防雷中经常提到要做好级间配合,

防雷中经常提到要做好级间配合,

目前,我们在考虑低压配电系统的过电压防护时,一般采用多级保护,这里面存在着一个前级保护和后级保护如何配合的问题,我们不妨用行波理论来分析一下.
在低压配电系统的过电压保护中,通常第一级采用放电间隙,以泄放大的雷电流；在第二级采用限压元件,将残压控制在设备的冲击绝缘水平以下.由于限压元件的响应时间较快,一般为25ns左右,而放电间隙的响应时间则比较慢,约为100ns.那如何才能保证第一级保护比第二级保护先动作,以泄放大的雷电流呢?
我们来做一个计算：雷电侵入波沿着电力电缆侵入,首先到达放电间隙,由于放电间隙有响应时延,侵入波将继续向前行进,我们应该保证的是在侵入波到达限压元件之前让放电间隙动作.
波在电缆中的传播速度为V=1.5×10[8]m/s,放电间隙的动作响应时间T为100ns,限压元件的响应时间为25ns,那么,波在这个时间差（100－25）ns内向前行进的距离S为：
S=V * T=（1.5×10[8]m/s）×（75×10[-9]s）=11.25m
也就是说,如果第一级保护器件和第二级保护器件之间的距离（电缆）大于11.25m,就能够保证前级保护先动作,从而达到将大的雷电流先泄放掉的目的.由于防雷器件的实际响应时间有一定的误差,故应将前、后级保护器件间的距离考虑得更长一些,15m是比较合适的.如果前后两级保护均为限压型器件,响应时间均为25ns,但考虑到其实际响应时间的误差（可假定为25ns）,那么为了保证前级先动作,则两级保护间的距离应该为：
S=V * T=（1.5×10[8]m/s）×（25×10[-9]s）=3.75m
在国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）中,第6.4.11条规定“在一般情况下,当在线路上多处安装SPD且无准确数据时,电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m,限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m.”；另外,在信息产业部行业标准《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》YD／T 5098-2001中,第3.7.8条规定“当上一级SPD为开关型SPD,次级SPD采用限压型SPD时,两者之间的电缆线间距应大于10m.当上一级SPD与次级SPD都采用限压型SPD时,两者之间的电缆线间距应大于5m.”根据上面的计算,电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不小于10m似乎稍嫌小了些,而限压型SPD之间的线路长度不小于5m则是合适的.
在实际的工程中,有时很难保证第一级保护器件（间隙型）和第二级保护器件之间的距离（电缆）大于15m,因此,我们经常采用集中电感来等效这个距离.这个电感的电感量为多少才合适呢?我们也可以计算一下：导线的L0≈1.6×10[-6] H/m,为了等效15m长导线分布参数的电感量,集中电感应为：
L = L0×S =1.6×10[-6] H/m×15m = 24μH
也就是说,我们可以用电感量为24μH的集中电感来等效15m长的导线.如果前后两级均为限压型器件,按国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）和信息产业部行业标准《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》YD／T 5098-2001的规定,两级间的距离应大于5m.若用集中电感来等效,则电感量应为：
L = L0×S =1.6×10[-6] H/m×5m = 8μH
行进波遇到电感将发生折、反射,从能量的角度出发,一部分能量被反射回去,那么折射过来继续前进的能量必然会减小.同时,电感能够使侵入波的波头陡度降低,这也是对过电压保护有利的一个因素.