1 前言

　　电源SPD有效保护水平概念的提出，是因为电源SPD生产厂家的产品说明书给出的技术参数是电源SPD保护水平。在防雷施工中，如果不按规范施工。以电源SPD接地线为例，规范规定不宜大于0.5m。如果大于0.5m，在雷闪瞬间，电源SPD保护水平就不是产品说明书给出的技术参数。通过计算可得出的保护水平和产品说明书给出的技术参数大不相同。雷击瞬间，计算的保护水平称之为有效保护水平。有效保护水平满足设备耐冲击过电压额定值，才能在电压保护水平方面实现了电源SPD与被保护设备的能量配合。同时，本文给出电源SPD安装时，实现电源SPD接地线小于0.5m的解决办法。

2 电源系统雷电防护的规范设计 

　　（1）没有屏蔽措施的电源系统的雷电防护措施

　　按参考文献，当没有屏蔽措施的电源系统的雷电防护措施如图1所示。

3 电源SPD的保护水平的因素

　　3.1 电源SPD的保护水平

　　电源SPD的保护水平是电源SPD的残压。影响电源SPD的残压大小与雷电参数的关系式：

          u1=i r di/dt （1）

　　式中：u1—电源SPD的保护水平(即残压)（kv）；

　　i—SPD导通瞬间泄放电流的峰值（kA）；

　　r—SPD导通瞬间的内阻（Ω）；

　　di/dt—SPD导通瞬间泄放电流的上升的陡度.

　　由式（1）可知：电源SPD的残压有三种因素其大小。SPD导通瞬间泄放电流的峰值、SPD导通瞬间泄放电流的上升的陡度和SPD导通瞬间的内阻。

　　根据电源SPD生产厂家给出的指标，以电源电涌保护模块为例，当标称放电电流in=40kA(8/20μs)，其电源SPD的保护水平　　　　up=1.2kV.

　　3.2 电源SPD的有效保护水平

　　电源SPD的有效保护水平与雷电参数的关系式为：

　　u2=i r di/dt u3

　　式中：

　　u2—SPD的有效保护水平（kV）；

　　u3—SPD导通瞬间泄放电流的峰值在接地导线上产生的瞬间电压幅度（kV）.

4 电源SPD的有效保护水平的计算

　　4.1 电源SPD2接地导线长3m有效保护水平的计算[2]

　　供电系统多级防护能量配合有了正确设计，并不能保证在雷击瞬间多级SPD正常运作，和施工规范安装有直接关系。以开关型SPD和限压型SPD之间能量配合为例（见图2）。

　　如果防雷施工不规范，安装电源SPD2接地导线过长，在雷击瞬间产生冲击暂态阻抗Z.由于阻抗Z的存在，雷击瞬间使电源SPD2设计的能量配合遭到破坏，可使电源SPD2的启动电压增加了Z 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16 mm2 BVR导线长度L=3m，地阻仪测试线长度L1=25m土壤电阻率р=50Ω?m，响应时间t=8μs,BVR导线电阻率ρ1=1.58×10-8Ω/m,S=16mm2=160×10-8m2,其电阻为r=ρ1 L/S=1.58×10-8×3/160×10-8=4.74×10-8/160×10-8 =0.03Ω，末级电源SPD2雷击电流按40kA计算，三相电源SPD2分流系数取5(IEC61312-1-1995<雷电电脉冲的防护>给出雷电流TN制泄放雷电流的分流系数为5)，则冲击暂态阻抗Z计算步骤为:

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　　冲击暂态分布电感量:

　　LH=[2ρLOg(2L/d)]×10-7 （2）

　　=[2×50×Log(2×3/4.5×10-3)]×10-7

　　=0.31×10-6(H)

　　冲击暂态冲击电阻量:

　　R=（ρ/2πL）×log(2L/d) （3）

　　=（50/2×3.14×25）×log(2×3/4.5×10-3)

　　=0.99(Ω)

　　冲击暂态阻抗Z:

　　Z=(LHR/4t Rr)1/2 （4）

　　=[(0.31×10-6×0.99/4×8×10-6) 0.99×0.03]1/2

　　=0.2(Ω)

　　则在16mm2 BVR长度L=3m的导线上产生的瞬间脉冲幅度为：

　　u2=Z×（i/5）=0.2×(40/5)=1.6(kV)

　　可见，根据被保护设备所处界面位置和设备耐冲击过电压额定值选择电源SPD，需使其有效保护水平小于机房内用电设备耐冲击过电压额定值1.5kV。而雷击瞬间由于接地导线3m产生瞬间脉冲幅度高，电源SPD有效保护水平位1.6kV,在电压保护水平方面上就没有满足实现了电源SPD与被保护设备的能量配合。

　　如果电源SPD接地线更长、线径更细电源SPD有效保护水平位更高，在电压保护水平方面上就更不能满足实现了电源SPD与被保护设备的能量配合。 1/3 123下一页尾页