SPD级间配合的计算——应用行波理论进行过电压分析

目前，我们在考虑低压配电系统的过电压防护时，一般采用多级保护，这里面存在着一个前级保护和后级保护如何配合的问题，我们不妨用行波理论来分析一下。

在低压配电系统的过电压保护中，通常第一级采用放电间隙，以泄放大的雷电流；在第二级采用限压元件，将残压控制在设备的冲击绝缘水平以下。

由于限压元件的响应时间较快，一般为25ns左右，而放电间隙的响应时间则比较慢，约为100ns。那如何才能保证第一级保护比第二级保护先动作，以泄放大的雷电流呢？

我们来做一个计算：雷电侵入波沿着电力电缆侵入，首先到达放电间隙，由于放电间隙有响应时延，侵入波将继续向前行进，我们应该保证的是在侵入波到达限压元件之前让放电间隙动作。

我们知道了波在电缆中的传播速度为V=1.5×10[8]m/s，放电间隙的动作响应时间T为100ns，限压元件的响应时间为25ns，那么，波在这个时间差（100－25）ns内向前行进的距离S为：

S=V * T=（1.5×10[8]m/s）×（75×10[-9]s）=11.25m

也就是说，如果第一级保护器件和第二级保护器件之间的距离（电缆）大于11.25m，就能够保证前级保护先动作，从而达到将大的雷电流先泄放掉的目的。由于防雷器件的实际响应时间有一定的误差，故应将前、后级保护器件间的距离考虑得更长一些，作者认为15m是比较合适的。

如果前后两级保护均为限压型器件，响应时间均为25ns，但考虑到其实际响应时间的误差（可假定为25ns），那么为了保证前级先动作，则两级保护间的距离应该为：

S=V * T=（1.5×10[8]m/s）×（25×10[-9]s）=3.75m

在国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）中，第6.4.11条规定“在一般情况下，当在线路上多处安装SPD且无准确数据时，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m。”；另外，在信息产业部行业标准《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》YD／T 5098-2001中，第3.7.8条规定“当上一级SPD为开关型SPD，次级SPD采用限压型SPD时，两者之间的电缆线间距应大于10m。当上一级SPD与次级SPD都采用限压型SPD时，两者之间的电缆线间距应大于5m。”




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