浪涌保護(hù)器(SPD)是一種用于保護(hù)電氣設(shè)備免受電力系統(tǒng)突發(fā)的電壓浪涌或過(guò)電壓等干擾的重要裝置。在選擇浪涌保護(hù)器(SPD)時(shí),會(huì)有1P、1P+N、2P、3P、3P+N、4P等不同類(lèi)型的產(chǎn)品,其中“P”是低壓電器的一個(gè)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ),英文“pole”的縮寫(xiě),意思是極數(shù)。在不同供電系統(tǒng)下,浪涌保護(hù)器(SPD)的用途、接線(xiàn)、價(jià)格等都是不同的,因此,了解各類(lèi)型SPD的用途和選型十分重要。
一、供電系統(tǒng)的分類(lèi)
供電系統(tǒng)是指從發(fā)電廠到用戶(hù)終端之間的所有設(shè)備和線(xiàn)路的總稱(chēng)。根據(jù)供電系統(tǒng)中中性點(diǎn)的接地方式和負(fù)載中性點(diǎn)與地之間的連接方式,可以將供電系統(tǒng)分為以下幾種類(lèi)型:
IT系統(tǒng):中性點(diǎn)不接地或通過(guò)高阻抗接地,負(fù)載中性點(diǎn)不直接接地。
TT系統(tǒng):中性點(diǎn)直接接地,負(fù)載中性點(diǎn)也直接接地,但兩者之間沒(méi)有公共連接點(diǎn)。
TN系統(tǒng):中性點(diǎn)直接接地,負(fù)載中性點(diǎn)通過(guò)中性線(xiàn)與中性點(diǎn)相連。根據(jù)中性線(xiàn)和保護(hù)線(xiàn)是否分開(kāi),又可分為T(mén)N-C、TN-S和TN-C-S三種子類(lèi)型。
其他類(lèi)型:如IT-TN、IT-TT等混合型供電系統(tǒng)。
不同類(lèi)型的供電系統(tǒng)對(duì)應(yīng)著不同的過(guò)電壓來(lái)源和保護(hù)需求。例如,在IT系統(tǒng)中,由于中性點(diǎn)不接地或通過(guò)高阻抗接地,因此當(dāng)一相發(fā)生單相接地故障時(shí),并不會(huì)產(chǎn)生大的短路電流,也不會(huì)引起其他相的過(guò)電壓。但是當(dāng)兩相同時(shí)發(fā)生接地故障時(shí),就會(huì)造成兩相之間和其他相對(duì)地之間的過(guò)電壓。因此,在IT系統(tǒng)中,需要對(duì)每一相對(duì)地進(jìn)行保護(hù)。
二、浪涌保護(hù)器(SPD)的保護(hù)模式
浪涌保護(hù)器(SPD)可連接在L (相線(xiàn))、N (中性線(xiàn))、PE(保護(hù)線(xiàn))間,如L-L、L-N、L-PE、N-PE等。這些連接方式稱(chēng)作保護(hù)模式,它們與供電系統(tǒng)的接地類(lèi)型有關(guān)。通常有以下幾種常見(jiàn)的保護(hù)模式:
共模模式:指保護(hù)模塊接在相線(xiàn)與保護(hù)線(xiàn)(L-PE)、中性線(xiàn)與保護(hù)線(xiàn)(N-PE)之間的保護(hù)模式。共模模塊保護(hù)的是設(shè)備內(nèi)電路和器件對(duì)地的絕緣。
差模模式:指保護(hù)模塊接在相線(xiàn)與相線(xiàn)(L-L)之間或相線(xiàn)與中性線(xiàn)(L-N)之間的保護(hù)模式。差模模塊保護(hù)的是設(shè)備兩個(gè)輸入端之間的電路和器件本身。
“3+1”模式:指三個(gè)相線(xiàn)對(duì)中性線(xiàn)(L-N)模塊是差模模塊,一個(gè)中性線(xiàn)對(duì)保護(hù)線(xiàn)(N-PE)模塊是共模模塊。在“3+1”接法里,各相對(duì)地(L-PE)保護(hù)是由差模模塊和共模模塊共同實(shí)現(xiàn)的。
全保護(hù)模式:指既有共模模式又有差模模式。全保護(hù)模式需三相7個(gè)模塊,不包括相與相間模塊。全保護(hù)模式的浪涌保護(hù)器(SPD)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)浪涌電流經(jīng)過(guò)的所有可能的線(xiàn)路都進(jìn)行了保護(hù)。
