电源SPD连接线对防雷效果影响的分析

电源SPD连接线对防雷效果影响的分析

欧阳勇

（四川省南充市防雷中心，四川南充637000）

摘要：由于电源SPD接线长度设计、施工不规范，导致某级SPD不启动或由于在雷电主频λ/4及奇次倍谐波上谐振，阻抗无穷大，导致电源SPD不能正常工作，起不到防护作用。本文通过对电源SPD接线长度规定变化原因的分析，以引导设计、施工人员按现行规范执行电源SPD接线截面积要求，既保证设计、施工质量，又能节约成本。

关键词：电源SPD；雷电感应；接线影响；原因分析

引言

电气设备供电线路对雷电感应要取得良好防护作用，除有完善电涌保护设计和采用质量合格浪涌保护器SPD外，还取决于电源SPD接线规范安装。SPD在并接到电源线路上时，与供电线路连接线称为相线，与接地装置接线端子连接线称为地线。这两段连接线长度和线径设计符合规范要求，电源SPD才能起到保护电气设备良好效果。

1规范关于安装电源SPD接线长度规定

建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2012）第5.4.3条第8款规定：浪涌保护器连接导线总长度≤0.5m。

建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2012）第6.5.1条规定：电源线路各级浪涌保护器(SPD)连接导线应≤0.5m。

2关于电源SPD接线长度规定原因分析

以开关型SPD和限压型SPD能量配合为例，如果防雷施工不规范，安装电源SPD2接地导线过长，雷击瞬间产生冲击暂态阻抗Z。由于阻抗Z，雷击瞬间使电源SPD2设计能量配合遭破坏，可使电源SPD2启动电压增加i3（kV）而不能正常启动。

在防雷施工中，将电源SPD2接地导线安装成BVR16mm2导线，长度L=3m，土壤电阻率ρ=100Ω·m,响应时间t=8μs,BVR导线电阻率ρ1=1.58×10-8Ω/m,其电阻为r=ρ1L/S=4.74×10-8/160×10-8=0.03Ω，雷击电流按40kA计算，分流系数取5，则冲击暂态阻抗Z计算步骤为

冲击暂态分布电感量:

LH=[2ρLOg(2L/d)]×10-7=[2×100×Log(2×3/4.5×10-3)]×10-7=0.62×10-6(H)

冲击暂态冲击电阻量:

R=（ρ/2πL）×㏒(2L/d)=（100/2×3.14×3）×㏒(2x3/4.5×10-3)=16.5(Ω)

冲击暂态阻抗Z:

Z=(LHR/4t+Rr)1/2=[(0.62×10-6×16.5/4×8×10-6)+16.5×0.03]1/2=4.1(Ω)

则在BVR16mm2长度L=3m导线上产生瞬间脉冲幅度为：

u=Z×（i/5）=4.1×(40/5)=32.8(kV)

雷击瞬间由于接地导线3m产生瞬间脉冲幅度有32.8kV,其结果使电源SPD2对地电压升高32.8kV,就是有了退耦元件,电源SPD2对地电压升高32.8kV,无法启动。前一级SPD限制电压进入下一级SPD或直接进入被保护设备，导致下一级SPD或被保护设备损坏。由于施工不规范导致某级SPD不启动或某级SPD被击毁原因之一。

3电源SPD安装接线长度特殊原因

根据建筑物防雷设计规范给出阻抗幅频特性曲线，电源SPD连接线长度λ/4奇数倍与雷电波频谱中主谱波长λ/4奇数倍谐振，谐振阻抗趋于无穷大，电源SPD连接线就失去作用。

当频率为10MHz或30MHz时，电源SPD连接线发生λ/4及其奇数倍谐波产生谐振，谐振阻抗趋于无穷大。建筑物电子信息系统防雷技术规范中有两条规定浪涌保护器连接导线应平直,长度≤0.5m。实际防雷设计因箱式电源SPD安装位置原因，浪涌保护器相线连接线很难做到＜0.5m。施工中设计、施工人员按此条规定实施，难以达到，应引起高度重视。

4实现0.5m原则解决办法

①当采用模块式电源SPD时，用轨道安装,其相线连接线一般易满足＜0.5m，将接地线与40x4扁钢接到配电箱接地排上，可满足电源SPD接地线长度＜0.5m规定。

②当采用箱式电源SPD时，接地线很长。解决办法是用40x4扁钢将接地线接到配电箱接地排上，电源SPD接地线就＜0.5m，达到防雷规范要求。

③采用凯文接线法。凯文接线的一种汇流形式，如果SPD接线距离为零,就是标准凯文接线,凯文接线优点是消灭接线电缆上因雷电流通过时自身寄生电阻电感产生电压降在附加给被保护负载的一种方式,这也是国家国际标准要求的。

5防雷规范中安装电源SPD接线截面积规定

GB50343多次修改连接线最小截面积，规定越来越小。

①《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）中，规定浪涌保护器（SPD）的连接导线最小截面积宜符合表1。

表1浪涌保护器(SPD)连接线最小截面积

由表1、表2和表3可见：同是一个规范，同是一张表，GB50343-2012、GB50343-2009、和GB50343-2004三次修改，相差之大，连接线最小截面积越来越小。表3所示GB50343-2012中表6.5.1浪涌保护器(SPD)连接线最小截面积更小。

6电源(SPD)连接线最小截面积越来越小的原因分析

建筑物由于有防直击雷措施使雷电感应产生感应电流大大减小，内部因建筑钢筋法拉第笼屏蔽作用，使建筑物内电磁场侵入也减弱。电源浪涌保护器(SPD)用于防雷电感应，但由于供电线路遭受直击雷电侵入时，SPD起不到保护作用，不单是SPD被烧毁，甚至危及人身或损坏设备。此种雷电灾害属于直击雷类型，因此，高压供电线路均有避雷线和高压避雷器等雷电防护设施。

机房内防雷感应产生电流小，所以SPD连接线最小截面积也要减小。表1和表2连接线截面积大，对雷电防护作用有充分保障，但要多投入大量成本；其次，国际防雷标准IEC62305-4：2006对SPD连接线最小截面积作变小调整，因此国家规范GB50343-2012也作相应修改。

参考文献

[1]国家标准.建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2012）.2012.12.01施行

[2]国家标准.建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）.2011.10.01施行

作者简介：欧阳勇（1973-），男，汉族，湖南省耒阳县人，大专学历，助理工程师，从事雷电防御工作。