趙丹

摘要：國外建筑物防雷領(lǐng)域普遍使用熔斷器、斷路器做為電源SPD設(shè)備的電流保護，但經(jīng)常廣泛出現(xiàn)防雷失效問題，這在國內(nèi)電信、交通、光伏等領(lǐng)域也比較常見?；诖颂岢?，電源spd設(shè)備的分級策略與防雷失效分析。對防雷型建筑物普遍特征進行描述，并對熔斷器、斷路器串聯(lián)電流的配合問題進行了相關(guān)。

關(guān)鍵詞：電源spd;分級策略;防雷失效;安全

在當今社會經(jīng)濟的諸多關(guān)鍵行業(yè)如郵政、傳媒、金融、電信、國家公路等，防雷需求已經(jīng)成為社會關(guān)注的話題，這是由于計算機IT技術(shù)的推廣造成了保護電源SPD設(shè)備的防雷需求的快速增漲。既然有了社會需要，那么相應(yīng)地就會產(chǎn)生相應(yīng)的市場供給。而這正是我國社會主義市場經(jīng)濟的關(guān)鍵所在，因而防雷產(chǎn)品的市場需求也就應(yīng)運而生，各種產(chǎn)品思路源源不斷，防雷技術(shù)也因此有了較大的進步空間。然而大多數(shù)計算機IT行業(yè)的技術(shù)人員對于強電源并不是很了解，再加上以往防雷是一門相對冷僻不受人們重視的邊緣學(xué)科，社會有關(guān)防雷技術(shù)和相關(guān)衍生產(chǎn)品的介紹資料極少，這就為市場客戶如何經(jīng)濟、科學(xué)地選擇防雷產(chǎn)品帶來了諸多難題。另一方面，電的發(fā)明和普遍使用也推動了防雷產(chǎn)品的進步，當高壓輸電網(wǎng)為社會日常工作與生活帶來光明和動力的時候，雷電的頻繁出現(xiàn)對高壓輸變電設(shè)備帶來了大量不可以預(yù)估的危害。高壓線的架設(shè)離地面較高、距離過長、穿過的地形地貌也比較復(fù)雜，因此就會比較容易被雷電擊中。而避雷針的保護范疇還不足以保護上萬公里的高壓輸電線，所以電源SPD設(shè)備作為保護高壓電線的新型儀器設(shè)備也就隨之產(chǎn)生了[1]。

一、電源spd設(shè)備的分級策略

因為建筑物體的不一樣，造成其所在的天氣環(huán)境、地質(zhì)條件、地理環(huán)境也不一樣，同時建筑物的使用性質(zhì)和功能不一樣，建筑物的設(shè)計結(jié)構(gòu)和電子信息系統(tǒng)設(shè)備的關(guān)鍵性以及抗干擾性不一樣，因而建筑物體迥異的電子信息系統(tǒng)對雷電電磁波的防護需求也隨之不一樣[2]。所以，我們有必要對電源SPD進行分級，從而明確其需求的防護點。而建筑物電子信息結(jié)構(gòu)的雷電防護等級是根據(jù)防雷設(shè)置的截斷效率分為一級、二級、三級、四級。雷電防護等級的劃定辦法具體有2種：第一種是，根據(jù)建筑物電子信息結(jié)構(gòu)所處的現(xiàn)實環(huán)境進行雷電預(yù)警的危險評估，以便明確雷電防護等級層次。第二種則是，根據(jù)建筑物電子信息結(jié)構(gòu)的使用性質(zhì)與具體功能來劃分雷電防護等級層次的。通常情況下學(xué)界普遍認為，正常程序的工程建設(shè)項目，可以根據(jù)使用性質(zhì)與功能來確定其防電擊等級，具體要求可以參照GB9034023一一2014國家最新頒布的《建筑物電子信息結(jié)構(gòu)防雷電擊打規(guī)范新標準》來確定防雷等級[3]。譬如說：普通醫(yī)院醫(yī)療儀器設(shè)備、四星級以上酒店安全設(shè)備是第一級，中小型醫(yī)院醫(yī)療儀器設(shè)備、三星級賓館為第二級;擁有甲級安全保護設(shè)施的是第一級，乙級安全保護設(shè)施的是第二級，諸如此類。一些比較普遍的辦公廳大樓、住宅小區(qū)等雖然在《新標準》中沒有被具體標明，然而也可以按照其中某些相似的執(zhí)行標準去明確，五星級以上的數(shù)字化辦公大廳可以劃分為第二級;數(shù)字化寫字樓與較高級別的現(xiàn)代化住宅小區(qū)則可以劃分為第三級;至于普通辦公大廳和常見居民住宅小區(qū)也可以明確劃定為第四級?？墒沁@些標準只是針對生活中常見的建筑物，對于一些國家主持的重大或大型綜合性項目建筑，還是應(yīng)該進行嚴格的、科學(xué)的雷電風險評估以便明確其具體的防雷等級為好，或在此基礎(chǔ)上定得比較高級一點。在進行雷電工程建設(shè)的時候，需要針對防護對象的不一樣而作具體要求，因此雷電防護分級也隨之成為現(xiàn)代化防雷電擊打工程設(shè)計的重要理論根據(jù)之一。這和進行建筑物防雷電分類的工作原理也是類似的，由于電子信息結(jié)構(gòu)的雷電防護等級的具體實施標準是根據(jù)其防雷等級的不一樣而有所區(qū)別的。在雷電防護等級不一樣的情況下，選擇電源電路的SPD（電涌保護器）的具體參照值有著很大的差別。所以，工作技術(shù)人員在選擇和設(shè)計SPD（電涌保護器）的時候，必須第一步滿足工程電子信息結(jié)構(gòu)下雷電防護分級、分級明確下的雷電防護等級標準等等。雷電防護等級的區(qū)分是按照需要維護與控制雷電電磁波實際環(huán)境下的建筑物規(guī)模，從內(nèi)部到外部需要具體劃分為不同需求層次的雷電區(qū)域（Lpz），大致有直沖擊下的雷電非防護區(qū)（LpzA）、直沖擊下的雷電防護區(qū)（LpzB）、一級防護區(qū)（Lpzl）、二級防護區(qū)（Lpz2）、三級防護區(qū)（Lpz3）等。所以，專業(yè)的技術(shù)工作人員在面臨SPD（電涌保護器）的選擇時，有必要首先搞明白SPD的設(shè)置與安裝部分所處的現(xiàn)實環(huán)境下防雷擊界面。尤其需要我們注意的是不同的Lpzo之間是不存在界面的。鋪設(shè)進家的低電壓電源電線的進線口一般情況下是比較常見的LpZ系列的界面。在這個單元下選擇開關(guān)型sPD（9/380μs）就比較適合。其沖擊電流應(yīng)該設(shè)置為20kA以上。電纜埋入地下的時候，其埋地長度需要大致控制在17m以上，住戶處因為不屬于LPZ系列界面區(qū)的鏈接處，所以其電纜在地下的覆蓋長度不可以完全暴露在LPZ。到了這個時候我們就需要整體考慮其經(jīng)濟適用性的合理性原則以及SPD的級別匹配效果的有效性，普遍情況下會選擇限壓型SPD（810/30μs）。其標準限電電流（I）最適宜電流范圍應(yīng)該控制在40kA以上。

