吳開恒

【摘要】通過對防雷浪涌保護(hù)器的原理和保護(hù)等級的分析，介紹該如何在低壓配電系統(tǒng)中選擇合適的防雷浪涌保護(hù)器從而達(dá)到防止浪涌電壓和保護(hù)各種設(shè)備的安全。

【關(guān)鍵詞】低壓配電系統(tǒng)；防雷浪涌保護(hù)器；浪涌電壓；防雷

一、概述

近年來IT設(shè)備逐步普及，在這個現(xiàn)代化的時代，電子信息顯得必不可缺。現(xiàn)在的設(shè)備顯然比以前的設(shè)備更加容易遭到浪涌電壓的傷害，因?yàn)殡娮釉O(shè)備的耐壓水平通常較低，電壓也同樣很低，所以這些浪涌電壓對電子化設(shè)備而言無疑是很大的威脅，會對這些設(shè)備造成致命的打擊。由此可見，低壓配電系統(tǒng)安裝防雷浪涌保護(hù)器是勢在必行的。

二、浪涌

（一）由來

浪涌從何而來？浪涌（突波）根據(jù)字面解釋很容易理解是指電壓瞬間超過正常工作電壓范圍的過電壓。通常短路或者電源切換能引起浪涌，而就根本而言，浪涌的發(fā)生往往只有百萬分之一秒的時間，但這一瞬間卻能產(chǎn)生一種劇烈的脈沖。

除了剛才所提到的原因會引起浪涌外，還有一種現(xiàn)象是由自然環(huán)境所引起的浪涌（常指雷電）。作為自然現(xiàn)象的一種——雷電，提起它就會想到自然災(zāi)害，它不僅對人類的安全造成威脅，還會對電子設(shè)備產(chǎn)生巨大侵害。目前為止雷電是人類不可避免的自然災(zāi)害之一，而對于電子設(shè)備，我們可以選擇采用防雷浪涌保護(hù)器來保護(hù)設(shè)備使其不被雷電破壞。

（二）表現(xiàn)形式

浪涌出現(xiàn)時（產(chǎn)生的時間非常之短），電壓電流的幅值通常是正常值得兩倍或以上，其實(shí)浪涌無處不在，如下圖：

（三）危害

如果設(shè)備的承受能力被電涌電壓超過了，那么該設(shè)備會完全被破壞或使用壽命減少，亦或者由于浪涌長時間的累積破壞，會使設(shè)備故障頻發(fā)影響工作效率。

三、浪涌保護(hù)器（SPD）

（一）設(shè)備的特點(diǎn)

浪涌保護(hù)器又稱Surge Protection Device，出現(xiàn)于19世紀(jì)末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設(shè)備絕緣而造成停電，故稱“浪涌保護(hù)器”（SPD）?，F(xiàn)代的SPD用于限制過電壓（電力系統(tǒng)中因雷電引起或者因系統(tǒng)操作產(chǎn)生），可以說是一種提供安全防護(hù)的電子裝置。

通常浪涌保護(hù)器的特點(diǎn)在于能在短時間內(nèi)面對電涌做出反應(yīng)，可以使殘壓變低并且使通流量變大；不但如此，現(xiàn)在的浪涌保護(hù)器還采用了可以徹底防止火災(zāi)的新型技術(shù)——滅弧技術(shù)，可以將火災(zāi)的機(jī)率大大的降低；浪涌保護(hù)器多半還自帶熱保護(hù)（具備溫控效果），可以保護(hù)電路；還裝有電源指示燈可以對SPD的工作狀態(tài)做出顯示；更重要的是現(xiàn)在的浪涌保護(hù)器因其設(shè)計結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，可以使得工作愈加穩(wěn)定。

（二）工作原理

浪涌保護(hù)器是現(xiàn)代保護(hù)電子設(shè)備免遭雷電侵害的一種必備裝置，它可以限制瞬時過電壓，將這種過電壓限制在設(shè)備能承受的正常電壓范圍內(nèi)，從而保護(hù)設(shè)備不受損壞。換而言之浪涌保護(hù)器就是當(dāng)電壓超過一定值時導(dǎo)通，來保護(hù)電路不受大的損害。防止雷擊等產(chǎn)生強(qiáng)大的尖峰電壓和尖峰電流燒毀設(shè)備，遇到雷擊時，浪涌保護(hù)器里面的觸點(diǎn)會閉合，隨之直接導(dǎo)入大地。

（三）設(shè)備的分類

按工作原理可將SPD分成開關(guān)型、限壓型和分流型（或扼流型）三種類型。

（1）第一種類型（開關(guān)型）：指瞬時過電壓時電壓的表現(xiàn)力對電流的阻礙作用小，可是當(dāng)雷電瞬時過電壓需要得到響應(yīng)時，SPD對電流的阻礙作用就立刻變?yōu)榈蛿?shù)值，允許雷電流通過。放電間隙（Discharge Gap）、氣體放電管（Gas Discharge Tube）、閘流晶體管（Thyristor）等可以被用作此類裝置。

