民用建筑電氣設(shè)計(jì)中電涌保護(hù)器的應(yīng)用

文/陳仙松 廣東東莞 523000

民用建筑電氣設(shè)計(jì)中電涌保護(hù)器的應(yīng)用

文/陳仙松 廣東東莞 523000

雷擊電脈沖對建筑體具有一定的危害，為了避免雷擊作用影響電子信息設(shè)備的正常運(yùn)行，需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行電涌保護(hù)器的安裝處理，本文對電涌保護(hù)器的安裝選取、施工注意事項(xiàng)等問題進(jìn)行了概述，并提出相應(yīng)保護(hù)措施和應(yīng)對方案，旨在提高防雷設(shè)計(jì)工程的科學(xué)性、合理性。

民用建筑；電涌保護(hù)器；雷擊電磁脈沖防護(hù)；等電位連接

現(xiàn)代社會快速發(fā)展帶動了民用建筑內(nèi)部電子信息設(shè)備的廣泛應(yīng)用，需要引起關(guān)注的是電子信息設(shè)備一般具有電壓低、耐壓水平低的狀況，容易受到電磁脈沖負(fù)面影響，為此在信息設(shè)備的建筑體中，需要充分注重避免雷擊危害的負(fù)面影響，加強(qiáng)雷電電磁脈沖防護(hù)處理控制。電涌保護(hù)器是現(xiàn)代電子設(shè)備防雷保護(hù)的重要部分，簡寫為SPD。國外對該技術(shù)的研究相對較早，但是受成本過高限制，一直未廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段，電子技術(shù)、信息技術(shù)、大型計(jì)算機(jī)的運(yùn)用逐漸廣泛，相關(guān)大規(guī)模集成電路的敏感性逐漸增加，導(dǎo)致過電壓損失增加，從而需要增加SPD的應(yīng)用。

1、建筑體內(nèi)部雷電防范分析

建筑內(nèi)部雷電的引入分為三種方法：第一、直擊雷擊中金屬管后，對應(yīng)雷電會沿導(dǎo)管、導(dǎo)線傳至建筑體內(nèi)；第二、雷電感應(yīng)引起的脈沖，進(jìn)而借助電磁波形式傳入建筑結(jié)構(gòu)；第三、直擊雷在建筑體附件部位，從地網(wǎng)傳入大地，繼而產(chǎn)生幾百伏高的電位，該高電位借助動力系統(tǒng)的接地線、零線等傳進(jìn)建筑體內(nèi)部。

由于直擊雷、電磁脈沖的影響有一定差異，因此其防范手段有所不同。直擊雷主要借助避雷針、避雷網(wǎng)等傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行處理，根據(jù)規(guī)范安裝實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的目的，但是接閃裝置無法全面保證雷擊脈沖感應(yīng)、電涌電流的有效處理，借助電涌保護(hù)器可解決這一不足。

2、電涌保護(hù)器工作原理

放電間隙又稱保護(hù)間隙:它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護(hù)設(shè)備的電源相線L1或零線(N)相連，另一根金屬棒與接地線(PE)相連接，當(dāng)瞬時(shí)過電壓襲來時(shí)，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整，結(jié)構(gòu)較簡單，其缺點(diǎn)是滅弧性能差。改進(jìn)型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。

3、電涌保護(hù)器在電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 選型設(shè)計(jì)分析

電涌保護(hù)器的選擇一般需要從功能、參數(shù)等方面進(jìn)行選取。功能實(shí)用性需要從建筑結(jié)構(gòu)的空間位置、環(huán)境特點(diǎn)等方面進(jìn)行分析，保證功能匹配的電涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，從而起到安全可靠、便捷操作、成本低廉的保護(hù)。參數(shù)選取方面，需要根據(jù)雷電保護(hù)器等級、系統(tǒng)要素、安全控件等進(jìn)行分析。同時(shí)在電涌保護(hù)器的選擇中需要充分考慮端部引線的感應(yīng)電壓作用，避免電涌保護(hù)器有效電壓的負(fù)面影響。工程應(yīng)用中，需要盡量降低電涌保護(hù)器端部電線的長度，同時(shí)滿足截面最小的設(shè)計(jì)原則。