二、電源spd設(shè)備的防雷失效

（一）熔斷器

熔斷器是利用體外電阻對流經(jīng)電路的一般性電流產(chǎn)生焦耳熱熔斷，從而達到最終保護建筑物的目標，其中需要確保熔斷器在雷電電阻的擊打下（包括最大值max或最小值min）保證不熔斷，Irt（實際電熔熱能值）必須保證不超過Ift（公稱電熔熱能值）。熔斷器的材料優(yōu)良與否決定了熔斷體最終的熔斷時間、熔斷溫度，對于那些電阻性能沒有選擇性即時熔斷能力的，對于雷電和頻繁電流沖擊下只要達到同等大小的Irt都會立即熔斷！我們選擇一個通過50kA（10/20μs）的電流可以保證不熔斷、直流電大小為2mΩ的熔斷器，產(chǎn)生的電壓值降U會立即變?yōu)?0V，能量表達為E1：

算式中0.5表示波頭系數(shù)，1.4則表示為波尾系數(shù)。當產(chǎn)熱大于散熱的時候，燃燒前的時間就會繼續(xù)無限延長;當產(chǎn)熱等于散熱但是卻并沒有達到燃燒溫度的時候，熔斷器就不會熔斷，而100A頻繁電流的沖擊將會使SPD在短時間內(nèi)迅速燃燒。

（二）斷路器

集體串聯(lián)下的電磁波頻出現(xiàn)在主電板之中，用于SPD外部的電流保護其實就是相當于在SPD電源板中串聯(lián)了一個交感電線圈。實際操作下保護電路的上升值將會得到最終提升，而這對被保護電源儀器其實是極其不利的。這當中微型斷路器是內(nèi)部熱源扣與電磁波頻的配電開關(guān)，電路板承受雷電沖擊試驗則證明了，作用在電磁波頻的電磁波與電動力導(dǎo)致的誤扣會導(dǎo)致電路失去以往常規(guī)的防雷設(shè)置。斷路器主要是利用主電板中存在的金屬導(dǎo)流片執(zhí)行電流承載保護，通過主電板的電磁波實現(xiàn)斷路電流的即時保護，串聯(lián)電磁波頻下的即時保護是按照通過的電流電阻產(chǎn)生的電磁動力而使內(nèi)部芯片帶動設(shè)備完成脫扣動作的。斷路器電磁芯片可以根據(jù)磁體內(nèi)部的磁導(dǎo)出率μ不變、非線性電磁波頻下的電動力來進行設(shè)置。

三、結(jié)語：

本文對電源spd設(shè)備的分級策略與防雷失效進行分析，依托電源spd（電涌保護器）的結(jié)合機制，根據(jù)建筑物雷電預(yù)警設(shè)置以及防電設(shè)置，對spd設(shè)備的防雷失效進行分析，實現(xiàn)本文研究。希望本文的研究能夠為電源spd設(shè)備的分級策略與防雷失效分析提供理論依據(jù)。

參考文獻：

[1]朱秀娥.關(guān)于交流電路電源噪聲信號優(yōu)化檢測仿真[J].計算機仿真，2017，35（3）：440-444.

[2]孫凱，.防雷裝置spd的分級設(shè)計[D].吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.

[3]張棟.低壓配電系統(tǒng)中SPD保護和配合的研究[D].上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.