关于SPD接地形式的探讨
移动通讯基站电源SPD的应用思考
移动通讯基站电源SPD的应用思考摘要：本文通过对揭西县移动通信基站内部用电设备采取电涌保护器与接地等措施后，很多设备仍然遭受雷击损坏，对SPD间所产生的过电压与等电位关系、各级SPD的选型和能量分配的，以及接地线在高频雷电流作用下产生的过电压及其布置不合理所产生的电磁兼容等问题进行分析，并提出相应的解决措施，以便指导实际工作。
关键词：移动通信基站低压配电SPD级间配合凯文接线引言近年来，电涌保护器（简称SPD）在移动通信基站的应用越来越广泛，尤其在电源部分，C级模块式防雷器已经成为开关电源的标准配置，而B级防雷器（箱）也越来越多地成为移动基站第一级防雷保护的首选部分。
然而在防雷器（箱）性能参数的选择上，以及防雷器的安装使用上，还存在一些不甚明了的地方，故在此拿出来与大家一起探讨，不足和错误之处请各位专家和学者予以指正。
1、对移动通信基站B级防雷器表征波形的选择对于应用在移动基站电源第一级防雷保护的B级SPD是选择开关型，还是选择限压型，一直困惑广大用户，且引起众多生产厂家的争论。
1.1从技术原理和实际使用情况来看。
二者都可以应用在移动基站的第一级防雷保护上，这是和信产部防雷工程标准YDT5098《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》相一致的，在移动基站实际使用中多数用户选择了限压型防雷器。
在信产部标准中规定了直到高山站都可以应用限压型防雷器，但应注意的是：在该标准前面的条款对电源线进入基站的方式以及变压器高低压侧防雷器的安装使用做了严格的规定；从一定程度讲，标准中第一级防雷器的推荐参数和结构选择是建立在执行此条款（即电缆埋地进入局站）基础之上的。
1.2然而现实中由于客观环境和经济投入等原因。
相当数量的基站是采用市电架空直接引入的，这是标准中所不允许的，但又是现实中实际存在的问题。
有两个例子可以为证，一是我们近期在某移动基站的防雷施工过程中，对经常遭遇雷击的基站提出了把架空电源线换成埋地电缆引入基站的解决措施，可对方维护人员却说“我们全地区230个基站全是采用这样的架空线。
基站电源防雷器(SPD)接线方式
普通并联式接线方式与采用凯文式接线方式对设备保护效果的不同
A点为交流配电箱。 B点为机房接地母排。 假设A点到防雷箱的距离为1米，则L1的电感量大约为1uH。 假设防雷箱到B点的距离为5米，则L2的电感量大约为5uH。 开关电源交流输入侧得到的剩余电压（残压）＝L1的残压＋防雷箱的残压＋L2的残压，并不仅仅 是防雷箱的残压。 假设通过防雷箱的雷电流为20KA： 防雷箱的残压为1500V L1的残压＝L1*di/dt＝1uH*20KA/10uS＝2KV L2的残压＝L2*di/dt＝5uH*20KA/10uS＝10KV 则最终开关电源交流输入侧得到的剩余电压（残压）＝2＋1.5＋10KV＝13.5KV。 远远大于防雷箱的1500V电压，也远远超过开关电源2500V的耐压，结果失去了防雷的保护效果， 导致开关电源会因雷击损坏。
基站电源（380V/220V）防雷器 （SPD）接线方式
防雷器图例及接线方式要求
局站防雷接地设计5098-2005第9.2.4条规定
局站防雷接地设计5098-2005第9.2.7条规定，凯文接线会造成供电系统中断要慎用
什么是SD这一名词英语全称是surge protectiye device其译意为电涌保护器，是限制雷电反 击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电压和泄放电涌电流（沿线路传 送的电流、电压或功率的暂态波。其特性是先快速上升后缓慢下降）的器件。 一端口SPD与被保护电路并联，能分开输入和输出端，在这些端子之间设有特殊的串 联阻抗； 二端口SPD有两组输入和输出端子，在这些端子之间有特殊的串联阻抗； 电压开关型SPD在没有电涌时具有高阻抗，有电涌电压时能立即变成低阻抗，电压开 关型SPD常用的元件有放电间隙、气体放电管、闸流管（硅可控整流器）和三端双向 可控硅开关元件。这类SPD有时也称“短路型SPD”； 电压限制型SPD在没有电涌时具有高阻抗但随着电涌电流和电压的上升其阻抗将持续 地减小。常用的非线性元件有压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时也称为“箝位型 SPD”； 复合型SPD是由电压开关型元件和电压限制型元件组成的，其特性随所加电压的特性 可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。 无限流元件的SPD在信息线路中的使用只有一个或数个用于限制过电压的元件，而无 限流元件；有限流元件的SPD在信息线路中使用既有限制过电压的元件，又有限流元 件。 SPD限压元件可分为电压开关型和限压型
