民用建筑電氣設計中電涌保護器的運用范文
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摘要：電子信息設備常見于人們的日常生產、生活中，是重要的生產工具，也是改善生活品質的重要裝置。但電子信息設備的耐壓水平普遍較低，遭遇雷擊時易損壞，需要采取有效的防護措施。電涌保護器則是電子信息設備的重要“保鏢”，可抵御雷擊電磁脈沖干擾。在民用建筑中電涌保護器得到廣泛的應用，但其型式多樣，需要合理應用。鑒于此，本文以民用建筑電氣設計工作為背景，提出電涌保護器的選用要點以及安裝做法，以供參考。
關鍵詞：民用建筑；電涌保護器；防雷措施；選用要點
1建筑物內部防雷系統概述
雷電電涌侵入的形式較多，例如，金屬管遭雷擊后由導管和導線引導，使雷電順其進入建筑物內；分布在建筑內的金屬構件在接觸到雷電后產生感應，從而出現脈沖，依托于電磁波的形式實現傳遞；雷電對地面造成沖擊作用，沿著地網傳遞至大地，從而出現高電位，此后經由接地線等相關路徑進入建筑體。外部防雷系統可用于直擊雷的防護，對于雷電電涌侵入的防護要通過內部防雷系統實現。內部防雷系統由等電位連接、共用接地裝置、屏蔽、合理布線、電涌保護器等組成。合理設置電涌保護器，對于減小和防止雷電流在需防護空間內所產生的電磁效應是非常有效的。
2按工作原理分類電涌保護器的類別
（1）電壓開關型SPD：關鍵組成包含氣體放電瞬態二極管、放電間隙等，無瞬時過電壓時保持高阻抗的狀態，若產生雷電瞬時過電壓，其阻抗值將極快發生變化（突變為低值），使雷電流通過。通常，在建筑物外非雷電保護區安裝電壓開關型SPD，此布設方式可以有效消除電網后續脈沖電流。不足之處在于存在較高的殘壓，通常達到2～4kV。
（2）限壓型SPD：無瞬時過電壓時保持高阻抗的狀態，隨著電涌電流和電壓的增加，阻抗連續變小，電流電壓呈現出較為突出的非線性特征。從布設的角度來看，通常將其安裝在建筑物內部，用于疏導8/20μs的模擬雷電沖擊電流。
（3）分流型SPD：以并聯的方法實現與被保護設備的連接，正常工作狀態下呈高阻抗，存在雷電脈沖時則快速轉變為低阻抗。
（4）扼流型SPD：包含低通濾波器、高通濾波器、扼流線圈、1/4波長斷路器等。不同于分流型的是，其與被保護的設備串聯。正常工作狀態下呈低阻抗，存在雷電脈沖時則快速轉變為高阻抗。
根據被保護設備的耐壓等級特點，對雷電保護等級做出劃分，即形成四個級別，具體內容如表1所示。各個級別均有其特定的防雷作用，具體做如下分析：第一級：阻止傳導雷進入，對浪涌電壓做有效的抑制處理，將該值穩定在2500～3000V。一般選用電壓開關型，設置在戶外線路進入建筑物處。第二級：在前述處理的基礎上對殘留浪涌電壓做進一步的限制處理，將其穩定在1200～1500V，在滿足此要求的同時采取等電位連接操作。一般選用限壓型，設置在建筑物樓層配電箱處。第三級：進一步控制殘留浪涌電壓，確保該值可以穩定在1000V以內，且盡可能降低，以確保殘余浪涌電壓不會對建筑內部的精密儀器造成影響。一般選用限壓型，設置在設備機房配電箱處。電源浪涌保護器是實現防雷目標的關鍵裝置，在設計時需重點考慮以下幾點：合理控制好SPD的位置，其越靠近引來線路入戶處時，所產生的保護范圍則越廣，有更多的設備可以得到SPD的保護，從而取得較佳的保護效果；SPD越靠近待保護的電子設備，取得的保護效果則越好。此外，在設計時需考慮分級數量的控制問題，若僅采用兩級防雷的方法便可以高效限制電壓（使其能夠穩定在設備耐壓水平以內，以免造成損傷），則無須額外增設其他的控制層級，即僅采取兩級保護的模式即可。如果設備的耐壓能力極為有限，為有效保證設備的安全性與穩定性，則需要擴充控制等級，例如，三級或更多的等級，經過逐層防護后避免設備受擾。浪涌保護器的選擇需根據實際安裝環境而定，室外以帶IP65的箱式浪涌保護器為宜，或是根據需求采用模塊浪涌保護器加IP65防護等級箱的配套化方案；室內低壓配電柜安裝中，則以模塊式電源浪涌保護器為宜，需保證裝置連接線的長度被控制在0.5m內，否則，將由于連接線長度過大而出現額外的電壓降。從浪涌保護器自身運行的角度來看，當其出現短路擊穿或工頻續流問題后將會迫使進線開關跳閘，隨之擴大斷電的范圍。對此，可以對相線支路上的浪涌保護器做出優化，在其前端以串聯的方式設置電涌保護器后備保護裝置。
