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SPD的后備保護器應該如何選擇?
  • 隨著近年來直擊雷和雷電感應的影響以及其他瞬時過電壓所造成的電涌對電氣設備及相關系統的危害不斷發生,SPD被廣泛應用在低壓配電系統中。系統故障產生的暫態或長時間過電壓可能導致SPD出現短路故障,從而因為過熱而導致火災,爆炸等事故。
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    在GB50147《數據中心設計規范》中提到數據中心的防雷和接地設計應滿足人身安全及電子信息系統正常運行的要求,并應符合現行國家標準GB50057《建筑物防雷設計規范》和GB50343《建筑物電子信息系統防雷技術規范》的有關規定。隨著近年來直擊雷和雷電感應的影響以及其他瞬時過電壓所造成的電涌對電氣設備及相關系統的危害不斷發生,SPD被廣泛應用在低壓配電系統中。系統故障產生的暫態或長時間過電壓可能導致SPD出現短路故障,從而因為過熱而導致火災,爆炸等事故。因此GB18802.11-2020,GB18802.12-2014標準中推薦的做法是將過電流保護器和SPD串聯使用作為SPD的后備保護裝置。如下圖所示:
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      ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DEHN SPD(左)與斷路器(右)串聯使用作為后備保護
      
      后備保護器的性能要求:
      
      對于SPD后備保護器性能要求主要有兩點。第一,后備保護器應能及時分斷SPD發生短路故障所流出的工頻電流;第二,后備保護器應能耐受在SPD正常工作時流過的電涌電流。對于第一點,后備保護器的產品特性已經明確給出。但對于第二點,后備保護器的電涌耐受能力目前尚未成為該產品的一個明示指標。
      
      后備保護器的選擇:
      
      在電涌保護器的測試標準GB18802.11-2020中的8.4.3.2條款和8.4.4.4條款中,都有8/20波形沖擊電流試驗。在這些試驗中,電涌保護器及其后備保護器需要耐受大小為Imax的8/20波形沖擊電流的沖擊。在試驗過程中,要求后備保護器不能脫扣動作。為了尋求SPD和后備保護器的配合關系,需要尋找后備保護器的最大沖擊電流耐受水平。
      
      用I2t進行波形計算并且與后備保護器生產廠提供的I2t(1ms)比較,是推測熔斷器單次電涌耐受能力的一種可能方法。通過沖擊的峰值就能夠估算出I2t,可見以下公式:
      
      ---對于10/350波:I2t=256.3×I2crest
      
      ---對于8/20波:I2t=14.01×I2crest
      
      這里Icrest的單位為kA,I2t的單位為A2·s。
      
      在GB18802.11-2020描述的試驗方法中,后備保護器不僅要耐受單次沖擊,還要耐受一個完整的序列(預處理試驗和動作負載試驗)。這些沖擊能夠降低后備保護器的性能,從而降低了它們相對于單次沖擊下的耐受能力。為了能夠通過上述試驗,試驗顯示中要在單次沖擊耐受值的基礎上乘以0.5-0.9的降低系數。下圖為單次沖擊耐受能力和通過全部預處理/動作負載試驗的耐受能力的比值示例:
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      SPD專用后備保護器:
      
      雖然在GB18802.11-2020標準中給出了明確的后備保護器的選擇依據,但在實際工況中,仍會出現SPD失效,后備保護器未動作,甚至SPD著火的情況發生。具體原因出在SPD與后備保護器的配合出現盲區所致。由于熔斷器的熔斷系數通常為1.5-2.0,這意味著電流越大,熔斷速度越快,但在小電流下,熔斷器是無法動作的。而經過我們的試驗,在SPD內部器件失效情況下,5A的電流就可導致SPD著火。
      
      基于以上問題,由能源局出版了SPD專用后備保護器的標準——NB/T42150,使后備保護器在選擇上大大便捷。同時兼顧了與SPD的匹配度,使得配合上的盲區消失?,F在廣泛應用于軌道交通、建筑等行業的供電系統中。
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      ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DEHN SPD專用后備保護器
      
      DEHN免后備保護器的SPD:
      
      DEHN的ACI系列產品將電涌保護器(SPD)和SPD專用保護器(SSD)融于一體,結合了傳統的開關特性與火花間隙技術,使其不但具有高雷電流泄放能力,并且能彌補傳統后備保護裝置的保護盲區。DEHNguardACI系列所需導線截面積僅為6mm2,大大節省了安裝成本,提升了安裝的便利性。
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