关于SPD接地形式的探讨
关于SPD接地形式的探讨摘要：在SPD安装工程中，SPD接地线的安装往往被忽视，如接地线过长、连接方式不合理等。
本文通过计算，指出SPD接地线过长带来的危害，并简单介绍如何通过凯文式接线法及运用多条并联导线等方法解决此类问题。
关键词：SPD 接地线凯文接线法多条并联导线Abstract: in the SPD installation engineering, the installation of ground wire SPD often is ignored, such as grounding line is too long, connecting method is not reasonable, etc. In this article, through calculation, and points out that the SPD grounding line too long brought harm, and simple introduces how to through the Kevin type wiring method and application methods of multiple parallel conductors to solve such problem.Keywords: SPD ground Kevin wiring method more parallel conductors1.引言根据历年雷击灾害统计数据，感应雷引起的雷击事故（电气电子设备损坏或故障）占了事故总数的绝大多数。
而防御感应雷的一个重要手段就是安装SPD。
但是某些用户或工程人员对SPD的理解存在偏差，以为只要装上SPD就可以高枕无忧了，往往容易不重视或忽视SPD接地线的问题，导致安装SPD后雷击事故仍频频发生，多次更换SPD也无法解决，这其实有可能就是SPD接地线的问题在作祟。
SPD的接线方式分析
的寄生电阻电感产生 的电压降的一种接线 方式。
图 ４ 即为标准的 凯文式接线方式， 同 样也可以得出这样的 结果， 即：
Ｕａｄ ＝ Ｕｐ ＝ １ ｋＶ 就 是 说 最 终 加 在 设 备 上 的 电 涌 电 压 仅 为 １ ｋＶ， 小于被保护设备所能耐受的额定冲击电压， 也就保护 了设备。
５ 结论
在有条件的情况下应尽量采用凯文式接线方式， 至少在第二级以后， 尤其是在最末级采用凯文式接 线方式可以取得非常明显的效果。但任何事情都是 要一分为二的， 凯文式接线方式并不是任何情况下 都适合的接线方式。凯文式接线方式的最大不足之 处是在大容量的配电系统中， 由于母线线径较大， 或 是 采 用 铜 排 连 接 ， 而 ＳＰＤ 的 接 线 端 口 有 限 ， 无 法 实 施 有 效 连 接 。另 外 由 于 电 源 线 首 先 要 进 ＳＰＤ 上 端 进线口， 再由进线口引出连接到配电设备上 （ 下端 情况同理） ， 这就不可避免地增加了两个接头， 如果 接头处理得不好， 例如接触不良、接点氧化或松脱 等等， 在电流较大或长时间通电的情况下， 极易导 致接点发热， 轻者导致供电中断， 重者可能造成起 火燃烧等恶性事故。因此， 凯文式接线方式并不是 十全十美的， 在实际运用中， 应把握全局， 合理选 择， 灵活运用， 严格操作， 只有这样凯文式接线方式 才能发挥其应有的作用。
防雷装置中SPD有效连接问题的探讨
防雷装置中SPD有效连接问题的探讨摘要:本文主要根据防雷装置SPD安装实际，首先分析了SPD连接问题的危害性，接着重点阐述了如何凭借凯文式接线法和多条并联导线等相关方法有效处理好SPD的连接问题,从而为SPD安装人员以及防雷安全验收人员在实际工作提供参考。
关键词:防雷装置；SPD；连接问题；凯文接线；引言所谓SPD( 即电涌保护器 )还可称为浪涌保护器及防雷器，在整个防雷工程中发挥着重要作用，能够有效限制瞬态过电压及降低电涌电流。
一般来说，SPD可有效的避免或者减轻雷击对低压电气、电子设备带来损坏，尤其是在低压配电系统装设SPD，能够最大限度地降低雷击对建筑物及其内部电气、电子设备破坏。
