的gG保险丝的特性进行比较(表1)。由于系统的实际承受的电压水平也与由连接线和外部过流保护装置上的电压降有关,因此带有集成保险丝的SPD具有优势,因为其保护水平(Up)已经考虑了保险丝上的电压降(图3)。
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图1:DEHNvenCl作为复合型电涌保护器(最高≤1.5KV) 带集成SPD保险丝保护。

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图2:DEHNbloc 模块作为一个协调型电涌保护器(最高≤2.5KV),带外部SPD熔断器保护。

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图3:DEHNvenCl作为复合型电涌保护器,带有集成的熔断器保护。

如果主配电板(MDB)/低压主配电中的SPD不能达到所需的电压水平,则需要在下游配电板中增加2级和3级SPD。这些SPD必须是相互能量协调的(图4)。如果SPD和需要保护的电气设备(如后续的配电板、终端设备)之间的电缆长于10米,需要采取额外的保护措施。SPD的保护等级Up不应超过相关电气设备的额定冲击耐受电压等级的80%。其原因是在连接线上(最长为0.5米)产生的电压降(U=L∙di/dt)(有源导体到SPD,再从SPD那里到PE/PEN导体)(图5)。不过,从SPD到主/接地母线的等电位连接导体。如果选择了与SPD电压保护水平无关的连接方式,即串联连接(图6),或者如图3所示,使用带有集成后备保险丝的SPD装置时,就不需要考虑这个问题。
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图4:电涌保护器的能量配合。

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图5:总长度小于0.5米时,冲击耐受电压按照80%计算,仍能保护设备。

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图6:主配电板上的DEHNventil,其双端子之间的负载电流为125A。

由于相关横截面积(16-50 mm2的圆形导线的电感量约为 1 µH/m,假设脉冲电流为 10kA 8/20 µs,电压降约为 1 kV/m。这意味着在一个额定脉冲耐压为4kV的主配电板上,可以连接一个DEHNventil(Up=1.5kV),其电缆长度约为1米(图7)。当计算高于或低于 25 kA 8/20 µs 的值时,电缆长度应线性减少或增加(表 2)。这里需要注意的是,1级电涌保护器的保护水平,不能用于额定冲击耐受电压较低的电气设备时,必须增加保护水平较低的SPD来保证(图8)。
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图7:通过使用DEHNventil,使其有可能使用长于0.5米的导线。

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表2:不同脉冲电流负载的连接电缆的电压降电流负载。

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图8:主配电板SPD的连接线小于0.5米,以符合出线板的过电压要求。

如果当地条件不允许实现这些要求,用户有以下可能性来解决这个问题。

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  几个可能性:
  • 选择一个保护等级较低的SPD。表2在选择和安排方面提供了帮助。所述的数值是根据IEC 60364-5-53规定的8/20 µs的脉冲电流值,用公式U=L∙di/dt进行插值(表2)。
  • 选择带有集后备熔断器的SPD,或在需要保护的设备上安装第二个协调的SPD。
  • 采用串联连接。
  • 额外的局部等电位连接,例如通过开关设备的金属外壳(图9)。
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图9:额外的局部等电位连接,例如通过开关设备的金属外壳/安装板。

如果TN-C系统被接入主配电板,并且中央接地点位于PEN导体与PE和N导体的分离点,则可在最大距离为0.5米处安装另一个3+0配置的SPD(图10)。

一个重要的SPD参数是必要的短路耐受能力ISCCR,它必须大于是连接点发生的短路电流的值。
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图10:在TN-S系统中,SPD(3+0)安装位置到分离点的最大距离为0.5米,PEN→PE+N。


信息技术系统的保护

应该注意的是,虽然IEC 60364-4-44和IEC 60364-5-33没有包括对数据和电信电缆的保护,但是明确建议,只有包括这些电缆,才有可能提供完整和有效的电涌保护。供电系统需要电涌保护时,也应考虑数据电缆的保护。

如今,建筑物中的许多功能模块都有电源和电信连接。因此,干扰可以通过这两个通道耦合。应该连接电涌保护器的典型信息技术电缆有:

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  例如:
  • 电话和DSL连接
  • 卫星和宽频电缆系统
  • 数据线(如以太网) - 建筑自动化(如KNX-Bus)
  • 传感器(如用于加热的外部传感器)

      DEHN根据不同的接口和位置提供了多种解决方案。这些产品包括可以方便地安装在墙上、DIN导轨上或用于KNX楼宇自动化的产品(图11)。
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图11:DEHN根据不同的接口和位置提供了多种解决方案。

来源:老王和你聊电气
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 发表于2021-10-11   |  只看该作者       筑龙币+10

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为了防止雷击电流和开关过电压,具有外部雷击保护的建筑也必须有雷电流电涌保护器。

薄暮晨光123

北京 海淀区 | 建筑电气

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