三、地凱科技浪涌保護(hù)器(SPD)的選型原則
在不同供電系統(tǒng)下,浪涌保護(hù)器(SPD)的選型應(yīng)遵循以下原則:
根據(jù)供電系統(tǒng)的類(lèi)型和接地方式,選擇合適的保護(hù)模式和接線(xiàn)方式。例如,在TN-S系統(tǒng)中,可以選擇4P或3P+N型的浪涌保護(hù)器(SPD),并采用全保護(hù)模式;在IT系統(tǒng)中,可以選擇3P型的浪涌保護(hù)器(SPD),并采用共模模式。
根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的耐受電壓和供電電壓,選擇合適的大連續(xù)工作電壓UC和電壓保護(hù)水平UP。大連續(xù)工作電壓UC是指浪涌保護(hù)器(SPD)可以持續(xù)加在其上而不會(huì)造成特性變化和激活的大電壓。電壓保護(hù)水平UP是指在標(biāo)稱(chēng)放電電流作用時(shí)測(cè)量到的浪涌保護(hù)器(SPD)兩端的大電壓。為了使被保護(hù)設(shè)備不受過(guò)電壓的危害,應(yīng)使被保護(hù)設(shè)備的耐受電壓大于浪涌保護(hù)器(SPD)的電壓保護(hù)水平UP。
根據(jù)供電系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的雷擊強(qiáng)度和過(guò)電壓干擾頻率,選擇合適的標(biāo)稱(chēng)放電電流In或沖擊電流Iimp。標(biāo)稱(chēng)放電電流In是指浪涌保護(hù)器(SPD)可以通過(guò)2次8/20μs波形的峰值電流而不受損壞。沖擊電流Iimp是指浪涌保護(hù)器(SPD)可以通過(guò)1次10/350μs波形的峰值電流而不受損壞。一般來(lái)說(shuō),雷擊強(qiáng)度越高,過(guò)電壓干擾頻率越高,就應(yīng)選擇放電能力越大的浪涌保護(hù)器(SPD)。
四、不同供電系統(tǒng)下浪涌保護(hù)器(SPD)的選型示例
為了更好地理解不同供電系統(tǒng)下浪涌保護(hù)器(SPD)的選型方法,地凱科技給出幾個(gè)具體的選型示例。
示例一:在一個(gè)TN-S系統(tǒng)中,需要為一臺(tái)220V/50Hz、耐受電壓1.5kV、功率500W的計(jì)算機(jī)提供過(guò)電壓保護(hù)。該地區(qū)雷暴日為30天/年,雷擊強(qiáng)度為2kA。
解:根據(jù)供電系統(tǒng)類(lèi)型和接地方式,選擇4P或3P+N型的浪涌保護(hù)器(SPD),并采用全保護(hù)模式。
根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的耐受電壓和供電電壓,選擇大連續(xù)工作電壓UC為275V或320V,電壓保護(hù)水平UP為1.5kV以下。
根據(jù)雷擊強(qiáng)度和過(guò)電壓干擾頻率,選擇標(biāo)稱(chēng)放電電流In為5kA或10kA。
綜上所述,可以選擇如下型號(hào)之一的浪涌保護(hù)器(SPD):地凱DK-275/4P、地凱DK-320/4P、地凱DK275/3P+N、地凱DK-320/3P+N等。這些浪涌保護(hù)器(SPD)的電壓保護(hù)水平UP分別為1.2kV、1.3kV、1.2kV和1.3kV,均滿(mǎn)足被保護(hù)設(shè)備的耐受電壓要求。
示例二:在一個(gè)IT系統(tǒng)中,需要為一臺(tái)380V/50Hz、耐受電壓2kV、功率10kW的數(shù)控機(jī)床提供過(guò)電壓保護(hù)。該地區(qū)雷暴日為60天/年,雷擊強(qiáng)度為5kA。
解:根據(jù)供電系統(tǒng)類(lèi)型和接地方式,選擇3P型的浪涌保護(hù)器(SPD),并采用共模模式。
根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的耐受電壓和供電電壓,選擇大連續(xù)工作電壓UC為420V或440V,電壓保護(hù)水平UP為2kV以下。
根據(jù)雷擊強(qiáng)度和過(guò)電壓干擾頻率,選擇沖擊電流Iimp為12.5kA或25kA。