3.2 電涌保護(hù)器的選擇

選擇安裝俊宇防雷區(qū)相關(guān)。一般情況下，在LPZ1與LPZoB區(qū)域的交界處，應(yīng)安裝Ⅰ級試驗(yàn)的電涌保護(hù)器。對于二類及以上的防雷建筑物，應(yīng)選用電壓保護(hù)水平值不大于2．5kV的電涌保護(hù)器;當(dāng)沖擊電流不確定時(shí)，其取值不應(yīng)小于12．5kA;對于三類防雷建筑物的沖擊電流的選擇依據(jù)GB 50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中4．2．4-6與4．2．4-7公式計(jì)算。在LPZ1與LPZ2和更高區(qū)需要安裝電涌保護(hù)器時(shí)，應(yīng)選用Ⅱ級或Ⅲ級試驗(yàn)的電涌保護(hù)器。同時(shí)注意:Ⅱ級試驗(yàn)的電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流不應(yīng)小于5kA;Ⅲ級試驗(yàn)的電涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流不應(yīng)小于3kA，在低壓配電系統(tǒng)中TN接地形式系統(tǒng)的電涌保護(hù)器的保護(hù)模式有“3+1”和“4+0”。

3.3 電子系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代民用建筑中，弱電設(shè)備逐漸呈現(xiàn)為低電壓運(yùn)行的狀況，大規(guī)模集成電路逐漸增多，導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)極易受到過電壓的危害，相應(yīng)電涌保護(hù)器的應(yīng)用價(jià)值逐漸提高。電涌保護(hù)器選擇中需要考慮：工作電壓、頻率、容量、接地狀況等參數(shù)。針對設(shè)備進(jìn)線的電纜設(shè)計(jì)中需要注意下述問題：一類防雷設(shè)備的短路電流一般需要確立為100安，二類為75安，三類為50安。電子系統(tǒng)的進(jìn)線需要借助金屬先進(jìn)行處理。當(dāng)短路電流無法分析確立時(shí)，需要將一類防雷短路電流設(shè)置未2.0安，二類、三類分別選擇1.5安、1.0安。

3.4 通流容量的選擇

通流容量需要依據(jù)SPD系統(tǒng)的功能及相關(guān)任務(wù)進(jìn)行選擇，額定容量一般為幾百至幾千安培。選擇中，在LPZ1、LPZ0交界位置需要進(jìn)行四級分類試驗(yàn)產(chǎn)品的安裝；配電系統(tǒng)中電源側(cè)的SPD一般具有相對更大的通流容量。民用建筑的設(shè)計(jì)中需要對最大幅值進(jìn)行詳細(xì)核算。

3.5 報(bào)警功能的選擇

為了合理監(jiān)測防雷器的運(yùn)行狀況，需要對已經(jīng)發(fā)生損壞的防雷模塊及時(shí)更換處理，保證其適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)控的目的，為此，需要根據(jù)建筑體特定環(huán)境進(jìn)行報(bào)警裝置的設(shè)立。一般在有人值守的環(huán)境中，需要進(jìn)行聲光報(bào)警裝置設(shè)立；無人值守狀況下，選取遙信報(bào)警裝置較為適合；此外，遙信電壓檢測裝置在無人值守環(huán)境適用，具有監(jiān)測電源斷電、缺項(xiàng)等功能。

4、SPD的后備保護(hù)

從電氣安全角度出發(fā)，對安裝在電源相對中或相對低的零部件，為避免短路故障損害，需要在元件安裝前進(jìn)行保護(hù)期間的處理，如熔斷器，以此作為電涌保護(hù)器的后備力量。熔斷器的優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、成本低、分?jǐn)嗄芰Ω撸蝗秉c(diǎn)為熔絲斷路后，無法向相關(guān)管理人員進(jìn)行信號提示，無法及時(shí)更換熔斷體，降低了保護(hù)功能。

斷路器優(yōu)點(diǎn)為：斷開后可避免更換零部件，具有智能化處理的功能，可充分實(shí)現(xiàn)遙控、遙信功能；缺點(diǎn)為：成本高、分?jǐn)嗄芰σ话恪?/p>

綜合斷路器、熔斷器特點(diǎn)，一般民用建筑的電氣設(shè)計(jì)中，前級保護(hù)采取斷路器、后級保護(hù)采取熔斷器為宜。借助SPD、后備保護(hù)元件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果的最終目的。現(xiàn)階段，國際電工組織標(biāo)準(zhǔn)、配合試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)有所差異，為此，對配合系統(tǒng)的最佳取值參數(shù)仍存在一定差異。

[1]朱亮亮,傅永平.電涌保護(hù)器在民用建筑電氣設(shè)計(jì)中的選用[J].現(xiàn)代建筑電氣,2010,6.009.

[2]杜艷萍.簡述電涌保護(hù)器及其在電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2013,39(31):136-137.

[3]王世山,李兆臣.民用建筑電氣漏電保護(hù)器的應(yīng)用[J].工程技術(shù),2010,17.

陳仙松（身份證號5102121974XXXX031X）。