【摘要】隨著現(xiàn)代電子技術(shù)在民用建筑工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，我國(guó)民用建筑的技術(shù)得到了不斷豐富。為了減少雷擊等各種過(guò)電壓對(duì)建筑造成的損失，電涌保護(hù)器開(kāi)始在民用建筑設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。電涌保護(hù)器又稱涌保護(hù)器，是目前民用建筑電子設(shè)備防雷的重要裝置。本文通過(guò)闡述電涌保護(hù)器的運(yùn)行特點(diǎn)及原理，客觀分析電涌保護(hù)器的配置，并提出積極的選型建議，以供交流和探討。

【關(guān)鍵詞】電涌保護(hù)器；等電位聯(lián)結(jié)；設(shè)置安裝；選型

對(duì)于SPD電涌保護(hù)器的研究，國(guó)外起步較早且取得了一些應(yīng)用成果，我國(guó)國(guó)內(nèi)建筑在初期大多處于成本考慮，為采用SPD，因此早期民用建筑設(shè)計(jì)人員在施工過(guò)程中選用SPD的次數(shù)也較少。隨著時(shí)代的進(jìn)步和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，個(gè)人電腦、各種大中型計(jì)算機(jī)和交換機(jī)的技術(shù)也取得了突破進(jìn)展，SPD也越來(lái)越普及。

這類高新技術(shù)電子產(chǎn)品通常都有大量脆弱的電子集成塊或集成電路組成，因而由過(guò)電壓造成的損壞時(shí)有發(fā)生，為個(gè)人帶來(lái)不必要的損失。設(shè)計(jì)人員開(kāi)始被要求在電氣設(shè)計(jì)程中使用SPD，特別是《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000）中加人了電磁脈沖的內(nèi)容后，SPD逐漸成為民用建筑設(shè)中必不可少的組成部分。

1.電涌保護(hù)器的工作原理及分類

電涌保護(hù)器主要適用于220，380V的低壓非線性元件。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電涌保護(hù)是主要抑制傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的線路過(guò)電壓和過(guò)電流的置。電涌保護(hù)器起到保護(hù)作用，基本要求是必須受預(yù)期通過(guò)的雷電電流，并且通過(guò)電涌最大值，有效熄滅在雷電流通過(guò)后產(chǎn)生的工頻續(xù)流，把入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過(guò)電壓限制在設(shè)或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷流泄入地面，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖而損壞。

SPD按工作運(yùn)行原理可分為開(kāi)關(guān)型、限壓型、和扼流型，按其用途亦可分為電源保護(hù)器、信號(hào)保器。這些電子元件的區(qū)別在于可用于不同情況的放電、響應(yīng)及吸收殘余電流。由于這些元件各有利弊，同時(shí)防雷擊也是SPD的主要功能，因此在使用過(guò)程中，人們將其合理組成特殊的電路保護(hù)裝置，以揚(yáng)長(zhǎng)避短。

2.電涌保護(hù)器與等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)

電涌保護(hù)器會(huì)在瞬間過(guò)電壓極短的存在時(shí)間內(nèi)，在被保護(hù)區(qū)域里的所有導(dǎo)電元件中建立起平衡的個(gè)等電位，這些導(dǎo)電元件也包括電子設(shè)備的電源。在雷擊的情況下，SPD可幫助電子元件通過(guò)完備的等電位聯(lián)結(jié)防雷裝置，能夠在瞬間形成具有接近或相等的電位，以避免雷擊時(shí)產(chǎn)生的瞬間過(guò)電壓損壞電路，起到保護(hù)的作用。現(xiàn)代建筑物安裝防雷擊的設(shè)計(jì)上，應(yīng)在SPD的設(shè)計(jì)過(guò)程中做好防雷等電位的聯(lián)結(jié)，在低壓用電用戶處進(jìn)行安裝。

根據(jù)感應(yīng)定理，電感量越大，瞬變電流在電路產(chǎn)生的電壓越高；電感量大小和導(dǎo)線的長(zhǎng)度有關(guān)，與導(dǎo)線截面關(guān)系不大。因此，應(yīng)使接地導(dǎo)線盡可能的短。多條導(dǎo)線的并聯(lián)連接可顯著地降低電位補(bǔ)償系統(tǒng)的電感量。為了將這兩條付諸實(shí)踐，理論上可以把應(yīng)與等電位聯(lián)結(jié)裝置連在一起的所有電路和設(shè)備連在同一塊金屬板上?；诮饘侔宓臉?gòu)想在補(bǔ)裝等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時(shí)可采用線狀、星狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)新的設(shè)備時(shí)原則上應(yīng)只采用網(wǎng)狀的等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。

3.電涌保護(hù)器的安裝和選型

3.1電涌保護(hù)器的安裝

電涌保護(hù)器的安裝位置應(yīng)低于海拔高度2000m；并采取溫度平衡措施，正常運(yùn)行環(huán)境下溫度應(yīng)控制在-5～+40°C，極限惡劣運(yùn)行環(huán)境下溫度應(yīng)控制在-40～+70°C；運(yùn)行環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)控制在-50%以下。

