電涌保護(hù)器泄流通道問題探討

高云鵬　朱　斌　崔　浩（無錫市氣象局，江蘇 無錫　214101）

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電涌保護(hù)器泄流通道問題探討

高云鵬朱斌崔浩
（無錫市氣象局，江蘇 無錫214101）

摘要介紹了電涌保護(hù)器（SPD）目前的使用現(xiàn)狀；依據(jù)相關(guān)防雷技術(shù)規(guī)范，從電源和信號兩方面分析了SPD泄流通道選擇中存在的問題與缺陷，提出了合理的SPD泄流通道模型。

關(guān)鍵詞：電涌保護(hù)器；防雷；泄流通道；等電位聯(lián)結(jié)

電涌保護(hù)器（Surge Protection Device，SPD）是電氣電子設(shè)備雷電防護(hù)中一種不可缺少的裝置。SPD的作用是把電氣、信號線路中的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的范圍內(nèi)，并將線路中的浪涌電流以合適的路徑泄放至大地。

隨著社會上對電氣電子設(shè)備防雷的逐步重視，SPD的使用越來越普遍。筆者通過近幾年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，很多SPD的安裝使用都存在不合理的地方，尤其以SPD泄流通道的選擇方面居多，大多數(shù)雷擊事故的發(fā)生都與其有著一定的聯(lián)系。因此SPD的正確安裝、合理使用就顯得特別重要。但是由于實(shí)際操作中很多工作人員對SPD安裝的規(guī)范條文理解不到位，導(dǎo)致SPD往往無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。鑒于此種情況，本文依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范探討了SPD泄流通道的選擇問題。

1　SPD泄流通道存在的問題分析

1.1電源SPD泄流通道存在的問題

SPD的泄流通道是指SPD將線路中的浪涌電流泄放至大地的路徑[1]。目前很多電氣系統(tǒng)配電箱中安裝的SPD，其接地端均已經(jīng)接到了配電箱的接地排上，對于最常見的TN配電系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的保護(hù)接地可以通過PE接地線來實(shí)現(xiàn)。但是對于SPD泄放浪涌電流而言，僅依靠配電系統(tǒng)中的保護(hù)接地則是不合理的，詳見圖1分析。

圖1　TN系統(tǒng)中常見的電源SPD泄流通道示意圖

圖1中所示的SPD泄流通道為：電氣線路中的浪涌電流經(jīng)過SPD泄放至配電箱接地排，再經(jīng)由PE接地線流向前級配電柜后直至配電系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)，最后泄放至大地。上述SPD的泄流通道極易導(dǎo)致配電系統(tǒng)PE接地線上流過近千安級別的浪涌電流，該部分電流將有很大可能沿著配電系統(tǒng)PE接地線流入其他相連的分支線路中，導(dǎo)致整個配電系統(tǒng)的PE接地線上出現(xiàn)暫態(tài)過電壓，進(jìn)而造成系統(tǒng)零地電壓瞬時過大，形成對其他線路上設(shè)備的地電位反擊，損壞設(shè)備[2]。近幾年社會上出現(xiàn)較多的諸如電梯系統(tǒng)控制板，火災(zāi)報(bào)警控制器等遭雷擊的事故調(diào)查分析也證明，其損壞的直接原因就是由于相應(yīng)系統(tǒng)中安裝SPD的泄流通道選擇的不合理造成的。

1.2信號SPD泄流通道存在的問題

對于電子信息系統(tǒng)信號線路上安裝的SPD而言，由于受到各種客觀因素的限制，目前很多計(jì)算機(jī)機(jī)房在設(shè)置時沒有考慮相應(yīng)的防雷措施，機(jī)房的安全保護(hù)接地系統(tǒng)仍舊依靠配電系統(tǒng)的保護(hù)接地來實(shí)現(xiàn)；很多信號SPD的接地端被直接或間接的接到設(shè)備配電箱的接地排或者設(shè)備機(jī)柜柜體上，從而導(dǎo)致信號線路上的浪涌電流最終還是泄放到了配電系統(tǒng)的“保護(hù)接地”上，如圖2所示。

