当线路中产生强大的过电压时,当这个值超过SPD的工作电压后,SPD就会启动并把电流泄放至大地。
而由雷击产生的瞬态过电压持续时间很短,不会对SPD造成很大的伤害,相反由于输电线路故障产生的暂态过电压则会持续较长时间,直到人工排除故障才会消失。
所以,暂态过电压一旦超出SPD工作电压,就会使SPD持续处于启动状态,直到SPD失效甚至起火。
因此,需要给SPD配置一个外部脱离装置,在雷电流冲击下不误断;能够分断超过SPD热脱扣能力的工频电流,阻止SPD起火;当SPD出现金属性短路故障时,能够迅速切断SPD电路,避免出现越级跳闸造成电源系统大面积断电。
后备保护器和断路器的区别在哪里呢?
为何保护SPD时,选用后备保护器而不是传统的断路器?
根据GB 50343 5.4.3.8:电源线路浪涌保护器在各个位置安装时,浪涌保护器的连接导线应短直,其总长度不宜大于0.5m(即SPD两端连接线的长度总和不宜大于0.5m)。
图一 断路器的内部结构
如图一所示,断路器用于短路保护的电磁脱扣器为一具有若干匝数的电感线圈,其串联在配电主回路上,由于电感线圈的电感量L在其他因素不变的前提下近似与其匝数的平方成正比,以上图为例, 电磁脱扣器线圈的匝数为12匝,其电感量L比与线圈高等长(近似视为一匝)的单根直导线多出144倍。
换言之,假如线圈高为2cm,则该脱扣器线圈相当于单根直导线长度近3m。因此,断路器和标准所述的“导线长度不宜大于0.5m”相差甚远,不符合标准要求。
同时,SPD过电流保护作为专用脱离器被用在SPD回路,应当具备以下两个基本功能:
① 能耐受雷电冲击电流冲击,即流过雷电电流时不误断。
② 工频电流不大于5 A时,使SPD脱离电源。
根据研究结果以及IEC61643 12: 2008的附录P的资料表明,如果要满足在I类试验的附加负载试验过程中熔断器或断路器不动作,对于Iimp在15kA情况下,熔断器需要选用额定电流至少为315 A,断路器需要选用额定电流为几百安培的MCCB,不利于实际应用中的推广。
如果使用额定电流过小的断路器作为SPD的过电流保护,可能导致在雷电冲击电流下断路器直接误断,导致本应保护的电气设备被损坏;而选用额定电流过大的断路器,在暂态过电压下,SPD持续工作而断路器不断开,导致SPD不断升温至起火。
综上所述,传统的断路器不适合作为SPD的后备保护装置。
为什么后备保护器能够做到在雷电冲击电压下不误动作,同时在产生工频暂态过电压时能切断电流呢?
图二 浪涌后备保护器内部电路图
如图二所示,后备保护器使用并联电路,当产生雷电冲击电流时,电路中的冲击电流时长极短且电流能量极大,会导通放电管来泄放雷电流而不使触头误动;发生工频短路时产生的短路电流相比雷电流的通流时间长,两者的差距达到千倍以上,但是工频短路电流本身的电流相对雷电冲击电流又很小,不足以导通放电管。
因此会从电磁线圈侧导通从而使触头动作,达到了在雷电冲击下不误动作,同时在产生工频短路电流时速断,保护SPD不起火。
综上所述,在防护SPD的时候,我们需要使用后备保护器对SPD进行专项保护。
在选用后备保护器时,不同的产品内部结构会导致产品保护效果截然不同,杭州太阳集团2007网站科后备保护器源头生产厂家,采用主回路脱扣模式,选用钨铜合金触头,能承受高达25KA(10/350us)的雷电流冲击而不脱扣,使设备的防雷措施不中断,3A工频小电流速断,保护浪涌不起火。
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