低压电器系统集成总体解决方案关键技术探讨（二）

文章摘要：４低压配电系统过电压保护技术 传统低压配电系统选用的电器设备以及以照明为主的终端用电设备对暂态过电压不敏感，因此，上世纪９０年代前，对低压配电系统雷击过电压以及其他浪涌过电压未进行深入研究。随着电子技术、微电子技术在低压电力系统及相应电器设备中大量应用，特别是计算机网络系统及各类信息系统的大量使用，由于这些系统及其设备很容易受到雷击过电压和其他浪涌过电压伤害，故低压配电系统过电压保护技术显得越发重要。 据初步统计，在过电压引起的电器设备损坏中，从电源渠道侵入的浪涌过电压占８０％，因此现阶段电源用浪涌保护器（ＳＰＤ）用量最多。由于过电压及其保护是一门新兴的专有技术，涉及的研究内容及关键技术很多，

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４　低压配电系统过电压保护技术

　　传统低压配电系统选用的电器设备以及以照明为主的终端用电设备对暂态过电压不敏感，因此，上世纪９０年代前，对低压配电系统雷击过电压以及其他浪涌过电压未进行深入研究。随着电子技术、微电子技术在低压电力系统及相应电器设备中大量应用，特别是计算机网络系统及各类信息系统的大量使用，由于这些系统及其设备很容易受到雷击过电压和其他浪涌过电压伤害，故低压配电系统过电压保护技术显得越发重要。

　　据初步统计，在过电压引起的电器设备损坏中，从电源渠道侵入的浪涌过电压占８０％，因此现阶段电源用浪涌保护器（ＳＰＤ）用量最多。由于过电压及其保护是一门新兴的专有技术，涉及的研究内容及关键技术很多，本文只能就配电系统过电压保护主要关键技术进行初步探索。

　　４.１　低压配电系统ＳＰＤ 配置研究

　　雷电有可能直接从建筑物入口，即从变压器次级到低压配电系统主保护开关之间侵入，由于雷电直接侵入时能量很大，用一级雷电保护难以吸收其全部能量，另外，直接雷产生的巨大放电电流极有可能在低压配电系统引起很高的感应电压。为此，在低压配电系统中需要安装几级ＳＰＤ逐级吸收能量，使浪涌过电压限制在电器设备能承受的范围内。ＳＰＤ 一般分为３ 个级别产品：Ⅰ 级ＳＰＤ 安装于防雷区ＬＰＺ６０／ＬＰＺ１ 界面上，它可能传导一部份直接雷电流。Ⅱ 级ＳＰＤ 安装于防雷区ＬＰＺ１／ＬＰＺ２ 界面上，这里雷电强度较Ｉ级区弱，这些部位不会有直接雷电流，但雷电冲击尚未得到足够抑制。Ⅲ 级ＳＰＤ 一般安装于防雷区ＬＰＺ２或ＬＰＺ２ 后续部位，这些部位的上级ＳＰＤ 已经将浪涌能量和电压限制到一定水平，其主要任务是将过电压限制在更低水平，以确保低压配单系统终端负载不受雷电损害。

　　目前国际上发展了很多Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级组合型浪涌保护器以适应不同场合需要，也发展了各种型式的防雷箱，以形成保护规范、安全可靠的低压防雷保护系统。这项技术国际上逐步趋向成熟，但我国还处在起步阶段。

　　ＳＰＤ 在低压配电系统中的配置应根据不同配电系统和接地方式而变化。同时，ＳＰＤ 必须与低压配电系统协调。这是一项技术性很强的项目，必须由专业人员设计选用，并符合相关标准。

　　４.２　ＳＰＤ 产品结构与性能研究

　　目前我国生产ＳＰＤ 产品的企业很多，产品也很杂，但按国家标准严格考核的ＳＰＤ 产品不多。ＳＰＤ 产品真正全面达到ＩＥＣ标准和国家标准要求是有相当难度的。首先，对压敏电阻有严格要求；其次，产品结构也有相当要求，包括ＳＰＤ 外壳材料与结构、ＳＰＤ 接线端子、连接导体、灌封材料等。另外，ＳＰＤ产品结构设计时必须考虑电动力问题，必须能经受由于雷电冲击所产生的电动力反复作用。

　　目前，低压配电系统用ＳＰＤ 大多是模数化轨导安装结构，与终端电器相似。产品结构又分为整体式和可分式结构。可分式产品过压保护功能件采用插拔式结构，这种结构在国外应用已十分普遍，其主要优点是过压保护功能件损坏后更换方便。

　　４.３　ＳＰＤ 使用安全性研究

　　ＳＰＤ 本身是安全保护元件，但配电系统中并联接入ＳＰＤ 后，一旦ＳＰＤ 老化和失效容易引起ＳＰＤ 本身和系统起火。ＳＰＤ不安全有两种情况：① ＳＰＤ 遭受雷电冲击时的能量超过它保护热平衡的允许值，致使ＳＰＤ 温度持续上升而引起燃烧。解决该问题的对策是在ＳＰＤ 中设置“过热脱离器”。② 过强的冲击电流和暂态过电压使ＳＰＤ 突然击穿短路造成低压配电系统短路。由于ＳＰＤ 短路时内阻抗很小，其短路时产生的温度还不到热脱离器动作温度。解决该问题的对策是在ＳＰＤ电路加入“后备保护”。

　　（１）ＳＰＤ 热脱离器技术研究。提高热脱离器工作可靠性是ＳＰＤ 行业最重要课题之一，主要有３ 个问题：① 误动作，即ＳＰＤ未发生过热，脱离器就分离了，主要原因是低熔点焊点焊接强度差；② 不动作，主要是热设计不合理和压敏电阻质量差；③ 脱离特性不一致、分散性大，主要是焊接质量一致性差。解决上述问题必须从设计上、工艺上及生产管理上着手。对于多路平联的ＳＰＤ必须每支路ＳＰＤ 都安装热脱离器。

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