电源spd设备的分级策略与防雷失效分析

赵丹

摘要：国外建筑物防雷领域普遍使用熔断器、断路器做为电源SPD设备的电流保护，但经常广泛出现防雷失效问题，这在国内电信、交通、光伏等领域也比较常见。基于此提出，电源spd设备的分级策略与防雷失效分析。对防雷型建筑物普遍特征进行描述，并对熔断器、断路器串联电流的配合问题进行了相关。

关键词：电源spd;分级策略;防雷失效;安全

在当今社会经济的诸多关键行业如邮政、传媒、金融、电信、国家公路等，防雷需求已经成为社会关注的话题，这是由于计算机IT技术的推广造成了保护电源SPD設备的防雷需求的快速增涨。既然有了社会需要，那么相应地就会产生相应的市场供给。而这正是我国社会主义市场经济的关键所在，因而防雷产品的市场需求也就应运而生，各种产品思路源源不断，防雷技术也因此有了较大的进步空间。然而大多数计算机IT行业的技术人员对于强电源并不是很了解，再加上以往防雷是一门相对冷僻不受人们重视的边缘学科，社会有关防雷技术和相关衍生产品的介绍资料极少，这就为市场客户如何经济、科学地选择防雷产品带来了诸多难题。另一方面，电的发明和普遍使用也推动了防雷产品的进步，当高压输电网为社会日常工作与生活带来光明和动力的时候，雷电的频繁出现对高压输变电设备带来了大量不可以预估的危害。高压线的架设离地面较高、距离过长、穿过的地形地貌也比较复杂，因此就会比较容易被雷电击中。而避雷针的保护范畴还不足以保护上万公里的高压输电线，所以电源SPD设备作为保护高压电线的新型仪器设备也就随之产生了[1]。

一、电源spd设备的分级策略

因为建筑物体的不一样，造成其所在的天气环境、地质条件、地理环境也不一样，同时建筑物的使用性质和功能不一样，建筑物的设计结构和电子信息系统设备的关键性以及抗干扰性不一样，因而建筑物体迥异的电子信息系统对雷电电磁波的防护需求也随之不一样[2]。所以，我们有必要对电源SPD进行分级，从而明确其需求的防护点。而建筑物电子信息结构的雷电防护等级是根据防雷设置的截断效率分为一级、二级、三级、四级。雷电防护等级的划定办法具体有2种：第一种是，根据建筑物电子信息结构所处的现实环境进行雷电预警的危险评估，以便明确雷电防护等级层次。第二种则是，根据建筑物电子信息结构的使用性质与具体功能来划分雷电防护等级层次的。通常情况下学界普遍认为，正常程序的工程建设项目，可以根据使用性质与功能来确定其防电击等级，具体要求可以参照GB9034023一一2014国家最新颁布的《建筑物电子信息结构防雷电击打规范新标准》来确定防雷等级[3]。譬如说：普通医院医疗仪器设备、四星级以上酒店安全设备是第一级，中小型医院医疗仪器设备、三星级宾馆为第二级;拥有甲级安全保护设施的是第一级，乙级安全保护设施的是第二级，诸如此类。一些比较普遍的办公厅大楼、住宅小区等虽然在《新标准》中没有被具体标明，然而也可以按照其中某些相似的执行标准去明确，五星级以上的数字化办公大厅可以划分为第二级;数字化写字楼与较高级别的现代化住宅小区则可以划分为第三级;至于普通办公大厅和常见居民住宅小区也可以明确划定为第四级。可是这些标准只是针对生活中常见的建筑物，对于一些国家主持的重大或大型综合性项目建筑，还是应该进行严格的、科学的雷电风险评估以便明确其具体的防雷等级为好，或在此基础上定得比较高级一点。在进行雷电工程建设的时候，需要针对防护对象的不一样而作具体要求，因此雷电防护分级也随之成为现代化防雷电击打工程设计的重要理论根据之一。这和进行建筑物防雷电分类的工作原理也是类似的，由于电子信息结构的雷电防护等级的具体实施标准是根据其防雷等级的不一样而有所区别的。在雷电防护等级不一样的情况下，选择电源电路的SPD（电涌保护器）的具体参照值有着很大的差别。所以，工作技术人员在选择和设计SPD（电涌保护器）的时候，必须第一步满足工程电子信息结构下雷电防护分级、分级明确下的雷电防护等级标准等等。雷电防护等级的区分是按照需要维护与控制雷电电磁波实际环境下的建筑物规模，从内部到外部需要具体划分为不同需求层次的雷电区域（Lpz），大致有直冲击下的雷电非防护区（LpzA）、直冲击下的雷电防护区（LpzB）、一级防护区（Lpzl）、二级防护区（Lpz2）、三级防护区（Lpz3）等。所以，专业的技术工作人员在面临SPD（电涌保护器）的选择时，有必要首先搞明白SPD的设置与安装部分所处的现实环境下防雷击界面。尤其需要我们注意的是不同的Lpzo之间是不存在界面的。铺设进家的低电压电源电线的进线口一般情况下是比较常见的LpZ系列的界面。在这个单元下选择开关型sPD（9/380μs）就比较适合。其冲击电流应该设置为20kA以上。电缆埋入地下的时候，其埋地长度需要大致控制在17m以上，住户处因为不属于LPZ系列界面区的链接处，所以其电缆在地下的覆盖长度不可以完全暴露在LPZ。到了这个时候我们就需要整体考虑其经济适用性的合理性原则以及SPD的级别匹配效果的有效性，普遍情况下会选择限压型SPD（810/30μs）。其标准限电电流（I）最适宜电流范围应该控制在40kA以上。