近年来，随着社会的不断发展进步以及我国经济水平的不断提高，在各类建筑物内装设电气、电子信息设备逐步增多，但电子信息设备在运行过程中的电压通常较低，且耐压水平也不高，极易受雷电电磁脉冲的冲击而造成破坏，所以社会公众对于电气、电子信息设备防雷保护特别关注，SPD应用愈来愈普遍。
为确保建筑物安全，在实际防雷检测验收工作中验收人员除对直击雷防护措施及雷电电磁脉冲的防护措施进行检测外，还应该高度重视低压配电系统中SPD的安装布设现场检测问题。
在SPD现场检测中不仅需要重视SPD的型号选择以及性能是否适宜,而SPD 的安装工艺是否合理也有为重要。
然而,因为具体条件限制，SPD在安装方面常常没有办法达到标准规范的要求,特别是SPD连接线太长的问题比较明显。
因此，本文重点对防雷装置中SPD有效连接问题分析探讨，从而为安装人员以及检测验收人员实际工作中提供有价值指导依据。
1 SPD连接线太长危害由电路方面分析可知, 1根导线同时会具备电阻、电容依据电感等特性。
在交变电路中,电感部分电压降为导线上压降的重要部分,同时导线的电感伴随着长度的增加而不断增，即长度远超过线形增长。
通常情况下，每米长的直导线(直径处于0.5至2mm 之间)电感大概是一至几个微亨(μH)。
民用建筑低压配电系统I级试验SPD设置探讨
民用建筑低压配电系统I级试验SPD设置探讨随着社会的不断发展，人们对于民用建筑的安全性和可靠性要求越来越高，低压配电系统在其中的作用不仅仅是为各种用电设备供电，同时也要保证设备的安全运行。
为了提高低压配电系统的安全性和稳定性，很多建筑项目在设计阶段都会配置SPD（Surge Protective Device）装置。
本文主要围绕着民用建筑低压配电系统I级试验SPD设置相关问题进行探讨。
一、SPD的作用和类型SPD是一种用于保护电力系统中各种设备、线路不受电压浪涌的高压瞬态干扰而受损的保护装置。
根据不同的使用环境和需求，SPD可分为低压SPD、高压SPD、信号SPD等多种类型。
二、I级试验的意义和操作步骤在民用建筑低压配电系统的安装过程中，为了保证SPD的运行效果和性能可靠，必须进行I级试验。
I级试验是试验SPD 的过零电压波、一次耐压电压等重要指标，以检测SPD是否符合相关技术标准和安全要求。
其具体操作步骤如下：1、在施工过程中，SPD应先装在下游负载设备处，并配备联动互锁保护丝；2、安装完成后需要检测SPD内部电路是否短路；3、按照厂家提供的操作说明，将I级交流干扰电压加在保护器上，并测定其启动电压，以及跟踪测量系统电流和电压；4、对SPD装置进行多次加压测试，增大测试电压的幅值，保持时间逐步减小，使测试电压达到SPD的额定击穿电压，以检验SPD内部击穿电压的强度和效率；5、对测试数据进行记录和分析，判定SPD是否合格，并进行检验证书的签发和使用。
三、SPD配置问题讨论在选择SPD配置时，需要遵守相关技术标准和安全要求。
在此基础上，还需根据不同建筑项目的实际情况，进行合理配置。
以下是几种常见的配置思路：1、独立式配置：SPD独立设置在低压配电系统的进线处，保护整个建筑的用电系统。
其特点是构造简单可靠、维修方便，但成本较高。
2、集中式配置：SPD设置在低压配电系统的主配电室内，针对重要载体进行集中保护。
关于SPD安装若干问题的探讨
关于SPD安装若干问题的探讨关于SPD安装若干问题的探讨田家波1 赵阳2（1山东气象局，2如皋市气象局 226572）〖摘要〗在防雷工程施工中,SPD（浪涌保护器）的安装是非常重要的，如果SPD安装不当或不合理，将导致Up值过大或“二次污染”，本文主要探讨防雷工程实践中SPD安装需要注意的事项及安装技巧。
〖关键字〗防雷施工 SPD安装注意事项引言：浪涌保护器SPD（Surge Protective Device）是系统防雷设计中不可缺少的器件，SPD主要分为电源和信号两个类型，对于SPD的安装在《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004与《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）并未做具体详细的说明，只是要求了SPD的连接线材质与连接长度要求，而实际防雷施工过程中安装还有许多注意的细节与技巧，如果SPD安装不当或不合理，将到将导致Up值过大或“二次污染”，严重时还会导致抬高电位而损坏被保护的设备。
