主配电网中的电涌保护器 安装不当的电涌保护器会给开关设备的规划方和安装方带来责任风险。连接电缆过长往往会导致问题。了解如何正确安装并实现所需的电缆长度。
大型电气系统通常配备独立的馈电变压器。配备微型断路器且电流高达7,000 A的主配电安装在低压侧。在这些配电网络中，必须按DIN VDE 0100-443标准配备电涌保护器。
在从下方馈电和顶部或中间配备汇流条系统的配电网络中，电涌保护器通常安装在微型断路器上方。此时，接电板可为电涌保护器和必要的备用保险丝提供充足的空间。
由于需要跨越的距离较远，连接电涌保护器的电缆也变得过长。L1、L2和L3安装在顶部或中间，而PE、N和PEN导轨位于下方时，汇流条路径自然会出现这种问题。这不仅仅是美观的问题：过长的电缆会使开关设备中的电压保护水平升高，从而无法提供充分的保护。
安装时需要考虑到哪些因素？
开关设备中的电压保护水平
1. 电缆长度和电压保护水平的详情介绍
电涌保护器的连接，特别是电缆长度，对开关设备中的有效电压保护水平具有重大影响。
因此，DIN VDE 0100-534规定了相位与PE之间最大电缆长度为0.5 m。
开关设备中的整体有效电压保护水平
以直线方式安装1 m长的导线，在脉冲电流为10 kA (10/350 µs) 时，压降约为1 kV。
ΔUL = (-) L ∙ di/dt
L = 1 µH/m
ΔUL = 1 µH ∙ 10 kA / 10 µs = 1 kV
估算整体有效电压保护水平时，必须考虑此压降。
连接电缆上的压降可快速达到高于SPD电压保护水平的数值。然而，这一因素常常被低估。
2. 估算有效电压保护水平
令电缆的长度低于0.5 m，这一点颇具难度，且在大型开关设备中尤为不易。
另外，您也可以单独估算系统中的有效电压保护水平。这听起来似乎有些复杂，但实际并非如此。实际上，此项估算建议在大型开关设备上进行。
为了估算有效电压保护水平，您必须知道并了解保护对象。明确定义保护对象：为了能够充分保护设备，有源导线与保护导线之间的电压保护水平Up 在任何情况下均不能超过待保护设备所需的额定过电压Uw。
这就意味着，有源导线与保护导线之间的电压不得高于所使用设备的介电强度或耐电强度。其中也包括控制柜。
另外，设备的耐电强度由额定过电压Uw确定。设备可按过电压等级分类。
适用于230/400 V网络的过电压类别
有源导线与PE（接地）之间的目标额定过电压Uw。
| 额定过电压 | 设备 | |
|---|---|---|
| 过电压类别 | ||
| IV | 6 kV | 具有极高额定过电压的设备，例如电表、波纹控制接收器 |
| III | 4 kV | 具有高额定过电压的设备，例如配电板、交换机、插座 |
| II | 2.5 kV | 具有正常额定过电压的设备，例如家用电器、工具 |
| I | 1.5 kV | 具有低额定过电压的设备，例如敏感的电子设备 |
就电气系统而言，您只需确保其有效电压保护水平低于额定过电压Uw，
这一目标不难实现。在大型配电网络中，所有设备通常都达到过电压类别III，有时甚至会达到过电压类别IV。这意味着，400 V网络的设备抗电涌能力达到4 kV或6 kV。
3. 连接电缆上的压降
以直线方式安装1 m长的导线时，10 kA的脉冲电流（10/350 µs）会产生约1 kV的压降。SPD并不总是使用电缆连接。在大型开关设备中，通常安装铜质导轨， 导轨的几何形状使其电感比电缆更低。
几何形状对电感的影响也同样适用于安装板。安装板的电感远低于电缆，因此脉冲电涌电流产生的压降大幅降低。但是需注意：切勿忽略安装板上的压降，务必确保将安装板纳入考虑范围。
电流变化di/dt决定连接电缆上的压降。直线安装1 m长的导线时，10 kA的脉冲电涌电流 (10/350 µs) 会产生约1 kV的压降。但每个位置放电容量达25 kA、合计高达100 kA的I类SPD通常用于大型开关设备中，即达到规范文档中所述10 kA数值的10倍。10倍di/dt可产生10倍压降。这意味着1 kV可迅速变成10 kV。
压降取决于各种脉冲电涌电流连接的几何形状
您可使用此表格大致确定电气系统中的整体电压保护水平。借助精确的指定数值，便足以确认连接的实际尺寸。
| 10 kA | 25 kA | 40 kA | 75 kA | |
|---|---|---|---|---|
| 任何横截面的圆形导线 | 1.0 | 2.5 | 4.0 | 7.5 |
| 30 x 2 mm铜扁平电缆 | 0.9 | 2.3 | 3.6 | 6.8 |
| 30 mm铜导轨 | 0.9 | 2.3 | 3.6 | 6.8 |
| 60 mm铜导轨 | 0.8 | 2.0 | 3.2 | 6.0 |
