周岳建

雷電是十大災(zāi)害之一,每年由于雷電引起的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失不時(shí)見諸報(bào)端。隨著社會(huì)和科技的發(fā)展,微電子設(shè)備得到廣泛應(yīng)用,其特性是絕緣強(qiáng)度低、過電壓耐受力差,一旦遭受雷擊,損失特別嚴(yán)重。

因此,怎樣預(yù)防雷電帶來的危害已越來越引起大家的重視。隨著《防雷減災(zāi)管理辦法》、《防雷裝置設(shè)計(jì)審核和竣工驗(yàn)收規(guī)定》等一系列法律法規(guī)的出臺(tái)。加上主管部門對(duì)防雷減災(zāi)的高度重視和大力宣傳、普及防雷知識(shí),以及對(duì)建筑物防雷裝置的設(shè)計(jì)審核、竣工驗(yàn)收、備案等方面的嚴(yán)格規(guī)定和管理,防雷領(lǐng)域出現(xiàn)了可喜的局面。其中,在電源線路上安裝電涌保護(hù)器得到普遍實(shí)施。

電涌保護(hù)器是防護(hù)雷電感應(yīng)和雷電波侵入的主要裝置,是目前實(shí)現(xiàn)低壓線路等電位連接的必要方法。電涌保護(hù)器在減少雷電對(duì)供電線路、用電器造成的危害,保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全方面,起到了很大的作用。

但目前電源電涌保護(hù)器安裝中也出現(xiàn)了一些值得商榷的地方,比如安裝的位置過于隨意,沒有嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安裝完全,只注重供電線路前級(jí)和中級(jí)的安裝而忽略用電終端的安裝;在電涌保護(hù)器的選擇中,過分追求低殘壓和高標(biāo)稱電流,還有在電涌保護(hù)器的安裝中欠考慮級(jí)間配合等等。

本文就以上電源電涌保護(hù)器安裝中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象,依據(jù)IEC和國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,闡述自己的觀點(diǎn)。

1 安裝電源電涌保護(hù)器的區(qū)域和級(jí)數(shù)

IEC規(guī)定,在LPZ0A/LPZ1區(qū)交界處的交流配電線路上安裝Ⅰ類測試的電涌保護(hù)器,而LPZ0B/LPZ1區(qū)交界處的交流配電線路上安裝Ⅱ類測試的電涌保護(hù)器。從可能遭受直擊雷的LPZ0A區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的輸入線路,可以流過部分雷電流。因此,LPZ0A與LPZ1接口處應(yīng)當(dāng)安裝用Ⅰ類測試的電涌保護(hù)器,以便轉(zhuǎn)移這些雷電流。從不可能遭受直擊雷的LPZ0B區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的輸入線路,由于全部電磁場的影響存在,只攜帶部分感應(yīng)浪涌。在LPZ0B與LPZ1接口處應(yīng)當(dāng)安裝根據(jù)IEC 61643-1用8/20μS波形進(jìn)行Ⅱ類測試的電涌保護(hù)器,或者用適當(dāng)?shù)慕M合波進(jìn)行Ⅲ類測試的電涌保護(hù)器。

進(jìn)入建筑物的低壓電力線應(yīng)在LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)的界面處做等電位連接,設(shè)置總等電位箱。在LPZ1區(qū)和后續(xù)防護(hù)區(qū)之間應(yīng)設(shè)置局部等電位箱。等電位連接帶與接地裝置之間的連接導(dǎo)體,流過大于或等于25%總雷電流時(shí)一般采用16mm2的銅線。內(nèi)部金屬裝置與等電位連接帶之間的連接導(dǎo)體,流過小于25%總雷電流時(shí)一般采用6mm2的銅線。

防雷系統(tǒng)應(yīng)按照雷電防護(hù)等級(jí)的劃分,確定需安裝電涌保護(hù)器的級(jí)數(shù)。雷電防護(hù)等級(jí)應(yīng)按照下列方法之一劃分:(1)按建筑物電子信息系統(tǒng)所處環(huán)境進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,確定雷電防護(hù)等級(jí);(2)按建筑物電子信息系統(tǒng)的重要性和使用性質(zhì)確定防護(hù)等級(jí)。A級(jí)宜在低壓系統(tǒng)中采取3-4級(jí)電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù);B級(jí)宜在低壓系統(tǒng)中采取2-3級(jí)電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù);C級(jí)宜在低壓系統(tǒng)中采取2級(jí)電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù);D級(jí)宜在低壓系統(tǒng)中采取1級(jí)或以上的電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。

2 電源電涌保護(hù)器的正確安裝

2.1 電源電涌保護(hù)器安裝位置的影響因素

電源電涌保護(hù)器的安裝位置主要受下列因素影響:

(1)防護(hù)應(yīng)盡可能的靠近外線進(jìn)入建筑物的入口,才有機(jī)會(huì)將浪涌過電流引導(dǎo)入地;