圖2中所示的SPD泄流通道為：信號線路上的浪涌電流經(jīng)過SPD直接泄放至設(shè)備配電箱接地排或者機(jī)柜柜體，再經(jīng)由配電系統(tǒng)PE接地線流向前級配電柜后直至配電系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)，最后泄放至大地。上述SPD的泄流通道使電子信息系統(tǒng)的信號線路經(jīng)SPD直接與配電系統(tǒng)的PE接地線相連，一旦SPD出現(xiàn)故障對“地”短路，則會直接導(dǎo)致強(qiáng)弱電系統(tǒng)互通，配電系統(tǒng)PE接地線上的干擾電壓及干擾電流會直接加到信號線路上，可能會出現(xiàn)信號線路插入損耗增大，信號衰減嚴(yán)重甚至出現(xiàn)信號傳輸中斷等情況，影響信息系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行[3]。

2　SPD合理的泄流通道

無論是電源SPD還是信號SPD，其合理的泄流通道均應(yīng)該保證在泄放浪涌電流的同時，將被保護(hù)的系統(tǒng)設(shè)備造成的影響降到最小。為了充分說明問題，我們首先要了解等電位聯(lián)結(jié)的概念。等電位聯(lián)結(jié)是指將分開的諸金屬物體直接用連接導(dǎo)體或經(jīng)電涌保護(hù)器連接到防雷裝置上以減小雷電流引發(fā)的電位差[4]。其最常見的表現(xiàn)形式即建筑物內(nèi)部預(yù)留的等電位聯(lián)結(jié)端子板（LEB）。LEB應(yīng)是SPD合理泄流通道的重要組成部分，詳見圖3所示。

圖3　SPD合理的泄流通道示意圖

圖3中所示SPD泄流通道為：電氣（信號）線路中的浪涌電流經(jīng)SPD直接或間接泄放至建筑物內(nèi)部預(yù)留的等電位聯(lián)結(jié)端子板（LEB），再經(jīng)由LEB直接流入大地。由于LEB直接引自建筑物共用基礎(chǔ)接地，建筑物基礎(chǔ)接地電阻值一般要比配電系統(tǒng)PE接地線到變壓器中性點(diǎn)的電阻值小很多，而且從LEB到建筑物基礎(chǔ)接地距離較短，因此絕大部分浪涌電流會經(jīng)LEB泄放至大地，避免了浪涌電流經(jīng)PE接地線流入配電系統(tǒng)中產(chǎn)生的干擾。要指出的是，無論是電氣線路還是信號線路，安裝了電源SPD的配電箱接地排或者是信號SPD轉(zhuǎn)接箱接地排亦或者是機(jī)柜柜體均必須要以最短的路徑與建筑物內(nèi)預(yù)留的LEB做等電位聯(lián)結(jié)[5]。

3　結(jié)論

SPD的安裝與使用過程中必須正確理解其保護(hù)原理以及相關(guān)技術(shù)規(guī)范條文，尤其要注意檢查其泄流通道是否合理，即SPD的接地端是否直接或間接的與建筑物內(nèi)預(yù)留的LEB做好等電位聯(lián)結(jié)。只有這樣才能真正做到SPD的正確安裝與合理使用，進(jìn)而發(fā)揮其應(yīng)有的保護(hù)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]高云鵬， 崔浩， 張華斌， 等. 電涌保護(hù)器接地聯(lián)結(jié)問題的探討[J]. 低壓電器， 2012（1）: 15-16， 20.

[2]高云鵬， 吳國宏， 章程. 電涌保護(hù)器在電梯防雷中的應(yīng)用研究[J]. 電氣應(yīng)用， 2014（2）: 85-87.

[3]GB 50343—2012. 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB 50057—2010. 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]GB/T 21431—2008. 建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范[S].

高云鵬（1985-），男，遼寧遼中人，本科，工程師，主要從事防雷檢測，防雷工程驗(yàn)收工作。

作者簡介