在建筑配电、工业生产、数据中心及新能源系统中,雷电感应过电压、雷电流侵入和电网操作过电压,都可能造成设备绝缘损坏、控制系统故障甚至停电事故。安装电涌保护器(SPD),是低压配电系统内部防雷的重要措施。其中,1+2类组合型SPD以及1P、1+NPE、3P、3+NPE等不同结构,直接关系到防护效果和配电安全。
1+2类SPD又称T1+T2组合型电涌保护器,是同时满足Ⅰ级和Ⅱ级试验要求的组合型产品。
Ⅰ级试验(T1)主要考核SPD承受部分雷电流的能力,采用10/350μs电流波形,以冲击电流Iimp(kA)表示;Ⅱ级试验(T2)主要考核SPD承受感应雷及操作过电压的能力,采用8/20μs波形,以标称放电电流In和最大放电电流Imax表示。
相较于单独的T2型SPD,T1+T2产品能够在建筑物电源入口处同时承担部分雷电流泄放和后续浪涌限制任务,适合需要兼顾两类防护要求的配电场所。
选型时不能只看通流量,还应核对最大持续运行电压Uc、电压保护水平Up、Iimp、In、Imax、短路耐受能力及后备保护配置。上述参数应以产品检测报告和实际系统设计为准。1P型SPD仅设L-PE保护通道,适用于单相TT系统中相线对地的共模泄放;但TT系统的中性线同样存在对地电位浮动,因此1+NPE配置才是单相TT或TN-S系统的完整方案——L-N模块承担差模,N-PE模块(通常为放电间隙)承担中性线对地的共模泄放。三相场景同理:3P型用于TN-C系统,三只模块接于L1/L2/L3与PEN之间;一旦系统为TN-S或TT,N与PE在SPD安装点之后分开,就必须在N-PE之间增设放电间隙,形成3+NPE结构。
二、地凯科技1P、1+NPE、3P、3+NPE有什么区别?
这些标识主要表示SPD的极数和保护回路结构,不代表防雷试验等级。
1P单极SPD:一个保护模块或保护通路,可根据设计用于相线与PE/PEN或相线与N之间的保护。常用于单相回路或多极组合中的单个保护支路,不能仅凭1P判断其能够完成单相系统的全部保护。
1+NPE:常见单相1+1结构,由L-N保护模块和N-PE保护模块组成。N-PE支路通常采用放电间隙等电压开关型元件,适用于需要兼顾共模、差模保护的单相TT系统,也可用于符合接线条件的TN-S系统。
3P三极SPD:三个保护支路,通常用于三相三线系统,或TN-C系统中三相分别对PEN保护。没有独立的N-PE保护支路,不能直接替代所有三相四线系统的SPD。
3+NPE:常见三相3+1结构,L1、L2、L3分别通过保护模块连接N,再由N-PE模块实现中性线与保护地之间的浪涌泄放。适用于符合接线设计的三相四线TT、TN-S系统。
实际应用中,TN-C系统通常采用相线对PEN的保护结构;TN-C-S系统应根据PEN分开点确定接线;TN-S系统和TT系统则应考虑相线、中性线及PE之间的保护关系。GB 50057-2010附录J还明确了不同接地系统的SPD接线形式,以及TN-S、TN-C-S系统在不同安装位置的保护支路配置。IT系统应根据是否引出中性线和系统绝缘监测要求单独设计。
首先,根据建筑物防雷类别、雷电流侵入路径、配电系统接地形式和设备耐冲击电压确定SPD等级。建筑物总配电入口存在部分雷电流侵入风险时,应按设计配置T1或T1+T2;下级配电箱配置T2;靠近精密设备的位置,根据保护配合需要配置T2或T3。
其次,Uc应满足系统持续运行电压和暂时过电压要求;Up应与被保护设备的冲击耐受电压Uw协调。对于一级SPD,还要依据预计雷电流分配确定Iimp,不能将8/20μs的Imax直接当作10/350μs的Iimp使用。
安装时,SPD通常并联接入被保护线路,并按产品要求配置专用后备保护器或熔断器。接地端应以最短、最直接的导线连接至配电箱等电位端子板或接地母排,不宜单独设置孤立接地极代替系统等电位连接。
建筑楼宇及商业综合体:电源总进线根据雷电风险和线路条件配置T1或T1+T2,三相四线系统按TN-S、TT等接地形式选择3+NPE或其他适配结构;楼层配电箱配置T2,重要电子设备前端配置T3。
工业制造及石油化工:生产配电线路长,电机、变频器和大型开关设备较多,应在总配电入口、车间分配电及关键控制设备端进行分级保护。重点核对Uc、短路耐受能力、工频暂时过电压及后备保护配合。易燃易爆场所还应符合相应防爆和安全要求。
数据中心及通信机房:采用协调保护思路,在建筑电源入口、UPS配电和机柜末端分级配置SPD,重点控制Up,减少雷电浪涌对服务器、交换机和控制设备的影响。同时,RJ45、PoE、光电转换设备及通信线路应根据接口特性配置独立的信号SPD,不能只保护电源线路。
光伏储能及新能源场站:交流侧根据供电系统选择AC型SPD,直流侧则必须使用符合光伏系统要求的专用DC型SPD,按照最大直流工作电压、极性结构、接地方式和安装位置选型,不能用普通交流SPD替代。
SPD能够限制瞬态过电压、泄放浪涌电流,降低雷击和操作过电压造成的设备损坏、绝缘击穿、控制系统失灵及火灾风险。但SPD不能替代接闪器、引下线、接地装置和等电位连接,必须组成完整的防雷体系。
国家标准方面,《建筑电气与智能化通用规范》GB 55024-2022自2022年10月1日起实施,属于强制性工程建设规范。其第7.1.6条明确要求,进出防雷建筑物的低压电气系统和智能化系统应装设SPD;当闪电直接闪击引入建筑物的架空或室外明敷线路时,应选择Ⅰ级试验SPD,并严禁将SPD并联后作为大通流容量SPD使用。