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防雷科普
防雷检测中电涌保护器(SPD)连接导线长度要求的原理分析
2019-1-1发布
  


一、防护距离有关的振荡效应

1、问题的提出:

  根据IEC61643-12Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems-Part 12:selection and application principles》标准中第6.1.2节提出与防护距离有关的振荡效应问题,我们通过试验得到了进一步的验证。SPD用来保护设备或安装在输入端配电盘上,如果距离被保护的设备太远,由于电缆分布电容和自身电感的存在,组成一LC谐振电路,电涌保护器的保护电压Up传输到这时,LC谐振电路由于它激而起振。SPD的电压保护水平Up值将会随着传输距离的延长而提高,可能会在终端设备上产生2倍于Up甚至更高的振荡电压,尽管对设备使用了SPD保护,但这个振荡电压仍会使设备发生损坏。如图一所示 

 

2、问题分析:

试验一:

   为了验证振荡效应的存在,我们提取一根长为22.5米;8mm2的四芯多股电缆。并利用HIKI 3532-50测试仪对该电缆在长度为:5米、10.5米、22.5米时的分布参数进行了测试,详见下表:

 

试验二:

    根据试验一得出的结论,我们分别在提取电缆的一端安装不同类型的SPD,在距SPD十米处选择安装承阻性、容性或感性的终端负载。利用Psurge30.2型浪涌发生器在SPD两端产生8/20μs 10kA脉冲冲击电流,在SPD两端和距其十米处用TDS3052B双通道示波器同时采样,得到如下两组残压波形。

   安装的SPD为开关型:



    安装的SPD为电压限制型:


试验三:

    试验二的结论验证了由于引线间和引线自身的分布参数的存在,当有浪涌电压通过时,在线路中将产生振荡。试验三是在电缆的两端安装SPD1SPD2。见《图十》和《图十二》,当SPD1用来保护设备或安装在输入端配电盘上却不能对某些设备提供可靠的保护时,SPD2的安装位置应尽可能的靠近被保护的设备。

    SPD1为开关型,SPD2为电压限制型。两SPD间距10米:

  1.  

      SPD1SPD2都是电压限制型。两SPD间距10米:


 

 

三、结论

    从以上三个试验结果分析,在脉冲电压波的冲击下,由于传输线路分布参数的存在,引起的阻尼振荡是不可避免的,它将使实际的电压保护水平Up比原设计值提高两倍甚至更高,造成被保护设备损坏。因此,SPD设计应用在合理的距离(又称防护距离)与SPD的类型、系统的类型、浪涌源的陡度和波形及相连的负载有关。特别是设备相当于高阻负载或设备内部发生脱离时,可能出现电压倍增。

一般来说,仅在靠近被保护设备处安装一个SPD是不够的。为了避免电涌电压产生的干扰,避免导线之间的闪络,最好在入口处进行分流,安装SPD


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