隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品的種類和應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，但是這些電子產(chǎn)品的耐沖擊電壓水平一般都低于低壓配電裝置，因此它們很容易受到電壓波動(dòng)的影響，導(dǎo)致性能下降、數(shù)據(jù)丟失、故障甚至損壞。電壓波動(dòng)又稱為浪涌或瞬態(tài)過電壓，是指在電路中出現(xiàn)的一種瞬時(shí)的電壓變化，通常持續(xù)時(shí)間在微秒到毫秒的范圍內(nèi)，幅值可以達(dá)到幾千伏甚至幾萬伏。
浪涌的主要來源有兩種：一是雷電，當(dāng)雷電直擊或感應(yīng)到電力線路或信號(hào)傳輸線時(shí)，就會(huì)在線路上產(chǎn)生高壓的電流和電壓脈沖，這種脈沖稱為雷電脈沖；二是電力系統(tǒng)的運(yùn)行，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生開關(guān)操作、短路故障、負(fù)載變化等情況時(shí)，就會(huì)在電力線路上產(chǎn)生電壓和電流的波動(dòng)，這種波動(dòng)稱為操作過電壓。浪涌的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是對(duì)電氣設(shè)備的損壞，浪涌會(huì)使電氣設(shè)備的絕緣或元件受到擊穿或老化，導(dǎo)致設(shè)備的壽命縮短或失效；二是對(duì)電子設(shè)備的損壞，浪涌會(huì)使電子設(shè)備的芯片或電路板受到燒毀或損壞，導(dǎo)致設(shè)備的功能喪失或數(shù)據(jù)丟失；三是對(duì)人身的危害，浪涌會(huì)使電氣設(shè)備或電子設(shè)備產(chǎn)生火花或火災(zāi)，造成人員的傷亡或財(cái)產(chǎn)的損失。
為了防止浪涌對(duì)電氣設(shè)備和電子設(shè)備的危害，需要在電力線路和信號(hào)傳輸線上安裝浪涌保護(hù)器（SPD）。浪涌保護(hù)器是一種能夠在瞬態(tài)過電壓作用下，迅速將過電壓泄放到地或其他回路的裝置，從而將電壓限制在設(shè)備所能承受的范圍內(nèi)，保護(hù)設(shè)備不受浪涌的影響。浪涌保護(hù)器的工作原理是利用其內(nèi)部的非線性元件，如金屬氧化物避雷器（MOA）、氣體放電管（GDT）、壓敏電阻（MOV）、二極管（TVS）等，實(shí)現(xiàn)對(duì)浪涌的檢測和泄放。浪涌保護(hù)器的分類有多種方式，按照其安裝位置可以分為電源線路浪涌保護(hù)器（SPD1）、信號(hào)傳輸線浪涌保護(hù)器（SPD2）和設(shè)備端浪涌保護(hù)器（SPD3）；按照其防護(hù)等級(jí)可以分為一級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD1）、二級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD2）和三級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD3）；按照其內(nèi)部元件可以分為MOA型浪涌保護(hù)器、GDT型浪涌保護(hù)器、MOV型浪涌保護(hù)器、TVS型浪涌保護(hù)器等。
低壓配電系統(tǒng)是指電壓等級(jí)為1kV以下的配電系統(tǒng)，主要包括低壓配電柜、低壓配電箱、低壓配電線路、低壓用電設(shè)備等。低壓配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的最末端，也是電氣設(shè)備和電子設(shè)備的直接供電源，因此低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)尤為重要。低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)需要根據(jù)不同的接地制式、電源線路類型、設(shè)備類型等因素進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和選擇，以達(dá)到佳的防護(hù)效果。本文將從低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)和選擇的要點(diǎn)，以及浪涌保護(hù)器的自身保護(hù)措施等方面進(jìn)行介紹，為低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)提供一些指導(dǎo)和建議。
地凱科技低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)
低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)主要包括浪涌保護(hù)器的安裝位置、數(shù)量、參數(shù)等方面的確定，以及浪涌保護(hù)器的接線形式、接地方式等方面的選擇。低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則：
