浪涌保護(hù)器的選型和參數(shù)解析

時(shí)間：2023-01-03作者：廣西地凱科技有限公司瀏覽：161

隨著**信息潮流的沖擊、微電子科技的沸騰和通訊、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)控制技術(shù)的日新月異，開始走向高品質(zhì)、高功能領(lǐng)域，形成了一種新的建筑形式——智能建筑。

由于在智能建筑中存在眾多信息系統(tǒng)，《物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2002年版）（以下簡(jiǎn)稱《防雷規(guī)范》）提出了安裝電涌保護(hù)器的相關(guān)要求，以保信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，地凱科技僅對(duì)其中使用的電涌保護(hù)器的產(chǎn)品選型提幾點(diǎn)自己的看法。電涌保護(hù)器從本質(zhì)上看就是一種等電位連接用的材料而已，其選型就是指在不同的防雷區(qū)內(nèi)，按照不同雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位連接點(diǎn)的位置，決定位于該區(qū)域內(nèi)的電子設(shè)備采用何種電涌保護(hù)器，實(shí)現(xiàn)與共用接地體等電位聯(lián)結(jié)。

地凱科技將從電涌保護(hù)器的較大放電電流Imax、持續(xù)工作電壓Uc、保護(hù)電壓Up、漏電流Ip、告警方式等方面進(jìn)行論述。按照《防雷規(guī)范》*6.4.4條規(guī)定“電涌保護(hù)器必須能承 受預(yù)期通過它們的雷電流，并應(yīng)符合以下兩個(gè)附加要求：通過電涌時(shí)的較大鉗位電壓，有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流?！?即電涌保護(hù)器的較大鉗位電壓加上其兩端的感應(yīng)電壓 應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的較大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。較大放電電流按照《防雷規(guī)范》*6.4.6條規(guī)定，在LPZOA、LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器其較大放電電流計(jì)算如下：根據(jù)《防雷規(guī)范》規(guī)定的“全部雷電流的50%流入建筑物的防雷裝置。另50%流入引入建筑物的各種外來導(dǎo)電物、電力線纜、通信線纜等設(shè)施”

雷電波經(jīng)建筑物引入的電力線纜、信息線纜、金屬管道等分解，總配電間的低配供電線纜雷電流的分流值計(jì)算表如表二，線路屏蔽時(shí)，通過的雷電流降低到原來的30%，根據(jù)《通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》YD/T5098-2001中規(guī)定的脈沖為10/350 s波形的電荷量約為8/20 s模擬雷電波波形電荷量的20倍，具體計(jì)算如下：

﹡均為較大放電電流一級(jí)電涌保護(hù)器的較大放電電流如表二?！斗览滓?guī)范》*6.4.8條、*6.4.9條規(guī)定，在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)（機(jī)房配電箱）安裝的電涌保護(hù)器，其標(biāo)稱放電電流（額定放電電流）大于5kA，選用較大放電電流為40kA、標(biāo)稱放電電流為10kA的電涌保護(hù)器作為二級(jí)保護(hù)器。

保護(hù)電壓選擇保護(hù)器合適的殘壓固然很重要，但當(dāng)電源保護(hù)器安裝在低壓電網(wǎng)中時(shí)，我們較應(yīng)該考慮系統(tǒng)的殘壓，即在考慮保護(hù)器殘壓的同時(shí)也要考慮到電涌保護(hù)器的安裝方式對(duì)系統(tǒng)殘壓的影響，設(shè)保護(hù)器如圖（一）安裝，因雷電波在系統(tǒng)中的電流較大平均梯度不是在**雷擊，而是在后續(xù)雷擊中，如按照《通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》YD/T5098-2001中規(guī)定的模塊式保護(hù)器的接線端子與相線和零線之間的連接線長(zhǎng)度應(yīng)小于0.5米，其接地線的長(zhǎng)度應(yīng)小于1米的要求，在低壓柜中選擇合適位置，使總連接線長(zhǎng)度小于1.0米是有可能的，因此其較大平均梯度、系統(tǒng)殘壓、保護(hù)器保護(hù)電壓等的計(jì)算如表三（保護(hù)器保護(hù)電壓選擇表）。

由表三可以看出，一級(jí)電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓Up為4000V是不允許的，選擇保護(hù)電壓為2000V左右是合適的。電源供電到各個(gè)機(jī)房配電箱、重要用電設(shè)備、樓層配電箱時(shí)，已經(jīng)經(jīng)過了線纜的多次延時(shí)、解藕作用，其波頭時(shí)間將遠(yuǎn)大于10微秒，雷電流能量也經(jīng)過多次分流衰減，能量將小于5000A，因此每根線路的電流較大平均梯度=5kA/2*30%/10 s=0.075kA/ s，當(dāng)電涌保護(hù)器如上圖一安裝時(shí)：A、B的較大電涌電壓= UL1+Ur+UL2=0.1kV+ Ur，（設(shè)L1+L2=1.5m），因機(jī)房設(shè)備如服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、交換矩陣等屬于特殊保護(hù)設(shè)備，其耐沖擊電壓額定值為1500伏，此時(shí)，選擇的電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓應(yīng)小于1400伏，因此，二級(jí)電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓（在3-5kA下）小于1200伏是合適的。

