電涌保護器在工業供配電系統防雷保護中的應用

郭春微 王宇彪

摘 要：在工業供電系統防雷保護中，很多技術都得到了應用，其中，應用相對較為廣泛的是電涌保護器技術，這一技術的應用可以有效的提高系統防雷的效果，防止系統中的重要設備遭受雷擊的負面影響。本文主要分析了電涌保護器在工業供配電系統防雷保護中的應用，以供參考和借鑒。

關鍵詞：電涌保護器；工業企業；供配電系統；防雷；保護

中圖分類號：TM863 文獻標識碼：A

1 引言

PLC系統在很多領域都得到了非常廣泛的應用，在電力系統運行的過程中，PLC逐漸的取代了傳統的繼電控制系統，這樣的數字式電子設備實際的工作電壓非常小，工作電流更是微乎其微，所以其承受過電壓的能力相對較差，此外，當前電子器件的集成化越來越高，隨之而來的就是其對電壓的耐受能力也越來越差，在這樣的情況下，我們必須要采取有效的措施對系統中的設備加以保護。

2 現代工業企業各電氣設備系統防雷體系的建立

2.1 外部防雷體系

直接雷擊、反擊和侵入波主要是外部雷擊體系的范圍，對這一部分我們通常采用的是接閃器、雷電流引下線和接地裝置共同組成的系統，它也是外部防雷工作正常開展的前提條件。

2.2 內部雷害和防雷系統

2.2.1 雷電過電壓

雷電直接攻擊建筑或者是其附近的位置，雷電流通道的電磁場對建筑的外部以及內部都會存在著非常明顯的空間感應現象，如果建筑物和機房及管線沒有設置屏蔽裝置，就會在建筑物的一些部分出現較大的電場，雖然雷電感應數量級相對較小，但是會對敏感的電子元件構成非常明顯的負面影響，這也是企業經常忽視的一個環節。

2.2.2 操作過電壓

電氣設備操作過程中出現過電壓現象也是十分常見的，在地按感性負載突然中斷使得時候，在電感元件當中的磁場能夠全部釋放，其可以轉化成能量，這樣一來也就形成了一股非常強的電壓。

2.2.3 內部防雷的途徑

首先是等電位聯結。在工業企業運行的過程中，接地系統具有明顯的復雜性，不同的控制設備在接地的要求上也是明顯不同的，為了有效的避免雷擊現象，可以采用等電位聯結的方式，它通常就是將不同的設備用等電位聯結導體或者是電涌保護器合為一體，這樣做主要是為了有效的控制電位差。

其次是屏蔽。在很多工業控制系統運行的過程中都非常重視控制電纜的保護工作，在實際的工作中我們一定要做好屏蔽工作。這種方式是控制電磁干擾的一個最為基礎也是最為常用的方法，它主要是對電子設備所在的系統實施嚴密的保護，但是采用這種方法時，電纜屏蔽層一端接地只能當做是屏蔽靜電的措施，兩端同時接地的時候才能屏蔽磁場。

再次是限壓。在電源線路運行的過程中，對一些相對比較關鍵的位置和信號路線的端口部分應該按照系統運行的要求設置電涌保護器，其能夠限制由于多種因素導致的過電壓現象，如果有需要的話還能進行多級的配置。在不同的防雷措施配置地點當中，電涌保護器是設置在末端位置的，如果前面的一些防雷措施不能很好的起到作用，接地保護設備端口或者是浪涌保護器還能對系統起到保護作用，也成為了設備保護的最后一道防線。

3 電涌保護器的分類及選型分析

3.1 電涌保護器的分類

電涌保護器從工作原理上可以分為兩類：電壓開關型SPD和限壓型SPD。電壓開關型SPD在無電涌時表現為高阻抗，當電涌電壓達到一定值時突變為低阻抗，它的特點是放電能力強，但殘壓較高，通常為2kV～4kV，一般安裝在電源裝置的進線處。限壓型SPD在無電涌出現時為高阻抗，隨著電涌電流和電壓的增加，阻抗連接變小，它的殘壓較低，通常為0.9kV～1.5kV，一般安裝在建筑屋內的電氣回路中，具有逐級限制電涌的功能。

3.2 電涌保護器的選型原則

3.2.1 限制電壓Up

對電涌保護器選擇的過程中，其應該充分的滿足（Up+△U）≤0.8Uw。

3.2.2 持續電壓

電涌保護器在應用的過程中應該充分的滿足絕緣耐擊穿的過電壓最小值，其應該按照表1的需求去做好選型工作。

3.2.3 級間距離

電壓開關型的電涌保護器和西安雅興的電涌保護器級間的距離應該在10m以上，限壓型的電涌保護器和終端限壓型的電涌保護器的級間距離一定要在5m以上。

3.2.4 信號通訊保護

通訊信號的電涌保護器主要是由低壓氣體放電管、鉗位二極管以及暫態抑制二極管構成，按照保護信號的類型考慮。帶寬、阻抗和工作電壓都是我們需要著重考慮的主要內容。標稱導通電壓一般是工作電壓的1.2～1.5倍，響應的時間應該在10ns之內。在插入損耗方面，如果頻率設定在300Hz的時候，其數值不能超過0.2dB，如果頻率在300Hz以上，其數值一定要在0.5dB之內。