二、电源spd设备的防雷失效

（一）熔断器

熔断器是利用体外电阻对流经电路的一般性电流产生焦耳热熔断，从而达到最终保护建筑物的目标，其中需要确保熔断器在雷电电阻的击打下（包括最大值max或最小值min）保证不熔断，Irt（实际电熔热能值）必须保证不超过Ift（公称电熔热能值）。熔断器的材料优良与否决定了熔断体最终的熔断时间、熔断温度，对于那些电阻性能没有选择性即时熔断能力的，对于雷电和频繁电流冲击下只要达到同等大小的Irt都会立即熔断！我们选择一个通过50kA（10/20μs）的电流可以保证不熔断、直流电大小为2mΩ的熔断器，产生的电压值降U会立即变为50V，能量表达为E1：

算式中0.5表示波头系数，1.4则表示为波尾系数。当产热大于散热的时候，燃烧前的时间就会继续无限延长;当产热等于散热但是却并没有达到燃烧温度的时候，熔断器就不会熔断，而100A频繁电流的冲击将会使SPD在短时间内迅速燃烧。

（二）断路器

集体串联下的电磁波频出现在主电板之中，用于SPD外部的电流保护其实就是相当于在SPD电源板中串联了一个交感电线圈。实际操作下保护电路的上升值将会得到最终提升，而这对被保护电源仪器其实是极其不利的。这当中微型断路器是内部热源扣与电磁波频的配电开关，电路板承受雷电冲击试验则证明了，作用在电磁波频的电磁波与电动力导致的误扣会导致电路失去以往常规的防雷设置。断路器主要是利用主电板中存在的金属导流片执行电流承载保护，通过主电板的电磁波实现断路电流的即时保护，串联电磁波频下的即时保护是按照通过的电流电阻产生的电磁动力而使内部芯片带动设备完成脱扣动作的。断路器电磁芯片可以根据磁体内部的磁导出率μ不变、非线性电磁波频下的电动力来进行设置。

三、结语：

本文对电源spd设备的分级策略与防雷失效进行分析，依托电源spd（电涌保护器）的结合机制，根据建筑物雷电预警设置以及防电设置，对spd设备的防雷失效进行分析，实现本文研究。希望本文的研究能够为电源spd设备的分级策略与防雷失效分析提供理论依据。

参考文献：

[1]朱秀娥.关于交流电路电源噪声信号优化检测仿真[J].计算机仿真，2017，35（3）：440-444.

[2]孙凯，.防雷装置spd的分级设计[D].吉林大学硕士学位论文，2005.

[3]张栋.低压配电系统中SPD保护和配合的研究[D].上海交通大学硕士学位论文，2007.