4建筑物電涌保護器的安裝
4.1基本要求
（1）對于設置在總配電箱和終端配電箱中的電涌保護器，需要合理控制其設置位置，通常應設在進入室內斷路器的電源側，此時，可以規避室內投切過電壓所造成的不良影響，確保電子設備可以穩定運行；此外，需將其插座回路上的電涌保護器設在插座回路開關的負載側。
（2）電子設備的過電壓會對其正常使用造成影響，為解決此問題，要求電涌保護器接地引線長度控制在0.5m以內。
（3）為有效抑制雷電殘壓，需要做好兩個方面的防護工作：一是在總進戶處信息線與PE線間增設電涌保護器；二是電子設備的信息線與PE線間需要適配電涌保護器（耐壓25V、涌流1kA）。在兩個區域的電涌保護器的聯合作用下抑制進入電子設備的雷電殘壓，盡可能減小對電子設備的干擾。
（4）線路感應電壓維持在穩定的區間內，為減小外部對其的干擾，一級電涌保護器與被保護設備的距離控制在30m內，若超過該距離則需增設二級電涌保護器。
（5）兩級電涌保護器的間距需達到10m以上。若距離過近，在一級保護器動作時二級保護器容易出現誤動作的情況，或出現二級保護器提前執行動作的情況，此時，均會影響最終的保護效果。
4.2安裝流程
（1）首先，是電壓確認，此舉目的在于明確配電系統的工作電壓，確保該值不超過電涌保護器的最大工作電壓。經測定后，若安裝點的電壓值偏高，指的是該值超過電涌保護器的最大操作電壓，則不具備安裝的條件。
（2）在電壓可滿足操作要求的前提下，將電涌保護器接入配電系統。合理設計連接線，在不影響正常使用的前提下盡可能縮短連接線的長度；此后確定多余的連接線，將該部分剪去，再向配電系統接點處接入電涌保護器，裝置的黃綠色地線、藍色中線、黃綠紅色火線均要連接至指定位置，按照“黃綠色地線連接配電系統的母線地線、藍色中線連接配電系統的母線中線、黃綠紅色火線連接配電系統的火線”的對應關系將各線路連接到位。
5電涌保護器的應用效果
電涌保護器具有覆蓋范圍廣、保護能力強的特點，在電子信息系統中可以實現對低壓供配電系統的電源保護，也可以對信號傳輸線路進行保護。日常運行中，電涌保護器能夠抑制雷電電磁脈沖干擾。所提的兩類保護對象均屬于電子信息系統內部的設備，且均采用的是微電子結構，在雷擊電磁脈沖的作用下因抵抗能力不足而受到損傷，即便僅存在較小的過電壓也依然會造成不良影響。而電子設備在現代建筑中取得了廣泛的應用，例如，多媒體教學樓、商務寫字樓、大型商超、車站等建筑物，亦或是加油站、糧油棉物資倉庫、化工廠等工業建筑，若缺乏有效的防護措施，極容易在雷擊電磁脈沖的沖擊作用下而出現故障。因此，必須做好防護工作。對于電涌保護器防護的方法，在應用時充分考慮電子設備自身的運行特性、現場環境等基礎信息，配套相適應的電涌保護器，并根據防護需求設置單級或多級的電涌保護器，構筑完善的電磁脈沖防御體系，發揮出鉗壓、分流等作用，盡可能抵御電磁脈沖，使建筑內部的電子設備可穩定運行。
6結語
綜上所述，在建筑電子設備的雷擊電磁脈沖防護工作中，SPD是較為可行的方法，可抵御雷擊電磁脈沖，保證設備的穩定運行。在選擇電涌保護器時，需考慮設備在耐壓、沖擊電流、響應速度等方面的特性；在設置電涌保護器時，考慮等電位連接、共用接地裝置、屏蔽、合理布線等相關技術，通過多重技術的共同落實構筑完善的綜合防雷體系。
參考文獻：
[1]司凱倫.探討電涌保護器在民用建筑電氣設計中的選用[J].工程建設與設計，2020（17）：63-64.
作者：林明理 任亞文 單位：鄭州大學綜合設計研究院有限公司