DEHN变电站低压防雷解决方案

北极星智能电网在线讯:变电站低压供电系统的电涌保护

2015年9月，IEC 60364-4-44和IEC 60364-5-53的发布使得电涌保护装置（SPD）的使用变成强制要求。这一要求对所有商业和工业设施具有普适性。一般来说，电涌保护装置要安装在设施的进线处（在进入建筑物的入口附近）。比如，变电站的主配电盘（MDB）/低压主配电。在MDB/低压总配电中，必须有一个SPD来防止共模干扰（有源线对地）。为了防止雷击电流和开关过电压的损害，具有外部雷击保护的建筑也必须有雷电流电涌保护器。考虑到放电能力、短路承受能力和电流熄灭能力，在主配电盘（MDB）/低压主配电中应当使用复合型1级 SPD作为雷电流电涌保护器。

此外，在变电站的直流屏，交流屏中也必须装配SPD来防止类似的共模干扰。

表1：PVC绝缘导线的截面积取决于额定放电电流、雷击电流和主电源电流相关的最大5s的l2t值。

在这里，我们只需区分自带集成熔断器的SPD（图1）和需要外部后备保护熔断器的SPD（图2）。在使用后备保护熔断器时，在达到SPD的 Iimp（10/350 μs）或In（8/20 μs）之前，所应用的过电流保护装置不能跳闸。gG熔断器的时间电流特性被用作过电流保护装置的参考值。如果SPD的上游有一个断路器，其特性必须与最大允许的gG保险丝的特性进行比较（表1）。由于系统的实际承受的电压水平也与由连接线和外部过流保护装置上的电压降有关，因此带有集成保险丝的SPD具有优势，因为其保护水平（Up）已经考虑了保险丝上的电压降（图3）。

图1：DEHNvenCl作为复合型电涌保护器(最高≤1.5KV) 带集成SPD保险丝保护。

图2：DEHNbloc 模块作为一个协调型电涌保护器(最高≤2.5KV)，带外部SPD熔断器保护。

图3：DEHNvenCl作为复合型电涌保护器，带有集成的熔断器保护。

如果主配电盘（MDB）/低压主配电中的SPD不能达到所需的电流泄放，则需要在下游配电板中增加2级和3级SPD。这些SPD必须是相互能量协调的（图4）。如果SPD和需要保护的电气设备（如后续的配电板、终端设备）之间的电缆长于10米，需要采取额外的保护措施。SPD的保护等级Up不应超过相关电气设备的额定冲击耐受电压等级的80%。其原因是在连接线上（最长为0.5米）产生的电压降（U=L∙di/dt）（有源导体到SPD，再从SPD那里到PE/PEN导体）（图5）。不过，从SPD到主/接地母线的等电位连接导体。如果选择了与SPD电压保护水平无关的连接方式，即串联连接（图6），或者如图3所示，使用带有集成后备保险丝的SPD装置时，就不需要考虑这个问题。

图4：电涌保护器的能量配合。

图5：总长度小于0.5米时，冲击耐受电压按照80%计算，仍能保护设备。

图6：主配电板上的DEHNventil，其双端子之间的负载电流为125A。

由于相关横截面积（16-50 mm²）的圆形导线的电感量约为 1 μH/m，假设脉冲电流为 10kA 8/20 μs，电压降约为 1 kV/m。这意味着在一个额定脉冲耐压为4kV的主配电板上，可以连接一个DEHNventil（Up=1.5kV），其电缆长度约为1米（图7）。当计算高于或低于 25 kA 8/20 μs 的值时，电缆长度应线性减少或增加（表 2）。这里需要注意的是，1级电涌保护器的保护水平，不能用于额定冲击耐受电压较低的电气设备时，必须增加保护水平较低的SPD来保证（图8）。