电源浪涌保护器(SPD)安装的误区
1、安装SPD太多,没有考虑级数配合问题。(协调电感)
一些防雷工程商在方案设计时,不考虑实际保护设备,不考虑实际安装空间等问题,大量设计安装SPD,设计安装三级甚至四级或者更多。有些设计人员只管设计,不考虑后期安装问题。还有些是工程商找防雷产品设备提供商考察现场帮助设计,那就更是多设计防雷产品了。
因此一些不符合实际的设计方案就此出台了,选择的防雷器数量众多。安装的时候,施工人员就此简单在规定地点进行安装。这样,很多SPD产品就会出现不符合
多级SPD之间的安装距离的要求了。GB50057-94规定,开关型SPD与限压型SPD之间的安装距离是10m,限压型SPD与限压型SPD之间的安
装距离是5m。这是为了保证多级SPD之间的能量配合问题,其目的主要是电源线路中安装了多级电源SPD,由于各级SPD的标称导通电压和标称放电电流的
不同、安装方式及接线长短的差异,如果设计和安装时不考虑间距问题,他们之间能量配合不当,就会出现某级SPD动作泄流的盲点。
为了保证雷电高电压沿电源线路侵入时,各级SPD都能够分级启动泄流/避免多级SPD出现盲点,两级SPD之间必须有一定的安装距离(即一定的感抗)。如果达不到要求,可以在线路中串联安装一定的退耦原件。
退耦原件的加装,一旦稍不注意,势必会引起另外一个安装隐患。退耦原件是串联安装在电源线路中的,因为串联,所以有电流量的限制。选择安装型号时,必须实
际考虑电路中的电流安培数,不能大于退耦器的最大额定电流值。笔者曾经亲眼看过好几起这样的事故,电源退耦器选的不合适而导致的退耦原件烧毁,所以提醒大
家选型安装时一定注意。
2.安装线径问题、绕线问题
电源SPD的安装,主要是泄放大量的雷击和浪涌电流,限制浪涌电压。因为浪涌电流很大,SPD的标称放电电流和最大放电电流也很大,所以上下引线的截面积应有一定的大小,这样可以减少引线电感量,从而减小其动态阻抗,同时也势必减少线路残压。
实际安装的时候,有些施工方基本不考虑连接线的线径,很多都是缩减一号在使用标准推荐的线径。GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第6.5.1条说明了浪涌保护器(SPD)连接线最小截面积。
雷击的时候,由于磁场的存在,金属导线受到电动力的作用,可能会使导线等金属构件折断甚至更大破坏。为了防止泄放时出现的这种电动力效应对电源线路的破坏,因此SPD的两端引线应平直,不宜成直角或者锐角,拐弯处应平滑,呈一定的弧度。
另外,为减少SPD两端引线上产生的电感电压降,两端的引线应尽可能短而直,其长度不宜大于0.5m。
这一点不少工程在实际安装的时候都很难达到这个要求。如果接线过长会导致防雷器动作时,加载在设备端的残压过高,不利于设备的保护,需要将连接线尽可能减
少到50cm左右,或改用凯文接线方式进行防雷器的连接。当凯文接线也有难度时,可以在附近安装局部等电位端子排,这样就近接线,减短了接线长度,降低了
线路中产生的浪涌电压。
3、熔断装置的设置
工程安装容易出现的另外一个隐患的地方就是:安装的防雷器前端没有加装后备保护断路装置。依据IEC60364-5-534和GB16895.22的要
求,SPD特别是MOV型SPD,更需要在前端安装后备保护断路器(Backfuse),特别是限压型SPD是半导体类元器件,属于易老化类热击穿产品。
频繁的雷电及过电压可以造成其内部工频泄漏电流的逐步增大,最终发生热击穿现象,或者过大的雷电流冲击等也会造成击穿,从而可能会产生短路电流,后备保护
断路器就必须能将防雷器从电路中脱离出来,不影响电路中的其他供电和正常使用。
关于断路保护器目前主要有微型断路器和熔断器两种设备可供使用,国家标准也未对此作出明确规定和要求,只在GB16895.22中提出断路保护器的选择是
看重供电连续性还是看重保护连续性等。根据我们的经验和一定的试验数据,微型断路器和熔断器各有优缺点,微型断路器比熔断器方便,可恢复,总体成本低。但
是,在通过浪涌电流时,熔断器比微型断路器的残压低,而且能够承受的最大浪涌电流要大。
另外,选用断路保护器时,应该注意选择它的标称电流值,不能选用比主路断路装置的标称电流值更大,否则就起不到保证供电连续性的作用了。具体参数比较,在YD/T5098-2001中提出,标称电流值不宜大于上一级的1/1.6。
4、现场情况复杂如:NPE电压高、接地不良等情况
在正常状况下,我们应该按照国家标准GB50057-94《建筑物防雷设计规范》(2000版)、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术
规范》、GB16895.22-2004《过电压保护器》设计安装"对地法"安装方式,即选用4个安全一样的防雷模块对地泄放。但是,某些地方,可能会由
于线路过长、三相负载不平衡等各种因素,造成N-PE之间的电压很大,或者不稳定。这种情况在偏远的基站或者山区的某些设备就会经常碰到这种状况,因此,
此种情况下,不能严格按照标准要求的在TN-S系统等上采用的"对地法"安装方式来安装。因为采用"对地法"连接方法时,会由于L对PE电压高,或者极其
不稳定导致线路电压大于防雷器的Uc值(最大持续运行工作电压)、导致防雷器误动作、防雷器长期处于高工作电压的状态等,使其内部敏感的防雷元器件性能下
降,性能下降会导致出现漏电流,又会由于接地电阻偏大,导致防雷器内部脱扣装置无法使防雷器从电路当中脱开,长期处于这种状态,就有可能会对电源配电系统
带来一定的危害。所以此种情况建议采用"3+1"(或者叫NPE法)安装方式更好,虽然比"对地法"的对地的残压更高,但这样能保证防雷设备的正常运行,
不至于出现非正常性损坏。
好的防雷工程能够确保被保护设备的安全,防止设备被浪涌电压和浪涌电流损坏,但是,防雷安装和防雷工程是一项技术性工作,一旦设计和安装不合理,不仅不能 起到应有的保护作用,反而可能会带来破坏性后果。当然,电源SPD的安装只是众多防雷工程安装中一项,以上所列的只是其中一些常见的错误点,肯定也有更多 的一些错误,这里不一一罗列。希望我们更多的安装人员也多学习国家标准,按照国家标准的要求来安装SPD。我们也会在后续的文章中更多的介绍关于信号系统 的防雷保护。