电涌保护器的选择

电涌保护器

a)动作电压的选择

变压器低压侧的电涌保护器其三相电压为动作电压;U0 = 400V

b)电涌保护器的通信容量选择

首级电涌保护器标称放电电流的选择

GB 50057-94(2000版)和IEC 61312指出:二类保护要求,应按总雷电流150KA(10×350μS波)来考虑电涌保护器选择,按照其建议的雷电流分配方式其中50%即75KA是通过接地系统(水管、铠装电缆外皮或导线的我属保护管等)直接入地;另外50%通过安装在相线和中线上的电涌保护器入地。

当线路无屏蔽时,Iimp =[150 KA×50%]÷4 =18.75KA

当线路有屏蔽时,Iimp =[150 KA×50%×30%]÷4 =5.625KA

次级电涌保护器标称放电电流的选择

依据国标GB 50057-94第6.4.8条:在前级按第6.4.7条要求安装的10/350μs SPD 所得到的电压保护水平加上其两端引线的感应电压以及反射波效应不足以保护距其较远处的被保护设备的情况下,尚应在被保护设备处装设 SPD。且该 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的 80%。根据被保护设备的特性(如高电阻型、电容型)或开路时,反射波效应最大可将侵入的电涌电压加倍。

依据国标GB 50057-94第6.4.9条:当按第6.4.7条和第6.4.8条要求安装的 SPD 之间设有配电盘时,若第一级 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电盘内的设备,应在该盘内安装第二级SPD。后级线路的SPD称放电电流 In的选择应考虑到前级SPD启动后线路残压和其两端引线的感应电压以及反射波效应。

对于本系统采用的非屏蔽电缆线路,次级电涌保护器的每相标称放电电流应大于20KA(8/20μS)。精密设备保护需选用防雷插座,其体积小,可以与设备靠得很近。

3)加油站电源系统设计方案

根据IEC 61312《雷电电磁脉冲的防护》、GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》、GB 50074-2002《石油库设计规范》及GB 50058-92《爆炸和火灾危险环境电力设计规范》中防雷及过电压规范有关防雷分区的划分和各级电源系统雷电及过电压保护要求,针对汽车加油站配电系统的特点,可将其分为三个防雷区分别加以考虑。由于如前所述单级防雷可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大或者保护能力不足引起的设备损坏。因此选用电源系统多级保护,可防范从直击雷到操作浪涌的各级过电压的侵袭。

依据《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷电电磁脉冲;第三节 屏蔽、接地和等电位连接的要求:第6.3.4条及第四节 对电涌保护器和其他的要求:第6.4.7条规定,在LPZOA或LPZ0B区与LPZ1区交界处,从室外引来的线路上安装SPD当线路有屏蔽时,每个SPD的雷电流按雷电流的幅值的30%考虑,汽车加油站为二类防雷建筑物,首次雷电流幅值为150KA,电源线路为非屏蔽埋地的TN配电模式,因此首次直击雷在低压配电线路上每线的分配电流为:在建筑物已安装合格的防直击雷措施后,有50%的雷电流通过引下线流入接地装置,因此每线分配电流为:In =[150 KA×50%]÷4 =18.75KA,按《建筑物防雷设计规范》第六章:第四节:第6.4.7条要求每线标称放电电流不宜小于15KA。同时,依据《建筑物防雷设计规范》第六章:第四节 第6.4.4条及IE C61312《雷电电磁脉冲的防护》第三部分:浪涌保护器的要求,浪涌保护器可以将数万伏的感应雷击过电压限制到4KV以下。

综上所述,应在380V低压总配电箱安装标称通流容量25KA的10/350μs波形的开关型模块式电源电涌保护器,用于整个加油站所有用电设备的第一级电源防护。笔者推荐使用采用多层石墨间隙技术和特殊的材料工艺的10/350μs波形的开关型模块式电源电涌保护器,此类SPD较火花间隙型SPD的优点在于: 1)它的雷电能量泻放能力较强;2)它的脉冲响应时间较火花间隙型SPD短;3)它的脉冲点火电压较火花间隙型SPD低,保护水平小于2000V,而火花间隙型SPD的保护水平等级通常为4000V;4)多层石墨间隙型SPD无工频续流,避免了火花间隙型SPD的续流和灭弧问题,工作状态更稳定。

根据《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第四节,第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器(SPD)的要求及GB 50054-95《低压配电设计规范》第四章的有关规定,依据雷电分流理论,需使用8/20μs波形,通流容量20KA。《建筑物防雷设计规范》第六章对于配电盘、断路器、固定安装的电机等第Ⅲ类耐冲击过压,其耐压为4KV。为防止浪涌保护器遭受雷击后损坏后,电源对地短路,需要在浪涌保护器前安装空气开关作为短路保护装置。

可在潜油泵控制线、潜油泵加油机、税控加油机或一般加油机电源配电箱和营业大厅电源配电箱内分别安装具有防火功能的8/20μs波形通流容量20KA的电源防雷箱,电源线选用耐油性能良好的带塑料护套的RVV型4×2.5mm2绝缘线引入。

根据IEC 61312-3雷电电磁脉冲的防护 第三部分:浪涌保护器的要求,在LPZ2-LPZ3区内,浪涌保护器可将浪涌电压限制到一千多伏,防雷器通流容量为(8/20μs):≥10KA。可在营业大厅计算机管理设备、UPS电源、票据打印设备、加油机数据传输设备及其它精密设备的电源开关处使用插座式电源防雷器。

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