淺談電涌保護(hù)器在電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

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摘要: 雷擊產(chǎn)生的雷電過電壓對建筑物中的電子信息系統(tǒng)具有極大的危害性, 從電源線侵入的雷電過電壓會損壞電子設(shè)備，輕則工作失效，重則發(fā)生永久性損壞，導(dǎo)致所在電子信息系統(tǒng)運(yùn)行故障。為了維護(hù)電子設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，需要在電源系統(tǒng)中采取防雷保護(hù)措施，以抑制雷電過電壓，這些措施主要是在電源系統(tǒng)中設(shè)置多級電涌保護(hù)器。

關(guān)鍵詞:雷電過電壓  低壓電源系統(tǒng)  電涌保護(hù)器（SPD） 1  雷電過電壓的危害 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化水平的不斷提高，現(xiàn)代建筑物內(nèi)安裝的電子信息設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備越來越多。與此同時，這些設(shè)備對雷電的防護(hù)也提出了新的要求。根據(jù)近年來氣象部門雷災(zāi)的統(tǒng)計(jì)，雷電從電源系統(tǒng)侵入造成低壓電氣設(shè)備損壞約占70%，特別是電子信息設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備的損壞尤為嚴(yán)重，低壓電源系統(tǒng)的雷電過電壓保護(hù)顯得越來越重要。 2  雷電過電壓的侵害途徑 雷電過電壓主要通過兩種形式進(jìn)行傳導(dǎo)：一種是雷電直接擊在金屬管線或地線上，雷電過電壓通過它們直接傳導(dǎo)致使設(shè)備損壞；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線上產(chǎn)生過電壓致使設(shè)備損壞，絕大部分設(shè)備損壞都是由這種感應(yīng)而引起。 對于電子信息設(shè)備而言，危害主要來自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，主要通過以下三個通道產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓：金屬管線通道，如自來水管、電源線、天饋線、信號線、航空障礙燈引線等產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓；其中金屬管線通道的瞬態(tài)過電壓和地線通道的地電位反擊是電子信息系統(tǒng)損壞的主要原因，它的最常見的損壞形式是在電源線路上引起的雷電過電壓損壞，所以電源線路防過電壓需作為重點(diǎn)來防護(hù)。 3  雷電過電壓的主要防護(hù)措施 由于電子元件耐受雷電電磁脈沖的能力很低，僅靠外部防雷不足以保護(hù)電子設(shè)備的安全，為了減少雷電電磁脈沖的干擾和破壞，現(xiàn)代防雷發(fā)展了包括共用接地、屏蔽、等電位連接、合理布線和過電壓保護(hù)等的內(nèi)部防雷措施，來共同保障電子設(shè)備的安全。電涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬態(tài)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，將強(qiáng)大的雷電流泄入大地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。 3.1 電涌保護(hù)器的防護(hù)原理 各種電氣設(shè)備的絕緣都是按一定的耐受電壓水平來設(shè)計(jì)的，為了設(shè)備的安全，需要對超過此耐受限度的過電壓加以抑制，將過電壓降低到絕緣耐受限度以內(nèi)，這種過電壓抑制裝置通常就是電涌保護(hù)器。當(dāng)電涌保護(hù)器兩端電壓達(dá)到和超過動作電壓時，它將導(dǎo)通，將雷電流泄入大地，對過電壓實(shí)施抑制，從而保護(hù)電氣設(shè)備不受沖擊損壞。 3.2 電涌保護(hù)器的選用 正確選擇和使用電涌保護(hù)器是保護(hù)設(shè)備和人身安全的關(guān)鍵，如不能正確的選擇和安裝電涌保護(hù)器就不可能起到保護(hù)設(shè)備的功能，甚至還會出現(xiàn)損壞設(shè)備和造成人員傷害的事故。因此電涌保護(hù)器的防護(hù)想要取得理想的效果，就要注重“在合適的地方合理地裝設(shè)合適的電涌保護(hù)器”。  由于雷擊的能量非常巨大，電源線路上往往會感應(yīng)產(chǎn)生幾千伏到幾十千伏的高電位，然后以脈沖波的形式沿著線路傳播而侵入室內(nèi)，因此需要在電源線路上安裝多級電涌保護(hù)器對電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。分級保護(hù)的目的是利用每級的電涌保護(hù)器進(jìn)行逐級泄放雷電過電壓的能量，使電壓限制在電氣設(shè)備能夠承受的水平，從而保護(hù)電氣設(shè)備。 3.2.1 第一級保護(hù)的選用 第一級電涌保護(hù)器用于LPAOA或LPZOB區(qū)與LPZ1區(qū)的交界處，一般情況下可采用波形為10/350us的三相電壓開關(guān)型電涌保護(hù)器，連接在用戶供電系統(tǒng)入口進(jìn)線各相和大地之間，要求其雷電通流量不應(yīng)低于60KA，該級電涌保護(hù)器是專為承受雷電和感應(yīng)雷擊的大電流以及吸引高能量電涌而設(shè)計(jì)的，可將大量的電涌電流分流到大地，僅靠它是不能完全保護(hù)供電系統(tǒng)內(nèi)部的敏感電氣設(shè)備的。 3.2.2 第二級保護(hù)的選用 雖然第一級電涌保護(hù)器泄放了大量的電涌電流，但仍有一部分對設(shè)備而言是相當(dāng)巨大的雷電流會傳導(dǎo)過來，需要第二級電涌保護(hù)器進(jìn)一步泄放。同時，經(jīng)過第一級電涌保護(hù)器的傳輸線路也會感應(yīng)出雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當(dāng)線路足夠長時感應(yīng)的雷擊電磁脈沖輻射的能量就變得足夠大，也需要第二級防雷器進(jìn)一步對雷擊能量實(shí)施泄放。 第二級電涌保護(hù)器應(yīng)安裝在重要或敏感的電氣設(shè)備供電的分路配電箱處，一般情況下，用戶供電系統(tǒng)做到第二級保護(hù)就可以達(dá)到電氣設(shè)備運(yùn)行的要求了。 3.2.3 根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的耐壓等級，假如兩級防雷就可以做到限制電壓低于設(shè)備的耐壓水平，就只需要做兩級保護(hù)，假如設(shè)備的耐壓水平較低，可能需要三級甚至更多級的保護(hù)，就要選用相應(yīng)級別的電涌保護(hù)器來限制電壓低于設(shè)備的耐壓水平。 3.3 電涌保護(hù)器安裝時的級間配合 在被保護(hù)線路中，安裝多級的電涌保護(hù)器時，應(yīng)注意電涌保護(hù)器的級間配合問題。一般情況下，電壓開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長度要大于10m，限壓型SPD之間的線路長度要大于5m，如果開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線路長度小于10m或限壓型SPD之間的線路長度小于5m時，為實(shí)現(xiàn)多級SPD間的能量配合，應(yīng)在SPD之間的線路上串接適當(dāng)?shù)碾娮杌螂姼?，以此來消除保護(hù)“盲區(qū)”的問題。     參考文獻(xiàn) [1] 虞昊，《現(xiàn)代防雷技術(shù)基礎(chǔ)》，1995年09月第一版 [2] 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50057-94 2000年版 北京．中國計(jì)劃出版社 [3] 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343-2004北京．中國建筑工業(yè)出版社