淺談浪涌保護器(SPD)的應(yīng)用及注意事項

秦英強

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化的設(shè)備在各行各業(yè)中也有了廣泛的應(yīng)用。浪涌保護器的安裝使用就是電子化信息化不斷提升中的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)物，它可以抑制線路上的浪涌和瞬時過電壓，也是現(xiàn)代防雷技術(shù)中重要的環(huán)節(jié)之一。本文就主要對浪涌保護器在供配電系統(tǒng)防雷設(shè)計中的應(yīng)用進行了簡單分析。

關(guān)鍵字：浪涌保護器；電力設(shè)備；應(yīng)用設(shè)計

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

前言

雷電是一種嚴重的自然災(zāi)害, 伴隨雷電而產(chǎn)生的強大電流、猛烈的沖擊和強烈的電磁輻射等一系列的物理效應(yīng)都會嚴重危及通信設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的正常運行,造成直接或間接經(jīng)濟損失，嚴重者還會給工作人員的人身安全帶來危害，給生產(chǎn)和生活帶來極大的影響。因此，對于雷電災(zāi)害的控制必須要采取有效的預(yù)防措施。

一、浪涌保護器的工作原理

浪涌保護器通常被稱為突波，或是防雷器，簡稱為SPD，主要是保護電子設(shè)備免受“浪涌”的損害。浪涌保護器可用于民用建筑電路中的限制瞬時過電壓和泄放電涌電流，能有效防止由于雷電、短路、電源切換等原因產(chǎn)生的過電壓的潛在危險。浪涌保護器主要是選用壓敏電阻器、充氣放電管、扼流電圈等限制電壓的元件，限制突然進入電路中的過電壓，使得電路電壓低于線路所能承受的最高值，同時將由雷電或其他系統(tǒng)因素產(chǎn)生的強電流導(dǎo)入地面，釋放多余的能量。

二、浪涌保護器在防雷設(shè)計中的應(yīng)用

1、浪涌保護器的發(fā)展

國外早在上世紀五、六十年代，就已經(jīng)在防雷設(shè)計中廣泛使用了浪涌保護器，在國外也被稱為浪涌流保護器。我國的浪涌保護器最早稱為電壓保護器，但實際上浪涌保護器不僅能夠抑制過電壓，還能分走浪涌電流，所以將這種避雷器簡單的稱作過電壓保護器并不全面，因而在對《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057）標準進行局部修訂時，就將其統(tǒng)一稱為浪涌保護器。

隨著近年來我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們的防雷意識不斷增強，使得國內(nèi)的浪涌保護器也有了很快的發(fā)展，并且逐漸形成了一個新的產(chǎn)業(yè)。

目前，浪涌保護器可以按照不同的分類方法分成不同的類型，其中按工作原理分類，可以分為電壓開關(guān)型、限壓型和組合型浪涌保護器；按照其用途可以分為電源線路浪涌保護器和信號線路浪涌保護器兩種；按組合的結(jié)構(gòu)可以分為間隙類、放電管類、壓敏電阻類、抑制二極管類、壓敏電阻/氣體放電管組合類和碳化硅類；按照安裝的形式可以分為并聯(lián)浪涌保護器和串聯(lián)式浪涌保護器。我國較為常見的浪涌保護器的品牌有浙江雷頓防雷、四川中光防雷、廣州海德浪涌保護器和中國大陸雷克星幾種，在安防、通訊、交通、石化等領(lǐng)域內(nèi)的電子設(shè)備和系統(tǒng)防雷防護中都有著廣泛的應(yīng)用。

2、防雷系統(tǒng)設(shè)計

在電氣系統(tǒng)中，設(shè)備遭到雷擊受損的情況通常有四種。

（1）設(shè)備直接遭受雷擊而損壞；

（2）雷電產(chǎn)生的強烈的雷電脈沖沿著信號線、電源線或者其他的金屬管線侵入到設(shè)備中，損壞設(shè)備；

（3）雷擊時強大的雷電流經(jīng)過引下線和接入體泄入地面，使設(shè)備的接地體產(chǎn)生瞬間高電位形成地電位反擊，造成設(shè)備的損壞。

（4）雷電發(fā)生時，會對周圍形成強大的電場、磁場，而在設(shè)備安裝過程中，如果安裝方法不正確或是安裝位置不當(dāng)，就會很容易因為受到電場、磁場的影響而損壞。

3、浪涌保護器的應(yīng)用及安裝

當(dāng)有多個電氣系統(tǒng)共存與建筑物時,電氣電子設(shè)備的引雷通道來自4個方面:電源系統(tǒng)、天線和饋線系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、接地系統(tǒng)。在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)實際情況分別在上述4個方面安裝多級浪涌保護器。

