探讨民用建筑中电涌保护器选型设计

探讨民用建筑中电涌保护器选型设计
【摘要】随着现代电子技术在民用建筑工程领域的广泛应用，我国民用建筑的技术得到了不断丰富。

为了减少雷击等各种过电压对建筑造成的损失，电涌保护器开始在民用建筑设计中广泛应用。

电涌保护器又称涌保护器，是目前民用建筑电子设备防雷的重要装置。

本文通过阐述电涌保护器的运行特点及原理，客观分析电涌保护器的配置，并提出积极的选型建议，以供交流和探讨。

【关键词】电涌保护器；等电位联结；设置安装；选型
对于SPD电涌保护器的研究，国外起步较早且取得了一些应用成果，我国国内建筑在初期大多处于成本考虑，为采用SPD，因此早期民用建筑设计人员在施工过程中选用SPD的次数也较少。

随着时代的进步和电子技术的飞速发展，个人电脑、各种大中型计算机和交换机的技术也取得了突破进展，SPD也越来越普及。

这类高新技术电子产品通常都有大量脆弱的电子集成块或集成电路组成，因而由过电压造成的损坏时有发生，为个人带来不必要的损失。

设计人员开始被要求在电气设计程中使用SPD，特别是《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000）中加人了电磁脉冲的内容后，SPD逐渐成为民用建筑设中必不可少的组成部分。

1.电涌保护器的工作原理及分类
电涌保护器主要适用于220，380V的低压非线性元件。

根据IEC标准规定，电涌保护是主要抑制传导过来的线路过电压和过电流的置。

电涌保护器起到保护作用，基本要求是必须受预期通过的雷电电流，并且通过电涌最大值，有效熄灭在雷电流通过后产生的工频续流，把入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷流泄入地面，保护被保护的设备或系统不受冲而损坏。

SPD按工作运行原理可分为开关型、限压型、和扼流型，按其用途亦可分为电源保护器、信号保器。

这些电子元件的区别在于可用于不同情况的放电、响应及吸收残余电流。

由于这些元件各有利弊，同时防雷击也是SPD的主要功能，因此在使用过程中，人们将其合理组成特殊的电路保护装置，以扬长避短。

2.电涌保护器与等电位联结系统
电涌保护器会在瞬间过电压极短的存在时间内，在被保护区域里的所有导电元件中建立起平衡的个等电位，这些导电元件也包括电子设备的电源。

在雷击的情况下，SPD可帮助电子元件通过完备的等电位联结防雷装置，能够在瞬间形成具有接近或相等的电位，以避免雷击时产生的瞬间过电压损坏电路，起到保护的作用。

现代建筑物安装防雷击的设计上，应在SPD的设计过程中做好防雷等电位的联结，在低压用电用户处进行安装。

根据感应定理，电感量越大，瞬变电流在电路产生的电压越高；电感量大小和导线的长度有关，与导线截面关系不大。

因此，应使接地导线尽可能的短。

多条导线的并联连接可显著地降低电位补偿系统的电感量。

为了将这两条付诸实践，理论上可以把应与等电位联结装置连在一起的所有电路和设备连在同一块金属板上。

基于金属板的构想在补装等电位联结系统时可采用线状、星状或网状结构。

设计新的设备时原则上应只采用网状的等电位联结系统。

3.电涌保护器的安装和选型
3.1电涌保护器的安装
电涌保护器的安装位置应低于海拔高度2000m；并采取温度平衡措施，正常运行环境下温度应控制在-5～+40°C，极限恶劣运行环境下温度应控制在-40～+70°C；运行环境的相对湿度应控制在-50%以下。

保护器适用的接地系统为TN时，垂直安装时倾斜度不应超过5°，无显著摇动和冲击振动的场合。

为了达到有效的过电压保护，通常将需要保护的范围按不同的电磁兼容性分区.这个保护范围，包括从闪电保护区0，过电压保护区1至3，直到干扰电压保护区具有更高的序弓。

设置电磁兼容性保护区0到3，是为了避免因高能耦合而损坏设备。

而序号更高的电磁兼容性保护则为防止信息失真和信息丢失而设置。

电涌保护器的选择应根据用户需求和不同的运行环境，合理配置电涌保护器的参数。

电涌保护器的工作电压应以被保护电路中所有元件的额定电压为准，剩余电压则有被保护电路中所有元件的耐压强度决定。

3.2电涌保护器在设计应用中的设置和一些细节
3.2.1选择SPD的电压保护水平
往往在用户低压进户处安装一套电涌保护器装置，就能起到保护电路安全运行的作用，这也是目前最经济可行的措施。

当电涌保护器所保护区域内设备按进户用户要求不大于10m时，若该SPD的电压保水平加上其两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的80%，一般情况下在被保护设备处可不装SPD。

SPD 的电压保护水平加上其两端引的感应电压降，对电压开关型和限压型是不同的。

3.2.2由于振荡需要考虑的保护距离
如果电涌保护器与被保护用电设备之间的接线距离过长，电涌的过电压传播将会产生振荡，因此，在设备接线设开路情况下，即使这种过电压振荡现象能使被保护元件安全运行和满足需要，但仍然有可能造成元件的损坏和故障。

因此，这样保护距离被确定为电涌保护器与被保护设备之间接线的最大距离，在此距离内电涌保护器方才能起到保护效果。

3.2.3由于干硬现象需要考虑的问题
雷击建筑物或其附近地面将会在SPD于被保护设备之间的环路干硬处一电压值，该电压将会减小SPD的有效性。

着上述环路尺寸的加大（线路加长、相线与PE线或接地导体之间的距离加大）所感应的电压也加大，而随着磁场强度的减小（增加大空间屏蔽和线路屏蔽的效率）则所感应的电压就减小。

通常，可以采用将相线和PE线敷设在封闭的钢质管道内并将管道两端做等电位连接，有的标准推荐利用钢管作PE线。

在这种情况下所感应的电压会是很小的，感应现象可略去不计。

3.2.4关于SPD的后备保护的问题
SPD是电气、电子设备的器件，其本身的安全性和可靠性是非常重要的。

SPD都应在SPD劣化时有热脱扣装置，在升温到120°C时应脱扣从并联线路中断开，保证不发生火灾、爆炸等事故。

在线路配合实际中，SPD的后备保护型式有熔断器、断路器和剩余电流保护器（RCD）三种。

其中熔断器和断路器统称为过电流保护器，是用来防止电涌保护器短路的保护，应当根据SPD产品说明书推荐的过电流保护器的最大额定值选择。

如果保护电气线路的过电流保护器的额定值小于上述的最大额定值，也可省去SPD支路上的过电流保护器。

如果为了方便维护，这两个过电流保护器都可以设置，但应将它们的额定值调整到至少相差两级以保证它们具有选择性。

RCD
适用于限压型SPD，不适用于电压开关型SPD，因后者产生的漏电电流值很小。

4.结束语
为达到最优化的过电压保护方案，用户需要与电气和电子设备的规划人员，及建筑设计人员及时对话。

在设计阶段，确定网状电位补偿系统的设置，并为空间屏蔽和电气及电子设备线路的布置奠定基础。

按电路参数而挑选出的电涌保护器，就很容易确定其合适的安装位置了。

只有符合专业规定及标准的安装，才能使一个优秀而便于应用的过电压保护方案成功地付诸实践。