保護(hù)器適用的接地系統(tǒng)為TN時(shí)，垂直安裝時(shí)傾斜度不應(yīng)超過(guò)5°，無(wú)顯著搖動(dòng)和沖擊振動(dòng)的場(chǎng)合。為了達(dá)到有效的過(guò)電壓保護(hù)，通常將需要保護(hù)的范圍按不同的電磁兼容性分區(qū).這個(gè)保護(hù)范圍，包括從閃電保護(hù)區(qū)0，過(guò)電壓保護(hù)區(qū)1至3，直到干擾電壓保護(hù)區(qū)具有更高的序弓。設(shè)置電磁兼容性保護(hù)區(qū)0到3，是為了避免因高能耦合而損壞設(shè)備。而序號(hào)更高的電磁兼容性保護(hù)則為防止信息失真和信息丟失而設(shè)置。

電涌保護(hù)器的選擇應(yīng)根據(jù)用戶需求和不同的運(yùn)行環(huán)境，合理配置電涌保護(hù)器的參數(shù)。電涌保護(hù)器的工作電壓應(yīng)以被保護(hù)電路中所有元件的額定電壓為準(zhǔn)，剩余電壓則有被保護(hù)電路中所有元件的耐壓強(qiáng)度決定。

3.2電涌保護(hù)器在設(shè)計(jì)應(yīng)用中的設(shè)置和一些細(xì)節(jié)

3.2.1選擇SPD的電壓保護(hù)水平

往往在用戶低壓進(jìn)戶處安裝一套電涌保護(hù)器裝置，就能起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用，這也是目前最經(jīng)濟(jì)可行的措施。當(dāng)電涌保護(hù)器所保護(hù)區(qū)域內(nèi)設(shè)備按進(jìn)戶用戶要求不大于10m時(shí)，若該SPD的電壓保水平加上其兩端引線的感應(yīng)電壓小于被保護(hù)設(shè)備耐壓水平的80%，一般情況下在被保護(hù)設(shè)備處可不裝SPD。SPD的電壓保護(hù)水平加上其兩端引的感應(yīng)電壓降，對(duì)電壓開(kāi)關(guān)型和限壓型是不同的。

3.2.2由于振蕩需要考慮的保護(hù)距離

如果電涌保護(hù)器與被保護(hù)用電設(shè)備之間的接線距離過(guò)長(zhǎng)，電涌的過(guò)電壓傳播將會(huì)產(chǎn)生振蕩，因此，在設(shè)備接線設(shè)開(kāi)路情況下，即使這種過(guò)電壓振蕩現(xiàn)象能使被保護(hù)元件安全運(yùn)行和滿足需要，但仍然有可能造成元件的損壞和故障。因此，這樣保護(hù)距離被確定為電涌保護(hù)器與被保護(hù)設(shè)備之間接線的最大距離，在此距離內(nèi)電涌保護(hù)器方才能起到保護(hù)效果。

3.2.3由于干硬現(xiàn)象需要考慮的問(wèn)題

雷擊建筑物或其附近地面將會(huì)在SPD于被保護(hù)設(shè)備之間的環(huán)路干硬處一電壓值，該電壓將會(huì)減小SPD的有效性。著上述環(huán)路尺寸的加大（線路加長(zhǎng)、相線與PE線或接地導(dǎo)體之間的距離加大）所感應(yīng)的電壓也加大，而隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的減?。ㄔ黾哟罂臻g屏蔽和線路屏蔽的效率）則所感應(yīng)的電壓就減小。通常，可以采用將相線和PE線敷設(shè)在封閉的鋼質(zhì)管道內(nèi)并將管道兩端做等電位連接，有的標(biāo)準(zhǔn)推薦利用鋼管作PE線。在這種情況下所感應(yīng)的電壓會(huì)是很小的，感應(yīng)現(xiàn)象可略去不計(jì)。

3.2.4關(guān)于SPD的后備保護(hù)的問(wèn)題

SPD是電氣、電子設(shè)備的器件，其本身的安全性和可靠性是非常重要的。SPD都應(yīng)在SPD劣化時(shí)有熱脫扣裝置，在升溫到120°C時(shí)應(yīng)脫扣從并聯(lián)線路中斷開(kāi)，保證不發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故。

在線路配合實(shí)際中，SPD的后備保護(hù)型式有熔斷器、斷路器和剩余電流保護(hù)器（RCD）三種。其中熔斷器和斷路器統(tǒng)稱為過(guò)電流保護(hù)器，是用來(lái)防止電涌保護(hù)器短路的保護(hù)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)SPD產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)推薦的過(guò)電流保護(hù)器的最大額定值選擇。

如果保護(hù)電氣線路的過(guò)電流保護(hù)器的額定值小于上述的最大額定值，也可省去SPD支路上的過(guò)電流保護(hù)器。如果為了方便維護(hù)，這兩個(gè)過(guò)電流保護(hù)器都可以設(shè)置，但應(yīng)將它們的額定值調(diào)整到至少相差兩級(jí)以保證它們具有選擇性。RCD適用于限壓型SPD，不適用于電壓開(kāi)關(guān)型SPD，因后者產(chǎn)生的漏電電流值很小。

4.結(jié)束語(yǔ)

為達(dá)到最優(yōu)化的過(guò)電壓保護(hù)方案，用戶需要與電氣和電子設(shè)備的規(guī)劃人員，及建筑設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)話。在設(shè)計(jì)階段，確定網(wǎng)狀電位補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)置，并為空間屏蔽和電氣及電子設(shè)備線路的布置奠定基礎(chǔ)。按電路參數(shù)而挑選出的電涌保護(hù)器，就很容易確定其合適的安裝位置了。只有符合專業(yè)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)的安裝，才能使一個(gè)優(yōu)秀而便于應(yīng)用的過(guò)電壓保護(hù)方案成功地付諸實(shí)踐。