一、SPD连接线的要求防雷工程实际施工中，SPD安装多数都不能满足规范要求，对于电源SPD的连接线应采用绝缘多股铜芯导线，如果为TN-S系统其线L1、L2、L3、N、PE的颜色分别为黄、蓝、红、黑、双色（黄绿相间），如图1所示。
（图1）在安装SPD时应注意不同的位置及类型，其连接导线的要求也不尽相同，要根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004的6.5浪涌保护器及表6.5.1要求严格施工。
导线的连接可以采用线鼻子压接，最好将压接处做热搪锡防腐处理。
二、SPD连接线0.5米原则在GB50343-2004规范标准5.4防雷与接地5.4.1第5条及6.5浪涌保护器第1条及GB50057-94（2000年版）中明确规定浪涌保护器连接导线长度不宜大于0.5米。
然而在实际施工过程中，都不注意连接线长度小于0.5米这一点，因为有的SPD如信号SPD安装在配线架上，其接地线到静电地板下的M型均压带长度肯定超过了0.5米，好的解决办法就是把SPD接地线直接接于配线架上，然后配线架才用16mm2的绝缘多股铜芯导线接与M型均压带或LEB上，对于电源SPD可以将接地线接于空开盒上，空开盒再采用导线接地。
基站电源防雷器(SPD)接线方式
3.3.2 在直流配电系统中分为正极与负极（V+-V-）、正极与 地线（V+-PE）、负极与地线（V--PE）之间等三种保护模式。
注：限压型SPD和具有限压特性的组合型SPD可用于任一保护模式。电压开关型SPD和具有 开关特性的组合型SPD因存 在尚待进一步研究的续流遮断能力及其试验方法问题，不宜在除N-PE外的其它保护模 式中推广使用
是防雷箱的残压。
➢假设通过防雷箱的雷电流为20KA：
➢防雷箱的残压为1500V
➢L1的残压＝L1*di/dt＝1uH*20KA/10uS＝2KV
➢L2的残压＝L2*di/dt＝5uH*20KA/10uS＝10KV
➢则最终开关电源交流输入侧得到的剩余电压（残压）＝2＋1.5＋10KV＝13.5KV。
➢远远大于防雷箱的1500V电压，也远远超过开关电源2500V的耐压，结果失去了防雷的保护效果，
基站电源（380V/220V）防雷器 （SPD）接线方式
2021/10/10
1
防雷器图例及接线方式要求
局站防雷接地设计5098-2005第9.2.4条规定 局20站21防/10雷/10接地设计5098-2005第9.2.7条规定，凯文接线会造成供电系统中断要慎用 2
什么是SPD（SPD介述）
▪ SPD这一名词英语全称是surge protectiye device其译意为电涌保护器，是限制雷电反 击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电压和泄放电涌电流（沿线路传 送的电流、电压或功率的暂态波。其特性是先快速上升后缓慢下降）的器件。
b) 另一种是TT系统，对于TT系统供电方式必须选用3+1模式 的SPD。
以上内容在《通信局站在用防雷系统技术要求和检测方法》 中已经给予了详细讲解，因此不再赘述。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于SPD接地形式的探讨
摘要：在SPD安装工程中，SPD接地线的安装往往被忽视，如接地线过长、连接方式不合理等。
本文通过计算，指出SPD接地线过长带来的危害，并简单介绍如何通过凯文式接线法及运用多条并联导线等方法解决此类问题。
关键词：SPD 接地线凯文接线法多条并联导线
Abstract: in the SPD installation engineering, the installation of ground wire SPD often is ignored, such as grounding line is too long, connecting method is not reasonable, etc. In this article, through calculation, and points out that the SPD grounding line too long brought harm, and simple introduces how to through the Kevin type wiring method and application methods of multiple parallel conductors to solve such problem.