(2)電涌保護(hù)器越靠近進(jìn)入建筑物的外線入口處安裝,則電涌保護(hù)器所能保護(hù)的設(shè)備數(shù)目越多;

(3)電涌保護(hù)器越靠近被保護(hù)設(shè)備,則保護(hù)效果越好。

電涌保護(hù)器的防護(hù)應(yīng)當(dāng)對(duì)特定的損害源有效果,特定的損害源有雷電擊中建筑物、雷電擊中線路、雷電擊中建筑物附近大地、雷電擊中線路附近。這四種類型的損害源對(duì)于被保護(hù)設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生損害。

當(dāng)雷電侵入波沿著電源電纜侵入,首先到達(dá)前級(jí)保護(hù),由于前級(jí)保護(hù)限壓元件有響應(yīng)時(shí)延,侵入波將繼續(xù)向前行進(jìn),級(jí)間配合應(yīng)該要保證的是在侵入波到達(dá)后級(jí)保護(hù)之前讓前級(jí)保護(hù)元件動(dòng)作。資料顯示限壓型器件響應(yīng)時(shí)間均為25ns,波在電纜中的傳播速度為V=1.5×108m/s,但考慮到其實(shí)際響應(yīng)時(shí)間的誤差(可假定為25ns),那么為了保證前級(jí)先動(dòng)作,則兩級(jí)保護(hù)間的距離應(yīng)該為:S=V*T=3.75m。

開關(guān)型電涌保護(hù)器至限壓型電涌保護(hù)器之間的線路長度小于10m。限壓型電涌保護(hù)器之間的線路長度小于5m時(shí),在兩級(jí)電涌保護(hù)器之間應(yīng)加裝退耦裝置,退耦裝置可以是電阻或電容。

2.2 電源電涌保護(hù)器安裝點(diǎn)的選擇及依據(jù)

(1)主配電盤MB,主配電盤MB處的外線有可能是架空引入,用防雷區(qū)的概念來解釋是:LPZ0A與LPZ1的界面附近。若外線不是架空引入,用防雷區(qū)的概念來解釋是:LPZ0B與LPZ1的界面附近。

(2)分配電盤SB,用防雷區(qū)的概念來解釋是LPZ1與LPZ2的界面附近或LPZ1區(qū)內(nèi)部。

(3)插座SA,用防雷區(qū)的概念來解釋是LPZ1與LPZ2的界面附近或LPZ2區(qū)內(nèi)部。

2.3 各級(jí)電源電涌保護(hù)器主要參數(shù)的選擇

在LPZ0A與LPZ1區(qū)界面處做等電位用的電涌保護(hù)器。當(dāng)無法估算雷電流的分流值時(shí),可按以下方法確定:全部雷電流i的50%流入建筑物防雷裝置的接地裝置,其另50%,即is分配于引入建筑物的各種外來導(dǎo)電物、電力線、通信線等設(shè)施。流入每一設(shè)施的電流ii等于is/n,n為上述設(shè)施的個(gè)數(shù)。

2.4 級(jí)間配合

在建筑物進(jìn)線處和其他防雷區(qū)界面處的最大電涌電壓,即電涌保護(hù)器的最大鉗壓加上其兩端引線的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。為使最大電涌電壓足夠低,其兩端的引線應(yīng)做到最短。在不同界面上的各電涌保護(hù)器還應(yīng)與其相應(yīng)的能量承受能力相一致。

2.5 安裝注意的事項(xiàng)

開關(guān)型電源電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流,并具有通過浪涌時(shí)的電壓保護(hù)水平和有熄滅工頻續(xù)流的能力。安裝在電路上的電涌保護(hù)器,其前端應(yīng)有后備保護(hù)裝置過電流保護(hù)器;為減少附加殘壓和不必要的感應(yīng)回路,電涌保護(hù)器與被保護(hù)裝置之間應(yīng)采用分支引線的V型(凱文式)連接;為解決因電涌保護(hù)器壽命終止造成的失效模式,宜選用帶有劣化顯示的電涌保護(hù)器;電涌保護(hù)器限壓元件前端要有脫離器;如果泄漏電流過大,說明電涌保護(hù)器性能劣化,應(yīng)及時(shí)更換;泄漏電流一般不大于20μA。

根據(jù)以上分析結(jié)果,電源電涌保護(hù)器安裝位置非常重要,必須認(rèn)真確定,要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安裝完整,要特別注重用電設(shè)備端的安裝;在電源電涌保護(hù)器的選擇中,不要過分追求低殘壓和高標(biāo)稱電流,以免造成不必要的資源浪費(fèi),還有在設(shè)計(jì)安裝中要考慮電源電涌保護(hù)器級(jí)間配合。

參考文獻(xiàn)

[1] IEC61312-3-2000雷電電磁沖擊的防護(hù).第3部分:過電壓保護(hù)裝置的要求.

[2] 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50057-94(2000年版).

[3] 等電位聯(lián)結(jié)安裝.02D501-2.

[4] 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范.GB50343-2004.

[5] 劉細(xì)華.淺析限壓型防雷器的級(jí)間配合.