| 100 mm铜导轨 | 0.7 | 1.8 | 2.8 | 5.3 |
| 120 mm铜导轨 | 0.7 | 1.8 | 2.8 | 5.3 |
| 钢板 | 0.4 | 1.0 | 1.6 | 3.0 |
| VA不锈钢板 | 0.3 | 0.8 | 1.2 | 2.3 |
配备备用保险丝的开关设备中的电压保护水平
备用保险丝对电压保护水平的影响
要计算电气系统中整体有效电压保护水平，线路导线（接线点A）与保护导线（接线点B）之间所有连接部件的部分电压必须加到SPD实际电压保护水平。此时，还必须考虑到备用保险丝的电缆路径。
不应低估连接备用保险丝的电缆路径。此外，1型 SPD的备用保险丝的额定数值也相应较高。为了确保每个位置都能安全承载25 kA的额定电涌电流而不跳闸，NH保险丝的额定电流必须为315 A。这只能使用至少NH2保险丝，其尺寸相当大，在控制柜中会占用额外的空间。
如上所述，相线（接线点 A）与保护导线（接线点 B）之间所有连接部件的局部电压必须加到电涌保护器(SPD)实际电压保护水平上。
我们在以下三个示例中完成了此项计算。
相应线缆上的压降数据取自“几何结构决定的压降”图表。
FLT-SEC-HYBRID 位于断路器上方
1. 安装：位于断路器上方
安装位置位于接地安装板的断路器上方，接地安装板距离下方PEN导轨较远。
注意：
直接用电缆将保护装置连接到PEN导轨上，通过安装板并联。这样连接不会提高SPD组合的电压保护水平，但由DIN VDE 0100-534予以规定。
有效电压保护水平，示例1
在电压保护水平为8.2 kV时，无法为230/400 V网络中的开关设备提供IV类过电压防护。
| 长度，单位cm | 部分电流，单位kA | 压降，单位kV | |
|---|---|---|---|
| 从SPD到安装板的PEN连接 | 15 | 75 | 1.1 |
| 通过安装板的PEN连接 | 115 | 75 | 3.5 |
| 从安装板到PEN导轨的PEN连接 | 15 | 75 | 1.1 |
| L1-L3连接 | 40 | 25 | 1.0 |
| SPD（电压保护水平） | - | 25 | 1.5 |
| 整体电压保护水平 | 8.2 |
FLT-SEC-HYBRID在主配电网络中的应用
2. 安装：位于断路器下方
SPD安装在断路器下方。
采用这种安装方式，到保护导线的距离相对较短。
有效电压保护水平，示例2
在电压保护水平为4 kV时，可为230/400 V网络中的开关设备提供III类过电压防护。
| 长度，单位cm | 部分电流，单位kA | 压降，单位kV | |
|---|---|---|---|
| 从SPD到PEN导轨的PEN连接 | 20 | 75 | 1.5 |
| L1-L3连接 | 40 | 25 | 1.0 |
| SPD（电压保护水平） | - | 25 | 1.5 |
| 整体电压保护水平 | 4.0 |
计算电压保护水平
3. 安装：位于断路器下方
使用经过优化的PEN连接，SPD安装在断路器下方。
示例1和2清晰地展示了优化电压保护水平时，应重点关注从SPD到PEN导轨的连接。此连接越短，电压保护水平越出色。在示例1和2中，PEN连接的影响比有源导线L1、L2和L3的影响大三倍。
除使用一根电缆连接PEN导轨以外，还可以为每个位置使用单独的电缆，即使用三根电缆。在这种情况下，流经电缆的部分电流仅为25 kA，而非75 kA。相应地，压降也仅为三分之一。
有效电压保护水平，示例3
在电压保护水平为2.5 kV时，可为230/400 V网络中的开关设备提供II类过电压防护。
| 长度，单位cm | 部分电流，单位kA | 压降，单位kV | |
|---|---|---|---|
| 从SPD到PEN导轨的PEN连接 | 10 | 25 | 0.25 |
| L1-L3连接 | 10 | 25 | 0.75 |
| SPD（电压保护水平） | - | 25 | 1.5 |
| 整体电压保护水平 | 2.5 |
FLT-SEC-HYBRID在主配电网络中的应用
I类电涌保护器解决方案，采用内置FLT-SEC-Hybrid保险丝，设计紧凑，从而节省成本和电缆长度。
无需单独配备备用保险丝，这就为电涌保护器(SPD)的安装位置提供新的可能性。SPD在后台悄然运行，确保安全。
FLT-SEC-H集无续流放电间隙与抗电涌保险丝于一身，无需单独配备备用保险丝即可使用。短路功率高达100 kA，因此也适用于大功率配电网络。
使用FLT-SEC-H安装的优势 与带单独备用保险丝的安装相比
- [x]节省高达80%的柜内空间
- [x]电缆长度更短，可实现低电压保护水平
- [x]使用可插拔保护模块进行安全系统测试
