一级防雷浪涌保护器的原理参数与行业应用方案

南宁/新媒体设计师/111天前/11浏览
一级防雷浪涌保护器的原理参数与行业应用方案
随着现代电力系统与电子信息技术的不断发展,电气设备对雷电和电磁干扰的敏感度显著提升。雷电不仅通过直击雷形式造成破坏,更常见的情况是 感应雷击(即雷电电磁脉冲通过感应耦合进入线路),引发过电压与浪涌,损坏设备。为此,在配电系统中普遍应用
浪涌保护器(SPD)
。其中,一级浪涌保护器 作为建筑物防雷的第一道屏障,主要安装在建筑物进线总配电柜内,承担泄放直击雷流与强雷电感应电流的重要任务。
一个常见的问题是:一级防雷浪涌保护器能否防住感应雷击? 答案是:可以有效防护,但需结合后续二级、三级防雷器形成分级保护体系,单独使用一级SPD不能完全抑制感应雷引起的高频干扰和残压。
地凯科技
将从原理、参数分类、国标要求、行业部署等方面进行详细分析,并提出一套符合 GB/T 18802.11-2020 与 IEC 61643 标准的工程化应用方案。
二、一级防雷浪涌保护器是否能防住感应雷击?
感应雷击的特点
感应雷多由雷电电磁场对建筑物周边导线感应耦合形成,幅值通常在几千伏至几万伏。
上升沿极快(纳秒级),能量低于直击雷但对精密电子设备破坏性更大。
常见于架空线路、通信线路和弱电系统。
一级SPD的作用
一级浪涌保护器安装在建筑物的电源总进线处,其主要设计目标是:
泄放直击雷电流或雷击引起的强浪涌。
限制雷电过电压幅值,降低进入建筑内部线路的冲击电压。
承受 冲击电流 Iimp ≥12.5 kA(10/350 μs 波形),这是国标要求的一级SPD指标。
能否防护感应雷?
可以防住大部分感应雷击:由于感应雷引起的浪涌电流一般为几千安到几万安,低于直击雷电流,一级SPD具备较强的泄放能力,因此可以将其有效限制在安全范围内。
但无法完全防护高频干扰:一级SPD的响应时间通常在25 ns 以上,而感应雷击中部分高频瞬态可能需要更快的响应器件(如二级SPD中的压敏电阻或三级SPD中的TVS)。
结论:一级SPD能有效防御感应雷的主要能量冲击,但需要二级、三级SPD配合,才能全面保护终端设备。
三、地凯科技一级浪涌保护器的参数与类型
依据 GB/T 18802.11-2020《低压浪涌保护器》 和 IEC 61643-11:2011,一级SPD的典型参数如下:
冲击电流 Iimp
定义:SPD在 10/350 μs 雷电波形下能承受的最大电流。
国家标准要求:总配电箱的SPD Iimp ≥ 12.5 kA(每极)。
工程选型常用:12.5 kA、25 kA、50 kA。
标称放电电流 In
定义:SPD在 8/20 μs 浪涌波形下能承受的电流。
常见值:20 kA、30 kA、40 kA。
最大放电电流 Imax
定义:SPD在 8/20 μs 波形下的极限承受能力。
常见值:50 kA、80 kA、100 kA。
电压保护水平 Up
定义:SPD限制浪涌过电压后的残压值。
一级SPD常见值:≤ 2.5 kV。
工作电压 Uc
定义:SPD可长期承受的电压。
对应低压配电系统:
TN-S/TN-C-S 系统:Uc = 275 V AC
TT 系统:Uc = 320 V AC
IT 系统:Uc = 440 V AC
响应时间
一级SPD:≤ 100 ns
二级SPD:≤ 25 ns
三级SPD/TVSS:≤ 1 ns
失效模式与脱扣装置
一级SPD需具备 热脱扣 与 熔断保护(SCB 后备保护器),避免SPD在短路或劣化后引发火灾。
四、一级浪涌保护器的安装部署原则
安装位置
安装于建筑物的 总配电柜进线端(靠近电源进线处)。
距离电源进线口不超过 0.5 m。
接线方式
三相四线制(TN-S):L1、L2、L3 与 N 分别接入 SPD,SPD 接地端连接至总等电位接地。
三相三线制(IT 系统):SPD需配置相间保护。
TT 系统:需在 N-PE 之间增加专用SPD。
接地要求
接地电阻 R ≤ 4 Ω(一般建筑),重要场所如数据中心要求 ≤ 1 Ω。
接地线截面积不小于 16 mm² 铜或 25 mm² 铝。
配合后备保护器
GB/T 18802 明确规定:SPD前必须串联 SCB(后备保护器) 或专用熔断器,确保在SPD短路时安全分断。
常用参数:C 型断路器,In=100 A,分断能力 ≥25 kA。
分级保护协同
一级SPD:总配电柜,Iimp ≥ 12.5 kA。
二级SPD:分配电箱,Imax ≥ 40 kA,Up ≤ 1.5 kV。
三级SPD:终端设备,Up ≤ 1.0 kV 或使用 TVS。
五、不同领域的应用与选型方案
民用建筑
选型:Iimp=12.5 kA,Uc=275 V,Up ≤ 2.5 kV。
部署:总配电箱安装一级SPD,楼层配电箱安装二级SPD。
数据中心/通信机房
选型:Iimp=25 kA,Up ≤ 2.0 kV。
部署:主配电室安装一级SPD,机柜电源入口处安装二级 SPD(In=20 kA,Up ≤ 1.2 kV),终端增加精密级SPD(TVSS)。
轨道交通与地铁
选型:Iimp=50 kA,Uc=320 V,满足冗余雷电流泄放需求。
部署:变电所总进线安装大电流SPD,站台与信号控制系统安装二级SPD。
石化与危险场所
选型:Iimp ≥ 25 kA,带防爆认证(Ex d IIB T4)。
部署:总电源配电箱安装SPD,同时信号线路需配置信号防雷器。
新能源(光伏/风电)
光伏直流侧:Ucpv=1000 V/1500 V,Iimp ≥ 12.5 kA。
风电场:Iimp ≥ 25 kA,Up ≤ 2.5 kV。
部署:在汇流箱、逆变器交流侧、升压站均需安装 SPD。
地凯科技一级浪涌保护器
作为防雷系统的第一道屏障,不仅能够泄放直击雷电流,也能有效防护感应雷击带来的强能量冲击。但由于其残压和响应时间的限制,仅靠一级SPD不足以全面抵御高频瞬态干扰,必须与二级、三级SPD协同,才能形成完整的分级保护体系。
在选型时应重点关注:
冲击电流 Iimp ≥ 12.5 kA(国标强制要求)
电压保护水平 Up ≤ 2.5 kV
配合SCB后备保护器使用
根据行业特点选择合适参数(数据中心、轨交、石化、新能源均有差异化需求)
只有严格按照国标参数与工程实践部署,才能真正实现对感应雷和直击雷的全方位防护,保障电力系统和设备的安全运行。
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