4 連接電涌保護器上端短路保護器件選擇及其連線的選擇

4.1 電涌保護器的上端短路保護器件選擇

電涌保護器在連接的過程中應該有斷路器、熔斷器的負載端一側，通常我們應該按照不同的要求選擇不同的保護方式和不同的保護器件型號及規格，如果線路運行的過程中，其負載已經超過了100A并且處于持續狀態的時候，就應該在避雷器上安裝短路保護器件。從而使其能夠得到有效的保護。

4.2 電涌保護器選擇的其他技術要求

首先其最大的放電電流應該在周密的計算之后予以確定。其次是殘壓的數值一定要在設備耐受電壓之內，同時在選擇電壓的時候一定要按照建筑物防雷標準和規范去設定。第三是電涌保護器響應的時間也有著十分嚴格的要求，一般情況下，對第一級的要求是一定要在100nS之內，對二級的要求是要在50nS之內，對三級的要求是一定要在25nS之內。

5 防雷保護概述

5.1 直擊雷防護

直擊雷防護通常就是有效的防止雷電直擊在建筑物或者是電氣網絡當中，直擊雷防護技術通常就是保護建筑物自身不受雷電的損害，這樣也就能夠十分有效的減少雷擊的影響，使雷電能夠直接導入到大地當中，同時它也成為了防雷體系當中非常關鍵的一個組成部分。

直擊雷防護技術通常就是采用避雷針、避雷帶以及避雷網為主要的工具，其中避雷針是避雷工作中十分常見的一個防雷保護裝置，當雷云放電接近到地面的位置時，電場會出現非常大的變化，在避雷針的頂端，形成局部的電廠強度相對處于集中或者是密集的狀態，這樣一來就會對雷電先導放電的發展方向產生非常重大的影響，這樣也就使得建筑物能夠受到保護，防止雷擊危害。

5.2 接地

接地是一種有意的或者是非有意的連接，因為這種連接能夠使得電路或者是電氣設備連接到大地或者是代替大地的某些導電體，如果從定義的角度上來說，其主要有人工接地、自然接地兩種形式，如果從工作的性質上來劃分，其通常可以分成保護接地、工作接地兩種類型。

接地系統通常是借助平衡阻值、結構以及相互之間的配合等諸多因素來釋放出直擊雷或者是雷電脈沖，這樣就使得沉積在設備上的靜電以及電力短路的情況得到顯著的改善，從而能夠使得能量得到釋放，實現其保護功能。

5.3 等電位連接

等電位聯結通常就是指將分開的金屬物體直接采用聯結導體或者是電涌保護器聯結到防雷裝置當中，這樣就可以有效的減少電流所引發的電位差。

等電位連接主要就是借助正常狀態之下獨立性相對較強的接地系統，等電位聯結器自動導通系統之間存在著一定的電位差，這樣也就使得聯合接地系統繼續擴大，這樣就大大的促進了異常能量的釋放。

5.4 電磁屏蔽

電磁屏蔽技術分為兩種，一種是空間電磁屏蔽技術，一種是線路電磁屏蔽技術，前者通常就是采用分布在不同位置的電氣連接金屬材料層實現對電磁波的控制，這些材料本身具有非常好的可靠性和連續性，電磁能量轉換的環節通常就是在屏蔽體上完成所有的工作，同時在這一過程中還要借助裝置將其釋放到地下。

電路電磁屏技術一般情況下就是借助穿金屬管，按照相關的要求來完成敷設工作，此外還要將金屬管槽的兩側進行接地施工，這樣就能夠形成一個完整的屏蔽體，其在穩定性和連續性上都有非常好的表現，這樣就能夠釋放過電壓，同時線路電磁屏蔽技術還可以在引入電壓的時候產生反向的作用力，從而也就控制了過電壓。

5.5 過電壓保護

過電壓保護通常就是借助專業設備的應用可以將電能分配到不同的用電設備當中，這樣一來就可以將削減量控制在最為合理的范圍之內，之后再對各個用電設備進行全面的安全保護，釋放多余能量，在應用的過程中，因為會受到系統多個因素的影響，所以，我們也需要針對不同的情況拿出不同的設計方案，這樣一來就可以十分有效的提高過電壓保護的質量和效果。

結語

當前，我國的工業生產和工業控制的水平有了非常顯著的提升，智能化的產品在工業控制當中應用的越來越多，這些設備對防雷性能有著非常嚴格的要求，所以在防雷工作中，如何對其進行科學的配置是非常關鍵的一個問題，電泳保護器就是其中非常重要的一個方式，因此我們需要科學的對其加以應用。

參考文獻

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