- 遵循分級(jí)防護(hù)的原則。分級(jí)防護(hù)是指在電力線路和信號(hào)傳輸線上按照不同的防護(hù)等級(jí)和距離設(shè)置多級(jí)浪涌保護(hù)器，形成防護(hù)網(wǎng)，從而逐級(jí)降低浪涌的幅值和能量，保護(hù)設(shè)備不受浪涌的影響。一般來說，電力線路上應(yīng)設(shè)置三級(jí)浪涌保護(hù)器，即在電源進(jìn)線處設(shè)置一級(jí)浪涌保護(hù)器，用于承受雷電脈沖或其他高能量的浪涌；在分支線路處設(shè)置二級(jí)浪涌保護(hù)器，用于進(jìn)一步降低浪涌的幅值和能量；在設(shè)備端設(shè)置三級(jí)浪涌保護(hù)器，用于消除浪涌的殘余波動(dòng)，提高設(shè)備的抗力。信號(hào)傳輸線上也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的浪涌保護(hù)器，根據(jù)信號(hào)的類型和特點(diǎn)，選擇合適的防護(hù)等級(jí)和參數(shù)。分級(jí)防護(hù)的目的是使浪涌保護(hù)器之間形成協(xié)調(diào)，避免過度保護(hù)或欠保護(hù)的情況。
- 遵循最短接線的原則。最短接線是指浪涌保護(hù)器的輸入端、輸出端和接地端的導(dǎo)線長度應(yīng)盡可能的縮短，以減少導(dǎo)線的分布電感和電阻，提高浪涌保護(hù)器的響應(yīng)速度和泄放能力。一般來說，浪涌保護(hù)器的導(dǎo)線長度不應(yīng)超過0.5m，如果條件不允許，可以采用扁平銅排或銅箔等方式降低導(dǎo)線的電感。最短接線的目的是使浪涌保護(hù)器能夠及時(shí)有效地將浪涌泄放到地或其他回路，避免浪涌在導(dǎo)線上產(chǎn)生反射或耦合的情況。
- 遵循佳接地的原則。佳接地是指浪涌保護(hù)器的接地端應(yīng)與電氣設(shè)備和電子設(shè)備的接地端連接到同一接地點(diǎn)，形成共同接地，以保證浪涌保護(hù)器設(shè)備之間的電位平衡，消除浪涌的公共模和差模分量。一般來說，浪涌保護(hù)器的接地電阻應(yīng)小于4Ω，如果條件不允許，可以采用人工接地或增加接地電極等方式降低接地電阻。佳接地的目的是使浪涌保護(hù)器能夠有效地將浪涌的能量導(dǎo)入地，避免浪涌在接地系統(tǒng)上產(chǎn)生電位差或回流的情況。
低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的選擇
低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的選擇主要包括浪涌保護(hù)器的類型、參數(shù)、性能等方面的確定，以及浪涌保護(hù)器的品牌、質(zhì)量、價(jià)格等方面的比較（可以選用地凱科技浪涌保護(hù)器SPD）。低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的選擇應(yīng)該遵循以下原則：
- 遵循適用性的原則。適用性是指浪涌保護(hù)器的類型、參數(shù)、性能等應(yīng)與低壓配電系統(tǒng)的接地制式、電源線路類型、設(shè)備類型等相匹配，以滿足低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)的需求。一般來說，低壓配電系統(tǒng)的接地制式有三種：TN制、TT制和IT制，不同的接地制式對(duì)浪涌保護(hù)器的接線形式和參數(shù)有不同的要求。例如，TN制的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用L-N、L-PE、N-PE等方式接線的浪涌保護(hù)器，其額定電壓應(yīng)與電源電壓相同，其泄放電流應(yīng)大于20kA；TT制的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用L-PE、N-PE等方式接線的浪涌保護(hù)器，其額定電壓應(yīng)小于電源電壓的80%，其泄放電流應(yīng)大于10kA；IT制的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用L-PE、N-PE等方式接線的浪涌保護(hù)器，其額定電壓應(yīng)小于電源電壓的50%，其泄放電流應(yīng)大于5kA。低壓配電系統(tǒng)的電源線路類型有兩種：交流電和直流電，不同的電源線路類型對(duì)浪涌保護(hù)器的內(nèi)部元件和參數(shù)有不同的要求。
例如，交流電的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用MOA型、GDT型或MOV型的浪涌保護(hù)器，其大持續(xù)工作電壓應(yīng)大于電源電壓的1.2倍，其電壓保護(hù)水平應(yīng)小于設(shè)備的耐沖擊電壓；直流電的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用TVS型的浪涌保護(hù)器，其大持續(xù)工作電壓應(yīng)大于電源電壓的1.5倍，其電壓保護(hù)水平應(yīng)小于設(shè)備的耐沖擊電壓。低壓配電系統(tǒng)的設(shè)備類型有多種：電氣設(shè)備、電子設(shè)備、通信設(shè)備、控制設(shè)備等，不同的設(shè)備類型對(duì)浪涌保護(hù)器的防護(hù)等級(jí)和參數(shù)有不同的要求。例如，電氣設(shè)備的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用一級(jí)或二級(jí)的浪涌保護(hù)器，其泄放電流應(yīng)大于10kA，其響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于25ns；電子設(shè)備的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用二級(jí)或三級(jí)的浪涌保護(hù)器，其泄放電流應(yīng)大于5kA，其響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于1ns；通信設(shè)備的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用二級(jí)或三級(jí)的浪涌保護(hù)器，其泄放電流應(yīng)大于2kA，其響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于0.5ns；控制設(shè)備的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用三級(jí)的浪涌保護(hù)器，其泄放電流應(yīng)大于1kA，其響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于0.1ns。適用性的目的是使浪涌保護(hù)器能夠適應(yīng)低壓配電系統(tǒng)的工作環(huán)境和條件，避免浪涌保護(hù)器的過載或失效的情況。
