民用建筑电气设计中电涌保护器的应用

文/陈仙松 广东东莞 523000

民用建筑电气设计中电涌保护器的应用

文/陈仙松 广东东莞 523000

雷击电脉冲对建筑体具有一定的危害，为了避免雷击作用影响电子信息设备的正常运行，需要根据建筑结构状况进行电涌保护器的安装处理，本文对电涌保护器的安装选取、施工注意事项等问题进行了概述，并提出相应保护措施和应对方案，旨在提高防雷设计工程的科学性、合理性。

民用建筑；电涌保护器；雷击电磁脉冲防护；等电位连接

现代社会快速发展带动了民用建筑内部电子信息设备的广泛应用，需要引起关注的是电子信息设备一般具有电压低、耐压水平低的状况，容易受到电磁脉冲负面影响，为此在信息设备的建筑体中，需要充分注重避免雷击危害的负面影响，加强雷电电磁脉冲防护处理控制。电涌保护器是现代电子设备防雷保护的重要部分，简写为SPD。国外对该技术的研究相对较早，但是受成本过高限制，一直未广泛应用。现阶段，电子技术、信息技术、大型计算机的运用逐渐广泛，相关大规模集成电路的敏感性逐渐增加，导致过电压损失增加，从而需要增加SPD的应用。

1、建筑体内部雷电防范分析

建筑内部雷电的引入分为三种方法：第一、直击雷击中金属管后，对应雷电会沿导管、导线传至建筑体内；第二、雷电感应引起的脉冲，进而借助电磁波形式传入建筑结构；第三、直击雷在建筑体附件部位，从地网传入大地，继而产生几百伏高的电位，该高电位借助动力系统的接地线、零线等传进建筑体内部。

由于直击雷、电磁脉冲的影响有一定差异，因此其防范手段有所不同。直击雷主要借助避雷针、避雷网等传统设备进行处理，根据规范安装实现安全防护的目的，但是接闪装置无法全面保证雷击脉冲感应、电涌电流的有效处理，借助电涌保护器可解决这一不足。

2、电涌保护器工作原理

放电间隙又称保护间隙:它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线(N)相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点是灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

3、电涌保护器在电气设计中的应用

3.1 选型设计分析

电涌保护器的选择一般需要从功能、参数等方面进行选取。功能实用性需要从建筑结构的空间位置、环境特点等方面进行分析，保证功能匹配的电涌保护器实现应用，从而起到安全可靠、便捷操作、成本低廉的保护。参数选取方面，需要根据雷电保护器等级、系统要素、安全控件等进行分析。同时在电涌保护器的选择中需要充分考虑端部引线的感应电压作用，避免电涌保护器有效电压的负面影响。工程应用中，需要尽量降低电涌保护器端部电线的长度，同时满足截面最小的设计原则。

3.2 电涌保护器的选择

选择安装俊宇防雷区相关。一般情况下，在LPZ1与LPZoB区域的交界处，应安装Ⅰ级试验的电涌保护器。对于二类及以上的防雷建筑物，应选用电压保护水平值不大于2．5kV的电涌保护器;当冲击电流不确定时，其取值不应小于12．5kA;对于三类防雷建筑物的冲击电流的选择依据GB 50057-2010建筑物防雷设计规范中4．2．4-6与4．2．4-7公式计算。在LPZ1与LPZ2和更高区需要安装电涌保护器时，应选用Ⅱ级或Ⅲ级试验的电涌保护器。同时注意:Ⅱ级试验的电涌保护器标称放电电流不应小于5kA;Ⅲ级试验的电涌保护器标称放电电流不应小于3kA，在低压配电系统中TN接地形式系统的电涌保护器的保护模式有“3+1”和“4+0”。

3.3 电子系统中的应用

现代民用建筑中，弱电设备逐渐呈现为低电压运行的状况，大规模集成电路逐渐增多，导致电子信息系统极易受到过电压的危害，相应电涌保护器的应用价值逐渐提高。电涌保护器选择中需要考虑：工作电压、频率、容量、接地状况等参数。针对设备进线的电缆设计中需要注意下述问题：一类防雷设备的短路电流一般需要确立为100安，二类为75安，三类为50安。电子系统的进线需要借助金属先进行处理。当短路电流无法分析确立时，需要将一类防雷短路电流设置未2.0安，二类、三类分别选择1.5安、1.0安。

3.4 通流容量的选择

通流容量需要依据SPD系统的功能及相关任务进行选择，额定容量一般为几百至几千安培。选择中，在LPZ1、LPZ0交界位置需要进行四级分类试验产品的安装；配电系统中电源侧的SPD一般具有相对更大的通流容量。民用建筑的设计中需要对最大幅值进行详细核算。

3.5 报警功能的选择

为了合理监测防雷器的运行状况，需要对已经发生损坏的防雷模块及时更换处理，保证其适应不同的应用环境，实现即时监控的目的，为此，需要根据建筑体特定环境进行报警装置的设立。一般在有人值守的环境中，需要进行声光报警装置设立；无人值守状况下，选取遥信报警装置较为适合；此外，遥信电压检测装置在无人值守环境适用，具有监测电源断电、缺项等功能。

4、SPD的后备保护

从电气安全角度出发，对安装在电源相对中或相对低的零部件，为避免短路故障损害，需要在元件安装前进行保护期间的处理，如熔断器，以此作为电涌保护器的后备力量。熔断器的优点：尺寸小、成本低、分断能力高；缺点为熔丝断路后，无法向相关管理人员进行信号提示，无法及时更换熔断体，降低了保护功能。

断路器优点为：断开后可避免更换零部件，具有智能化处理的功能，可充分实现遥控、遥信功能；缺点为：成本高、分断能力一般。

综合断路器、熔断器特点，一般民用建筑的电气设计中，前级保护采取断路器、后级保护采取熔断器为宜。借助SPD、后备保护元件相结合，实现试验验证结果的最终目的。现阶段，国际电工组织标准、配合试验的标准有所差异，为此，对配合系统的最佳取值参数仍存在一定差异。

[1]朱亮亮,傅永平.电涌保护器在民用建筑电气设计中的选用[J].现代建筑电气,2010,6.009.

[2]杜艳萍.简述电涌保护器及其在电气设计中的应用[J].山西建筑,2013,39(31):136-137.

[3]王世山,李兆臣.民用建筑电气漏电保护器的应用[J].工程技术,2010,17.

陈仙松（身份证号5102121974XXXX031X）。