Keywords: SPD ground Kevin wiring method more parallel conductors
1.引言
根据历年雷击灾害统计数据，感应雷引起的雷击事故（电气电子设备损坏或故障）占了事故总数的绝大多数。
而防御感应雷的一个重要手段就是安装SPD。
但是某些用户或工程人员对SPD的理解存在偏差，以为只要装上SPD就可以高枕无忧了，往往容易不重视或忽视SPD接地线的问题，导致安装SPD后雷击事故仍频频发生，多次更换SPD也无法解决，这其实有可能就是SPD接地线的问题在作祟。
2.SPD接地线过长的危害
根据电路理论，任何导体都同时具有电阻、电感和电容。
同样截面的导体，其长度越长电感就越大。
一般来说，每米长的直导线（直径在0.5mm~2mm 范围）电感约为一到几个微亨（μH）。
而在交变电路中，导体的电压降和电流变化速率及导体电感有关。
电感越大，电压降就随着电感呈指数型增大。
雷电流属于高频电流，完全适用于上述理论。
雷电暂态电流的变化很大，能够在接地线微小的电感上产生足够危险的电压降。
在雷电流作用时，保护支路两端的实际箝位电压Uc由两部分组成：
上式中Up为SPD自身的箝位电压，L1、L2分别为SPD两端导线的电感。
假设UP为1.5kV，两端导线长分别为1m和2m。
另据GB/T 21431-2008《建筑物防雷装置检测技术规范》第5.8.1.2.1款规定：“∆U为SPD两端引线上产生的电压，一般取1kV/m（8/20μs 20kA 时）。
”上式可以简化为：
Uc=1.5+1+2=4.5（kv）
也就是说，在这一假设条件下的雷电流过程中，SPD实际提供的电压保护水平是4.5kV,其中SPD接地线造成的电压降就为3kV，是SPD本身箝位电压的2倍。
为了保证SPD能在暂态过电压的作用下及时而可靠地限压，在防雷器的安装说明书和防雷规范中，对于接地线的线径和长度都有明确的要求。
如：GB50343规定:“浪涌保护器连接导线应平直,其长度不宜大于0.5m”；GB 50057规定:电涌保护器的最大箝压加上其两端引线上的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。
实际工作中由于SPD或被保护设备的位置原因，SPD接地线有时很难达到规范的要求。
在这些情况下，我们可以运用一些特别的形式“缩短”SPD接地线的长度。
3. 运用凯文接线法缩短接地线
凯文接线法是将保护支路或保护元件与被保护系统线路的并联连接点尽量靠近保护元件的两引头端来设置。
简单来说，这种做法就是通过合理地延伸系统线路来缩短保护支路的接地线长度。
图1是SPD凯文接线法原理图。
由图可见，SPD连接线及接地线上的电感有一部份从与SPD串联的位置移到被保护设备的电源或信号线上去，这样在保护支路中的电感就可以得到较大幅度的缩小。
图2（a）是一个比较常见的在配电柜中安装SPD的实例示意图。
按照该图中的接地线方法，SPD两端接地线的长度显然不能满足规范要求。
如图2（b）所示，在不改变配电柜内原有元件布置的情况下，用凯文接线法对SPD接地线进行重新布置。
这里将接地干线与SPD的接地端连接后再通过大截面的引线与接地母排相连接，作用仍然是为了避开SPD接地引线电感产生的电压降和由于接地电阻产生的电压降。
以上例子是在比较理想的情况下对凯文接线法的运用，但是并不是所有地方都可以采用该方法，它的最大缺陷是在大容量的配电系统中由于母线线径很大（或采用铜排），而SPD的接线端子容量有限，无法作此种方式连接。
