低压配电系统SPD选择应注意的几个问题
1. SPD最大持续工作电压U C
1）TN系统U C≥（U0=220V相电压）
由于GB12325《电能质量供电电压》标准规定220V电网内的正偏差不大于7%，但我国实际电压正偏差往往超过此值，再加上SPD老化等因素，所以规定U C ≥
2）TT系统U C≥（在剩余电流保护器负荷侧，U0=220V相电压）
此种TT系统变电所10kV侧必须为中性点不接地系统。根据IEC标准，为防范TT系统内绝缘击穿事故而规定的过电压允许值和切断电源时间：低压电气绝缘允许承受的过电压为U0+250V，切断时间＞5s。
按此规定低压电气绝缘允许承受的过电压为450V且切断时间大于5s。根据电力行业标准DL/T620-1997相关规定，10kV中性点不接地系统允许最大接地故障电容电流按线路不同情况分别为10A、20A、30A，因线路情况复杂取其中间值20A。当10kV线路发生单相接地故障时接地故障电容电流会流经变电所变压器中性点的接地电阻流回不接地的两相，一般接地电阻不大于4Ω，此时可能产生80V的最大故障电压，使地电位升高80V。低压电气绝缘允许承受的过电压为U0+80V，切断时间＞5s。在此系统中低压电气绝缘允许承受的过电压为300V且切断时间大于5s，同理需考虑1）款中的系数则
U C≥×300=345V≈×U0=341V。由于断路器的额定工作电压均为400V，冲击耐压为6000V，所以SPD可以以四星型接法接在剩余电流保护器负荷侧。
3）TT系统U C≥（在剩余电流保护器电源侧，U0=220V相电压）
此种TT系统变电所10kV侧采用小电阻接地，同时和变压器低压侧中性点接地
共用接地装置。SPD必须为3+1接法。
根据IEC标准，为防范TT系统内绝缘击穿事故而规定的过电压允许值和切断电源时间：低压电气绝缘允许承受的过电压为U0+1200V，切断时间≤5s。当10kV线路发生单相接地故障时接地故障电流可达数百安以至近千安，在变电所接地电阻上产生的电压降将达数百伏以至千伏以上，此时相线和中性线将带此对地暂时工频过电压，其持续时间以数百毫秒计，如仍采用四星型接法，SPD可能被击穿而短路，并被持续数百毫秒的短路电流烧毁，所以SPD必须为3+1接法。接于中性线和PE线之间的NPESPD为开关型（放电间隙），当10kV 线路发生单相接地故障产生的对地暂时工频过电压时，放电间隙可以阻止接于相线和中性线之间的SPD导通，NPESPD只能在更高幅值的雷电冲击过电压的冲击下放电间隙被击穿而导通。这种接线方法可以保护SPD，但是NPESPD需通过1500V持续200ms的试验。这种接线方式在一定程度上提高了U P值，对于后面的敏感设备难免有不利影响。所以规定开关型SPD与后级限压型SPD
之间的电气线路距离必须大于10m。
2. SPD的电压保护水平U p
SPD的作用是将雷电冲击电压幅值降低到所要求的水平，满足配电线路中各种电气设备耐冲击过电压的额定值（见GB50343-2004中表）。对电压开关型SPD指规定陡度下的最大放电电压，对电压限制型SPD指规定电流波形下的最大残压。这里有一个概念需要弄清楚，SPD的U p≠电气设备所能耐受的冲击过电压额定值，而是SPD在雷电冲击电压或冲击电流作用下导通时在SPD两端的最大钳压（也称残压）加上其两端引线的感应电压之和应小于被保护设备的耐冲击过电压值，且不宜大于80%。可用下面的表达式表示：
对限压型SPD 应为（U P +ΔU）≤
对电压开关型SPD应为 U P或ΔU 取其中大的值≤
式中: U P— SPD的电压保护水平（kV）；
ΔU — SPD两端引线的感应电压降，即L ×（di/dt），可按 1 kV/m 计算；
U w—被保护设备耐冲击过压额定值（kV），按GB50343-2004中表选取。
1）以常用的TN-S或TN-C-S为例：
按GB50343-2004中表保护分级A、B、C、D的要求（应注意GB50343-2004的电源系统是TN-S，且均用限压型SPD（8/20μs））参考各SPD制造商的产品样本作如下分述：
⑴ A级标称放电电流
第一级≥80kA、第二级≥40kA、第三级≥20kA、第四级≥10kA。
SPD产品样本中U P值第一级为～、第二级为～、第三级为～第四级为～。
⑵ B级标称放电电流
第一级≥60kA、第二级≥40kA、第三级≥20kA
SPD产品样本中U P值第一级为～、第二级为～、第三级为～。
⑶ C级标称放电电流
第一级≥50kA、第二级≥20kA。
SPD产品样本中U p值第一级为～、第二级为～。
⑷ D级标称放电电流
第一级≥50kA、第二级≥10kA。
SPD产品样本中U p值第一级为～、第二级为～。
3.标称放电电流I n
流过SPD的8/20μs波形的放电电流峰值（kA）。一般用于对SPD做Ⅱ级分类试验。
4.冲击电流I imp（脉冲电流）
是表征开关型SPD的通流容量，一般用于对开关型SPD做Ⅰ级分类试验，波形为10/350μs。这里需要弄清楚冲击电流与标称放电流是有区别的，而在GB50343-2004表中没有区分，只有标称放电流而没有冲击电流。根据GB/《雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统》对于开关型SPD的通流容量是用冲击电流I imp表征。对于限压型SPD的通流容量是用标称放电电流I n表征（波形8/20μs）。另外请注意JGJ16-2008 《民用建筑电气设计规范》第162页，《表配电线路SPD最大放电电流参数》把SPD的通流容量定为最大放电电流（I max）与GB50343-2004表采用标称放电电流（I n）是有矛盾的，一般规定I max=2 I n，如果把I max等同于I n选SPD那SPD的I n肯定是选小了。从JGJ16-2008《表配电线路SPD最大放电电流参数》看，其表中的数值与GB50343-2004表中的数值是一样的，这样就造成把I max= I n，这显然是有问题的，所以选SPD的通流容量还是应该按GB50343-2004表中的数值。
蒋光中编写于
2011-3-24