3.1 電源系統(tǒng)SPD的選用及安裝

電源線路要裝設(shè)多級SPD防護,以達到分級泄流的目的。雷電防護區(qū)LPZ(Lightning Protection Zone)是閃電電磁環(huán)境需要限定和控制的那些區(qū)。根據(jù)各部分空間不同的雷電電磁脈沖的嚴重程度和各區(qū)交界處的等電位連接點的位置,將需保護的空間劃分為不同的OA、OB、O1、O2防雷區(qū)。

在LPZ0與LPZ1區(qū)交界處,入戶為低壓架空線路和電纜宜安裝三相電壓開關(guān)型SPD作為第一級保護。第二級電涌保護器即在LPZ1和LPZ2區(qū)交界處安裝限壓型SPD。在被保護設(shè)備旁進線端宜安裝限壓型SPD作為第三級保護。對于直流電源的信息設(shè)備,視其工作電壓需要,宜分別選用適配的直流電源SPD作為末級保護。為了使最大浪涌足夠低,要求SPD連接導(dǎo)線包括相線、中性線、保護線間的連接長度越短越好,不宜大于0.5m。SPD最小截面積不小于6mm2銅導(dǎo)線,而接入SPD的相線、中性線和被保護的配電線路同保護線的截面積即可。一般電壓開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間線路長度最好大于10m,限壓型SPD之間的線路長度大于5m,否則就要加裝退耦裝置。當(dāng)進線端的SPD與被保護電氣設(shè)備之間的距離大于30m時,需要在離被保護設(shè)備盡可能近的地方安裝另一個SPD；反之,如果不增加一級保護,由于電纜距離較長,SPD的殘壓加上電纜感應(yīng)電壓仍可能損壞設(shè)備,起不到保護作用。當(dāng)SPD具有能量自動配合功能時,浪涌保護器之間的線路長度就不受限制。

3.2 天饋系統(tǒng)SPD的選用及安裝

天饋線路浪涌保護器宜安裝在收/發(fā)通信設(shè)備的射頻出、入口處。天饋傳輸系統(tǒng)具有多副天線,每副天線都要安裝適配的天饋浪涌保護器。當(dāng)天饋傳輸系統(tǒng)采用波導(dǎo)管傳輸時,波導(dǎo)管的金屬外壁應(yīng)與天線架、波導(dǎo)管支撐架及天線反射器做電氣連接,并宜在中頻信號輸入端口處安裝適配的中頻信號線路浪涌保護器。天饋線路浪涌保護器接地端應(yīng)采用截面積不小于6mm2的多股絕緣銅導(dǎo)線連接到直擊雷非防護區(qū)（LPZOA）或直擊雷防護區(qū)（LPZOB）與第一防護區(qū)（LPZ1）交界處的等電位連接端子板上。

3.3 信號系統(tǒng)中SPD選用及安裝

信號線路SPD應(yīng)連接在被保護設(shè)備信號端口上。信號線路SPD與被保護設(shè)備的連接端口有串接與并接之分,由RJ11,RJ45和其他接口組成的線路應(yīng)串接安裝SPD,僅由接線柱組成的接口應(yīng)并接安裝SPD。SPD也可以安裝在機柜口內(nèi),固定在設(shè)備機架上或附近支撐物上。信號線路SPD接地端宜采用截面積不小于1.5mm2銅芯導(dǎo)線與設(shè)備機房內(nèi)的局部等電位接地端子板聯(lián)結(jié)。

3.4 接地系統(tǒng)SPD的選用

建筑物內(nèi)配電系統(tǒng)如果是采用TN-S系統(tǒng),電子系統(tǒng)的接地可以采用共用接地系統(tǒng),直接等電位聯(lián)結(jié),不設(shè)SPD。如果受設(shè)備、規(guī)范、實際條件的限制,電子設(shè)備就要采用獨立的接地極,或雖采用共用接地系統(tǒng),但也要求單點接地,設(shè)備處不同接地系統(tǒng)的地需絕緣,不能作直接等電位聯(lián)結(jié)時,要在不同接地系統(tǒng)的接地端子間加裝SPD，以防止不同的地電位之間浪涌過電壓造成電子設(shè)備的損害。

結(jié)語：

浪涌保護器對電氣系統(tǒng)進行整體的防雷策略雖然會增加前期投入的成本，但系統(tǒng)后期的抗雷擊能力卻有很大的提高，能有效的保證系統(tǒng)運行的安全可靠。同時，在整體防雷設(shè)計中，浪涌保護器的選型還要考慮到峰值電涌電流、可測限制電壓、響應(yīng)時間、最大持續(xù)工作流等相應(yīng)的性能參數(shù)，以及浪涌保護器的外型、重量、尺寸等參數(shù)，在進行安裝施工時也要嚴格按照相關(guān)的施工規(guī)范進行，以確保其性能的正常良好發(fā)揮。

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