另外，由于凯文接线法不可避免的增加了接头的数量，这就增加了系统因接头故障（接触不良、接点氧化、松脱等）而发生意外的风险。
但是由于该方法不因接线距离造成系统残余电压升高，我们需要根据实际情况选择性地利用。
4.采用多条并联导线泄放雷电流
金属导线的电感主要由导线导体截面的几何形状及导线的长度有关。
对于一段圆形截面的导体，其电感可按下式来估算：
上式中L0为电感（单位：μH），l和r分别为导体的长和半径（单位：m）。
下表为根据上式计算出的不同截面和长度的导线电感，以及估算出在8/20μs、20kA浪涌电压作用下导线电感可能产生的压降：
圆形截面的导体电感主要由其长度H来决定，其半径r对电感影响相对较小（相同长度导线截面由1 mm2增加到10 mm2，电感才下降10%~15%）。
实际SPD安装工程中，当SPD接地线长度确实不能满足要求时，安装人员一般通过增大接地线截面的方法进行弥补，通过上面的分析我们知道用增加截面积的办法来减少接地线上的电压降效果是很有限的。
当由于条件限制不得不通过增加导线截面减少接地线电感时我们可以考虑用另外一种方法代替，即采用多条导线组成并联导线束（相互绝缘）来代替一根粗导线。
这种方法主要有三个优点：
（1）通过多条导线分流，提供多条并联的雷电流泄放路径，减小每条导线上的雷电流负担；
（2）减小等效电感。
以4根10米长的2.5 mm2导线并联为例，在不考虑它们之间的互感的情况下，它们的并联后的等效电感降低为原来的1/4，即
4.635μH。
即使考虑到它们之间的互感，这个数值也要比同等长度的10 mm2导线电感（17.16μH）要小很多；
（3）增加导线的有效通流截面。
在交变电流（雷电流是大电流高频交变脉冲波）的作用下，导体会呈现出集肤效应。
即导体中的电流在截面上的分布不均匀，表现为越靠近导体表面电流密度越大，而导体芯上的电流密度为零。
此种特性随电流交变频率、强度、导线截面积的增大愈加明显。
就是说导线在交变电流情况下呈现出空心状态，可以把它看成一根空心的管子，仅用其管壁来传导电流。
在雷电流的极端条件下，我们可以假定管壁的厚度都是一样的，那么此时导线的有效通流截面就由其截面周长决定。
仍以2.5 mm2导线和10 mm2导线为例比较，4根2.5 mm2导线与10 mm2导线的总截面积一样，但是4根2.5 mm2导线的截面周长和为22.4 mm，而1根10 mm2导线的截面周长为11.21 mm，即有效通流截面仅为前者的50% 。
如果工程条件和投资允许，SPD的接地线可采用多芯聚氯乙烯绝缘或橡胶软线或多芯电缆代替单芯聚氯乙烯绝缘软线作为浪涌保护器的接地线（包括相线、中性线和地线）。
5.结语
SPD的安装虽然是个老生常谈的问题，但是每年还是有不少设备因为SPD 限压水平不够或来不及动作而损坏，因此SPD的接地线问题必须引起我们足够的注意。
现今防雷界如凯文接线法这类的各种新技术、新方法不断涌现。
这也促使我们从事防雷工作的人员通过不断的学习，提高防雷技术，尽最大的努力保障防雷工程质量。
参考文献：
[1]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2004
[2]《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94（2000 版）
[3] 张小青编.建筑物内电子设备的防雷保护.北京:北京电子工业出版社,2002
[4] 梅卫群,江燕如编.建筑防雷工程与设计.北京:气象出版社,2004
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。