較大連續(xù)工作電壓Uc根據(jù)《防雷規(guī)范》*6.4.5條規(guī)定，在TN供電系統(tǒng)中其Uc較大大于1.15*220V=253伏，同時(shí)在*6.4.6條規(guī)定“在供電電壓偏差**過10%以及諧波使電壓幅值加大的場(chǎng)所，應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)SPD提高持續(xù)耐壓”，有些配電箱制造廠家**擇275V，我們認(rèn)為TN供電系統(tǒng)持續(xù)工作電壓選擇275V是不合適的，其理由如下：  

1）我們知道GB50057-94是按照IEC標(biāo)準(zhǔn)制定的，而IEC標(biāo)準(zhǔn)主要吸收的是歐美發(fā)達(dá)等國家的標(biāo)準(zhǔn)，其防雷依據(jù)主要是發(fā)達(dá)國家的電網(wǎng)的高質(zhì)量，而我國電網(wǎng)質(zhì)量與發(fā)達(dá)國家還存在比較大差距，尤其在故障電壓、電壓偏差、電壓波動(dòng)、電壓畸變、諧波影響、三相不平衡系數(shù)等方面存在較大的差距，在某些地方供電電壓**過+15%，也是正常的；  

2）GA173-98《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電涌保護(hù)器的標(biāo)稱導(dǎo)通電壓大于2.2倍的系統(tǒng)工作電壓，即在220V工作系統(tǒng)中應(yīng)大于484V；我們知道限壓型SPD的主要元器件是壓敏電阻，根據(jù)壓敏電阻的分類標(biāo)準(zhǔn)中持續(xù)耐壓與壓敏電壓（標(biāo)稱導(dǎo)通電壓）關(guān)系表可以看出：壓敏電壓不是某一固定值，而是個(gè)范圍，對(duì)比484V，我們可以得出持續(xù)耐壓應(yīng)大于350V。

持續(xù)耐壓與殘壓是一對(duì)矛盾體，持續(xù)耐壓高，保護(hù)器的壽命高，而殘壓也高；持續(xù)耐壓低，保護(hù)器的壽命低，而殘壓也低；但在5-10kA雷電流沖擊下，持續(xù)耐壓為350V的保護(hù)器與持續(xù)耐壓為440V的保護(hù)器比較，其殘壓低不到100V，不會(huì)很快提高系統(tǒng)殘壓，因此我們認(rèn)為選擇持續(xù)耐壓（如440V）比較高的保護(hù)器，以提高保護(hù)器使用壽命是合理的。

漏電流根據(jù)GA173-98《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保護(hù)器》中*6.1.1條規(guī)定，并聯(lián)型電源避雷器的漏電流應(yīng)小于20A，漏電流I0越大，電涌保護(hù)器將聚集能量而發(fā)熱的可能性增大，  而漏電流又是隨著壓敏電阻的溫度升高而增大的，因此，此時(shí)該壓敏電阻就處于惡性循環(huán)狀態(tài)，這也表明了漏電流隨時(shí)間的變化率（增加率）越大，電涌保護(hù)器聚集能量將越快，從而性能會(huì)越差，保護(hù)器使用壽命下降，一般情況下，保護(hù)器的漏電流小于10A為宜。

告警方式目前能提供的告警方式共有三類，一類是遙信、遙測(cè)告警，適用于**的工作場(chǎng)合；另一類是可視告警，通過機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)告警功能，該告警方式應(yīng)在雷雨過后對(duì)設(shè)施進(jìn)行檢查或定期檢查，適用于所有的場(chǎng)合，也是目前使用較多的告警方式；還有是聲光告警，此告警方式需增加一個(gè)告警模塊，目前許多*建議謹(jǐn)慎使用。因?yàn)槔讚魰r(shí)，有可能是聲光告警模塊首先被擊壞而失去聲光告警功能，如此時(shí)產(chǎn)品也正好被擊壞，人們因依賴聲光告警而未察覺，等*二次雷擊時(shí)，雷電將會(huì)乘虛而入擊壞后續(xù)保護(hù)設(shè)備。

結(jié)構(gòu)形式浪涌保護(hù)器的結(jié)構(gòu)形式是非常重要，主要存在兩種結(jié)構(gòu)形式：地凱防雷整體式模塊化設(shè)計(jì)和地凱防雷插拔式模塊化設(shè)計(jì)。插拔式結(jié)構(gòu)因存在插拔間隙而存在間隙放電，尤其在空氣濕度比較大的地方，此現(xiàn)象將會(huì)較嚴(yán)重，使保護(hù)器的使用壽命降低。整體式模塊化設(shè)計(jì)不存在任何間隙，同時(shí)因采用35mm導(dǎo)軌式安裝，也方便更換。


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