- 遵循可靠性的原則。可靠性是指浪涌保護(hù)器的品牌、質(zhì)量、價(jià)格等應(yīng)具有一定的保證，以確保浪涌保護(hù)器的正常工作和長期使用。一般來說，浪涌保護(hù)器的品牌應(yīng)選擇有一定度和信譽(yù)的廠家或供應(yīng)商，以便獲取浪涌保護(hù)器的相關(guān)資料和服務(wù)；浪涌保護(hù)器的質(zhì)量應(yīng)選擇符合國家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的產(chǎn)品，以便保證浪涌保護(hù)器的性能和安全；浪涌保護(hù)器的價(jià)格應(yīng)選擇合理和適中的產(chǎn)品，以便在滿足浪涌保護(hù)的需求的同時(shí)，節(jié)約成本和資源。可靠性的目的是使浪涌保護(hù)器能夠穩(wěn)定和持久地發(fā)揮其防護(hù)作用，避免浪涌保護(hù)器的損壞或更換的情況。
低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的自身保護(hù)
浪涌保護(hù)器的自身保護(hù)是指浪涌保護(hù)器在承受浪涌的過程中，能夠?qū)ψ陨淼臓顟B(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制，以防止浪涌保護(hù)器的過熱、短路、斷路或開路等異常情況，以保證浪涌保護(hù)器的正常工作和安全。浪涌保護(hù)器的自身保護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面：
- 溫度保護(hù)。溫度保護(hù)是指浪涌保護(hù)器內(nèi)部的非線性元件在承受浪涌時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致元件的溫度升高，如果溫度超過元件的額定值，就會(huì)造成元件的損壞或失效。為了防止這種情況，浪涌保護(hù)器應(yīng)設(shè)置溫度保護(hù)裝置，如熱敏電阻、熱斷路器、熔斷器等，當(dāng)元件的溫度達(dá)到一定的閾值時(shí)，能夠自動(dòng)切斷或隔離元件的電路，從而保護(hù)元件不受過熱的影響。
- 短路保護(hù)。短路保護(hù)是指浪涌保護(hù)器在泄放浪涌時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的電弧，導(dǎo)致元件的電阻降低，如果電弧持續(xù)時(shí)間過長，就會(huì)造成元件的短路或燒毀。為了防止這種情況，浪涌保護(hù)器應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)裝置，如斷路器、保險(xiǎn)絲、限流器等，當(dāng)元件的電流達(dá)到一定的閾值時(shí)，能夠自動(dòng)切斷或限制元件的電路，從而保護(hù)元件不受短路的影響。
- 斷路保護(hù)。斷路保護(hù)是指浪涌保護(hù)器在承受多次浪涌后，會(huì)產(chǎn)生一定的老化，導(dǎo)致元件的性能下降，如果元件的性能低于一定的標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)造成元件的斷路或失效。為了防止這種情況，浪涌保護(hù)器應(yīng)設(shè)置斷路保護(hù)裝置，如狀態(tài)指示器、遙信輸出、故障報(bào)警等，當(dāng)元件的性能達(dá)到一定的閾值時(shí)，能夠自動(dòng)顯示或通知元件的狀態(tài)，從而提醒用戶及時(shí)更換或維修元件。
浪涌保護(hù)器的自身保護(hù)的目的是使浪涌保護(hù)器能夠自我監(jiān)測和控制，避免浪涌保護(hù)器的異?；蚬收系那闆r。
本文介紹了地凱科技低壓配電系統(tǒng)中，浪涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)和選擇的要點(diǎn)，以及浪涌保護(hù)器的自身保護(hù)措施。參考了《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50057-2010和《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50064-2014等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，旨在為低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)提供一些指導(dǎo)和建議。低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)是一項(xiàng)重要的工程技術(shù)，需要根據(jù)不同的工程實(shí)際情況，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和選擇，以達(dá)到佳的防護(hù)效果，保護(hù)電氣設(shè)備和電子設(shè)備免受浪涌的危害，提高低壓配電系統(tǒng)的安全和可靠性。
