建筑物低压总配电箱SPD设置分析

徐颖 田德宝 王磊 商家丰

摘 要：为了对建筑物低压总配电箱电涌保护器（SPD）的设计安装提供参考依据，确保建筑物低压配线系统安全可靠运行，基于《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010对建筑物低压配电线路防闪电电涌侵入及高电位反击措施的强制规定要求，并结合工作实践，分析不同场合下建筑物低压配电线路总配电箱中SPD的安装类型、参数选型等。实践证明，在建筑物低压电源引入的总配电箱处设置适配的SPD，可有效减少雷电对低压配电系统的危害。

关键词：电气系统；闪电电涌；高电位反击；电涌保护器

中图分类号：P427.32 文献标志码：A

雷击产生的雷电过电压对电气系统极具危害性，在电力系统中，沿输电线路传播的闪电电涌会损坏电气设备的绝缘，造成系统运行故障，甚至引发火灾等安全事故，严重威胁人身安全。近年来，随着建筑物智能化的迅速发展，建筑物内电气系统的防雷保护问题备受关注，并已成为建筑物综合防雷设计的重要组成部分。中华人民共和国国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010[ 1 ]对建筑物防闪电电涌侵入和高电位反击给出了具体的防护措施，尤其是建筑物低压电源引入的总配电箱处，SPD的设置更为强制性条文，必须严格执行。但是在现实中，由于防雷工程设计和施工单位技术水平的参差不齐，导致低压配电系统SPD的设计和安装不规范，尤其是低压总配电箱处SPD的设置不能满足规范强制性要求，未能充分发挥其防护作用，甚至留下安全隐患。

1 闪电电涌侵害机制

电气设备，尤其是需要特殊保护的电气设备，一般都固定安装在建筑物内部，其遭受直接雷击的可能性很小，而雷击电磁效应是危害电气设备安全可靠运行的主要原因。当雷击建筑物、雷击建筑物附近、雷击与建筑物相连的线路和线路附近时，所产生的雷击电磁脉冲通过传导、耦合和辐射等方式沿多种途径侵入建筑物内，危及人身安全或损坏设备[ 2-4 ]。

一般而言，雷电流对电气设备的侵害主要有以下几种途径：

（1）雷击建筑物时，建筑物防雷引下线和接地装置的电位瞬间急剧抬高，引起的反击；

（2）雷击建筑物附近时，由于雷电流的迅速变化在其周围产生瞬变的强电磁场，使电气设备的空间导线回路中感应出高峰值的暂态电动势；

（3）雷击与建筑物相连的线路时，在线路上感应出雷电过电压波并沿线路侵入损坏电气设备；

（4）雷击与建筑物相连的线路附近时，雷击点与线路之间的介质被击穿，在线路上产生雷电过电压并侵入与线路相连的电气设备。

2 低压总配电箱SPD强制规定分析

2.1 第一类防雷建筑物

1）建筑物装设独立的外部防雷装置，室外低压配电线路先架空后埋地引入。在电缆与架空线连接处，应装设户外型SPD，如图1所示，电涌保护器应选用Ⅰ级试验产品，其电压保护水平UP≤2.5kV，每一保护模式冲击电流Iimp≥10kA；如无户外型SPD，应选用户内型SPD，其使用温度满足安装处的环境温度，且应安装在IP54箱内。

2）接闪器直接安装在建筑物上。若室外低压配电线路先架空后埋地引入或全线采用电缆直接埋地敷设时，首先应在电缆与架空线连接处安装Ⅰ级试验的SPD，且应满足2.1中第（1）条之规定。

此外，在建筑物电源引入的总配电箱处，也应装设Ⅰ级试验的SPD，其电压保护水平UP≤2.5kV，每一保护模式冲击电流值Iimp无法确定时，应满足Iimp≥12.5kA，如图2所示。

2.2 第二、三类防雷建筑物

1）当第二、三类防雷建筑物在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱、总配电柜处装设Ⅰ级试验的SPD，其每一保护模式的冲击电流值Iimp，当无法确定时，应满足Iimp≥12.5kA，电压保护水平UP≤2.5kV。

2）当Yyn0或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙时，除变压器高压侧应装设避雷器外，还应满足：

①在低压侧配电屏上，当有线路引出本建筑物至其他有独自接地装置的配电装置时，如图3所示，应在建筑物低压侧母线上装设Ⅰ级试验的SPD，其每一保护模式的冲击电流值Iimp，当无法确定时，应满足Iimp≥12.5kA，电压保护水平UP≤2.5kV。建筑物B应在低压电源引入的总配电箱处装设Ⅰ级试验的SPD，其每一保护模式的冲击电流Iimp≥12.5kA，电压保护水平UP≤2.5kV。

②在低压侧配电屏上，当无线路引出本建筑物时，应在母线上装设Ⅱ级试验的SPD，其每一保护模式的标称放电电流In≥5kA，电压保护水平UP≤2.5kV，如图4所示。

3）几种典型的低压总配电箱（柜）处SPD设置。

①普通厂房类

图5中所注SPD，其应满足：SPD选用Ⅰ级试验产品，UP≤2.5kV，Iimp

≥12.5kA（无法确定时）。

②普通住宅类

普通住宅类配电情况如图6所示，图中所示SPD均应选用Ⅰ级试验产品，UP≤2.5kV，Iimp≥12.5kA（无法确定时）。

③普通商业、办公类

变配电间设置Yyn0或Dyn11型配电变压器时，变压器高压侧应装设避雷器，低压侧配电屏SPD的设置，应按照2.1第（2）条进行设置。

3 结语

SPD的选型是综合防雷设计中不可或缺的一个重要环节，科学合理的设置SPD即能确保被保护设备免受雷击侵害，又能做到经济有效。只有合理的设置SPD才能将雷害减轻到最低限度，使其发挥最大的作用。

参考文献：

[1] GB50057-2010，建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

[2] GB/T 21714.1-2015，雷電防护 第1部分：总则[S].中国标准出版社，2015.

[3] GB/T 21714.2-2015，雷电防护 第2部分：风险管理[S].中国标准出版社，2015.

[4] GB/T 21714.4-2015，雷电防护 第4部分：建筑物内电气和电子系统[S].中国标准出版社，2015.

作者简介：徐颖（1984-），男，汉族，河南商丘人，助理工程师，从事防雷检测工作。