曾 旭 東

(綿陽市氣象局, 四川 綿陽 621000)

電源電涌保護器沖擊電流和標稱電流的確定

曾 旭 東

(綿陽市氣象局, 四川 綿陽 621000)

以總配電房為例,對電源電涌保護器沖擊電流和標稱電流進行定性分析。根據(jù)雷電流分配的規(guī)定,計算出10/350 μs波形荷載的沖擊電流≥20 kA。在單位能量相同情況下,計算出8/20 μs波形荷載的標稱電流≥80 kA。

分類試驗; 沖擊電流; 標稱電流; 電涌保護

0 引 言

GB 50343—2012《建筑物電子信息防雷技術規(guī)范》規(guī)定,總配電房處,電源系統(tǒng)防護等級A的10/350 μs波形的沖擊電流≥20 kA;8/20 μs波形的標稱放電電流≥80 kA。即按10/350 μs波形時,工程設計選型時沖擊電流≥20 kA;按8/20 μs波形,工程設計選型時標稱電流≥80 kA。本文對此進行了計算分析。

1 沖擊電流和標稱放電電流規(guī)定

GB 50343—2012對電源線路電涌保護器(Surge Protective Device,SPD)沖擊電流和標稱放電電流的規(guī)定如表1所示。

表1 電源線路SPD沖擊電流和標稱放電電流參數(shù)推薦值

2 荷載的沖擊電流波形的特性

I級分類試驗10/350 μs波形荷載的雷電流特點:

(1) 用標稱放電電流I0、1.2/50 μs沖擊電壓和最大沖擊電流做的試驗。

(2) 最大沖擊電流時間在10 ms內。

(3) 通過的電荷等于電流幅值的一半。

8/20 μs沖擊電流波流過SPD的電流峰值,沒有荷載量的要求。

3 10/350 μs波形荷載的沖擊電流的計算

第一級防護雷電威脅值為200 kA,10/350 μs波形。按GB/T 19271—2003《雷電電磁脈沖的防護》,全部雷電流的50%流入LPS的接地裝置,50%分配進入建筑物的各種設備,變壓器低壓側的三相五線制(TN-S)的接地方式。供電線路中,每一線荷載的雷電流為

Im=(200/2)/5=20 kA

4 8/20 μs波形標稱電流值的計算

按照GB/T 19271—2003,第一級防護用8/20 μs波形時,單位能量為

W/R=(1/2)×(1/0.7)I2T2

式中:W/R——單位能量;

I——雷電流威脅值,kA;

T2——雷電流半值時間,μs。

在單位能量相同情況下,有

整理,得出:

I(20)=I(350)[T2(350)/T2(20)]1/2=

20×[350/20]1/2=83.7 kA<100 kA

計算表明,在單位能量相同情況下,用載荷量大的10/350μs波形測試泄放雷電流的元件時,每一線能承受20kA的沖擊電流;而用8/20μs波形,同樣的能量作用在泄放雷電流的元件上,每一線必須能承受80kA的峰值電流。因為8/20μs波形沒有荷載量的規(guī)定。10/350μs波形,通過的電荷等于電流幅值的一半。即泄流元件能承受10/350μs波形的沖擊電流為20kA,而相同能量時用8/20μs波形測試的泄放元件必須能承受沖擊電流為80kA。

5 8/20 μs波形試驗SPD用標稱放電電流表征

標稱放電電流是指測試電流流過電源SPD的峰值。沖擊電流10/350 μs波形也是峰值,不同的是8/20 μs波形沒有含電荷量的規(guī)定。

Ⅰ級分類試驗10/350 μs波形是載荷沖擊電流峰值,稱為沖擊電流。而將Ⅱ級分類試驗8/20 μs波形測試電流峰值稱為標稱放電電流。

6 特殊場合選用標稱電流80 kA的SPD

在可能出現(xiàn)雷電沖擊過電壓的建筑物電氣系統(tǒng)內,在LPZ0與LPZ1區(qū)交界處,其電源線路進線的總配電箱內應設置第一級SPD,用于泄放雷電流并將雷電沖擊過電壓降低。如果建筑物裝有防直擊雷裝置而易遭受直接雷擊,或近旁具有易落雷的條件,該級SPD應通過10/350 μs波形I級分類試驗的最大沖擊電流。

根據(jù)實際情況,可選擇Ⅱ級分類試驗的SPD作第一級保護。

在防雷工程設計、施工中,大多數(shù)工程都是在總配電房安裝用10/350 μs波形測試的沖擊電流為20 kA的第一級電源SPD。

可選擇Ⅱ類試驗的SPD作第一級保護,能提供較好保護情況。有以下幾種:

(1) 特殊的施工現(xiàn)場情況,變壓器與總配電房非常近,只有一墻之隔,不到3 m的距離。

(2) 施工現(xiàn)場有的電源饋線通過屏蔽埋地進入總配電房。

上述情況,按規(guī)范規(guī)定可在總配電房處,安裝用Ⅱ級分類試驗的 8/20 μs波形測試的標稱電流為80 kA的SPD。

7 結 語

在防雷工程設計、施工中,大多數(shù)工程都是在總配電房安裝第一級電源SPD,用Ⅰ級分類試驗的10/350 μs波形測試,其沖擊電流≥20 kA的SPD作為第一級防護。

也可安裝Ⅱ級分類試驗8/20 μs波形、標稱電流≥80 kA的SPD,作為第一級保護,其能提供較好的保護情況。

[1] GB/T 19271.1—2003 雷電電磁脈沖的防護 通則[S].

[2] GB 50343—2012 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范[S].

[3] GB/T 19663—2005 信息系統(tǒng)雷電防護術語[S].

Determination of Impact Current and Nominal Current of Power Surge Protective Device

ZENG Xudong

(Mianyang Meteorological Bureau, Mianyang 621000, China)

As an example of total power distribution room,this paper analyzed the nominal current and impulse current of surge protective device(SPD) qualitatively.According to the stipulation of lightning current distribution,the impact current of 10/350 μs waveform loading was calculated as ≥20 kA.The nominal current of 8/20 μs waveform loading was calcutaled at the same unit energy as ≥80 kA.

classification test; impact current; nominal current; surge protective device(SPD)

曾旭東(1966—),男,研究方向為雷電防護。

TU 856

B

1674-8417(2015)01-0017-02

2014-08-27