（2）第二種類型（限壓型）：指瞬時過電壓時電壓的表現(xiàn)力對電流的阻礙作用小，可是隨電涌電流和電壓的增加其對電流的阻礙作用會逐漸減小，SPD電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性。氧化鋅（Zinc Oxide）、壓敏電阻（Varistor）、抑制二極管（Transient Voltage Suppressors）、雪崩二極管（Avalanche diode）等可以被用作此類裝置。

（3）第三種類型（分流型或扼流型）：

分流型：SPD與被保護(hù)設(shè)備的所有電阻的輸入（出）端分別被連接到一起，對電流脈沖表現(xiàn)為對電流的阻礙作用小，但對正常工作頻率表現(xiàn)為對電流的阻礙作用大。

扼流型：SPD與被保護(hù)設(shè)備的各個元件被導(dǎo)線挨個連接起來，對電流脈沖表現(xiàn)為對電流的阻礙作用大，但對正常的工作頻率表現(xiàn)為對電流的阻礙作用小。扼流線圈（Choke Coil）、高通濾波器（High-Pass Filter）、低通濾波器（Low-Pass Filter）等可以被用作此類裝置。

按用途可將SPD分成電源保護(hù)器和信號保護(hù)器兩種類型。

（1）第一種類型（電源保護(hù)器）：交流、直流、開關(guān)電源保護(hù)器等。

（2）第二種類型（信號保護(hù)器）：低頻、高頻、天饋信號保護(hù)器等。

（四）防護(hù)等級的確定

浪涌保護(hù)以必要的建筑物防雷為基礎(chǔ)，存放有電子系統(tǒng)的建筑物至少應(yīng)按照第三類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)計，按照GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置屋頂避雷帶、引下線、接地極，采取防雷電感應(yīng)、防雷電侵入波等措施，設(shè)計時還應(yīng)考慮設(shè)置共用接地系統(tǒng)、等電位接地系統(tǒng)，且電子系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)安裝在LPZ1 及以上的防雷分區(qū)中，實(shí)現(xiàn)電源線路與信號線路的屏蔽隔離，電源系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足相應(yīng)的供配電設(shè)計規(guī)范、民用建筑設(shè)計規(guī)范、智能建筑設(shè)計規(guī)范和建筑物防雷設(shè)計規(guī)范的要求，應(yīng)根據(jù)SPD級位配置、保護(hù)模式、通流容量、電壓保護(hù)水平的要求，選擇浪涌保護(hù)方案等級[1]。

（五）作用

上文已經(jīng)提及SPD的作用是保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)不受強(qiáng)電流的沖擊而損壞。

四、浪涌保護(hù)器（SPD）的選擇與配置

（一）選擇原則

我們在選擇SPD進(jìn)行安裝時，不但要考慮其安裝位置還要考慮其位置與其他設(shè)備的間距是否合適，而且要首先將電網(wǎng)的設(shè)計考慮在內(nèi)（如：TN-S、TT、IT系統(tǒng)等）。SPD放的太近或太遠(yuǎn)都會對設(shè)備的保護(hù)產(chǎn)生不利的影響（太近會使設(shè)備和SPD會產(chǎn)生振蕩波，太遠(yuǎn)則會起不到效果）。

除此之外，選擇SPD也應(yīng)該將安裝處的電流量考慮在內(nèi)，要確保選擇的SPD元器件容量大，根據(jù)從生產(chǎn)商那里取得的數(shù)據(jù)對SPD進(jìn)行評估并將SPD的使用壽命考慮在內(nèi)，選擇不易老化的。

（二）對SPD的保護(hù)

SPD可以進(jìn)行自我保護(hù)，如果發(fā)生了短路的情況（特指在低壓系統(tǒng)中），SPD因電流增大而發(fā)熱，一旦溫度達(dá)到1200°時，SPD可以自動進(jìn)行熱脫扣裝置的動作（因熱效應(yīng)而動作的一種過載脫扣器），使得系統(tǒng)正常運(yùn)行。

SPD也可以后保護(hù)，設(shè)計時一般加一個斷路器在浪涌保護(hù)器前面作為對其的保護(hù)，SPD會因?yàn)殚L期過電壓而造成短路，如果在其前面增加一個斷路器的裝置，那么當(dāng)短路發(fā)生時斷路器會自動切斷主電源而保護(hù)了SPD，不會使其因?yàn)槎搪范艿綋p壞。

五、總結(jié)

浪涌電壓（Surge Voltage）的損害在我們生活中是很常見的，諸如部分的電腦故障等都是由于浪涌電壓引起的，可見浪涌保護(hù)器的重要性，只有對未來可能發(fā)生的事情先做好準(zhǔn)備，等到未來障礙出現(xiàn)才不會驚慌失措、追悔莫及。而浪涌保護(hù)器正是做到了這一點(diǎn)，可謂是有備無患。更可靠更安全的設(shè)備才會使得我們的生活更加出彩，更加便利！

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊守勝. 低壓配電設(shè)計中浪涌保護(hù)器的選擇[J]. 現(xiàn)代建筑電氣，2012，01：34-38.

[2]GB 50057-2010.《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》