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摘要：近年来，随着大量数据设备和精密仪器组成的信息系统在社会各个领域的广泛应用，因雷电和其他形电压侵入电子设备所造成的事故也不断增加。因此在建筑物施工中防雷是不容忽视的项目，也是雷击电磁脉冲对电子设备造成的损害减少和降低到最低的研究重点。电涌保护器是通过将各个建筑物防雷区截面分开的装置，是利用导电物体将电位导体连接起来，以减少雷击电流在其中产生的电位差，实现保护电力设备要求。本文叙述建筑物内电涌保护系统的设计，采用国内先进软件技术分析和布局，使得其能够充分发挥应有功能。
关键词：防雷保护 电涌保护 电涌保护器 级间配合
1.引言
电涌保护器又称之为浪涌保护器，是根据相关标准规定，电涌保护器是用来拟制传导来的线路中过电压或者过电流的装置，是当前建筑物中综合防雷体系的重要组成部分。电涌保护器是通过放电间隙、压敏电阻和二极管等相应物件组成，根据不同的形式对电流保护期进行详细分类，被分为电源系统SPD和信息系统。在电涌保护工程中有许多问题，特别是建筑物中的SPD布局和级问配合，在现行应用的标准之上提出合理的理论和原则，但是对当前的技术人员而言，缺乏严谨的操作性。经过多年的研究和分析，各种研究人员都逐步的注意其中存在的问题了，曾经发现了各种系统缺陷。
2.分析方法
首先我们应当知道电涌保护器的作用要求，在应用的过程中是通过布置在各个防雷去交界处来实现等电位连接要求的。这些电涌保护器在应用的时候必须很好的配合，以便按照他们能够承受能量的能力在个电涌保护器之间进行合理分配，同时对可以承受之和原始闪电威胁值进行严格计算，通过严谨的计算模式和方法来实现电力系统安装中电涌保护器的有效利用，和功能的合理发挥，并且能够有效的好需要保护的电力设备和耐电涌能力。本文用计算机仿真的方法分析有关SPD布局和级问配合的各种问题。计算程序是微机版ATP—EMTP，基本电路模型在分析的时候是利用相应的软件技术分析。配电变压器、电缆和电力线路的参数在应用的时候进行严格控制，对建筑物在应用中合理的分析各种金属管道和接地电阻值，能够在应用的时候合理的对电流进行分配。虽然10/350s波形包含了更多的电荷和能量，但这是模拟多重雷击的汇合，计算机中仍然采用单次雷击电流的模拟波形8/20s。总的雷击电流取为l00kA。电压限制型SPD的伏安特性按一种国产M0V特性。
3.电源侧SPD的布局
此处所谓的布局指整个建筑物中SPD的位置和级数。SPD布局的原则是：
◆SPD的电压保护水平与被保护设备的冲击耐受水平（绝缘冲击耐受电压，电涌抗扰度的配合。
◆在相繼的防雷区的边界上配置SPD。
◆即使在同一个防雷区中，也要考虑沿线路的波折和反射过程是否会使线路中间的电压特殊的升高，从而需要增设SPD。没有必要保护每一个电气、电子设备，只有那些冲击耐受水平低于2.5kV，而且处于重要或涉及人身安全位置的电气、电子设备才应该保护。一般来说，每一个确定的设备都要求在其近旁设置一个SPD，除非它靠近建筑物入口而且该处已有一相当低的电压保护水平。因此，对大多数建筑物讲，至少需要有二级SPD保护。
要注意，近年来在越来越多的设备里配备了小通流容量的SPD，而且还有滤波电容器，可能使其冲击耐受水平高于2.5kV，而且对级间配合有比较大的影响，虽然内置的SPD与外部SPD配合不好。按照防雷分区概念，在建筑物入口处（10A，0与LPZI的界面）需要大通流容量、低电压保护水平的SPD。这个SPD和各设备近旁的SPD（LPZ1与LPZ2间界面的近旁）组成了最精简的保护接线图它能够满足大多数建筑物（中等规模）的要求。在大型建筑物里，在接近SPD1与SPD2之间线路的中点处也许需要增设一个SPD，因为分支线上的波过程会使分支点上的过电压格外升高。计算发现，在长的开路分支线路（至30m）的分支点上有电涌的过冲。我们在选择配电系统电涌保护器，在查阅产品样本中还应注意以下技术参数：电涌保护器的通流涌流量是指保证动作10次仍不损坏的通流涌流量，漏电流应小于20uA，漏电流的变化率不应超过200%。启动电压（考虑电网电压波动）应为500-600V；电涌保护器应有热脱扣装置，产品样本中应注明残压值及响应时间。
4.电涌保护器的配合
一般情况下，电涌保护器的UC、Ipeak、Imax、IN、电压保护水平等参数应由生产厂商按有关标准的规定提供。当在线路上多处安装电涌保护器时，它们之间的配合宜由厂商提供。当无准确数据时，电压开关型电涌保护器和限压型电涌保护器之间的线路长度不宜小于10M。限压型电涌保护器之间的线路长度不宜小于5M。
掌握了电涌保护器选择的上述原则后，我们可以按以下步骤选择建筑物电力系统中的电涌保护器。
沿同一条线路上的多个SPD间的级问配合要求如下：
◆每级SPD的通流容量足以承受在其位置上的雷电电涌电流负担，而又能保持合适的电压保护水平。
◆前后各级SPD的通流容量负担合理一般地说，有几种研究SPD级间配合的方法计算机仿真，冲击发生器试验，保护元件特性配合分析等。但是这些方法难以为工程人员使用。SP级间配合的实用方法可以是：
◆前后级SPD间必要的线路/电缆长度
◆解耦器
◆为各SPD选择合适的参数
在上述几种方法中，可供应的解耦器产品的额定电流范围不能满足大型建筑物电源的要求。所以现在很少使用。级间距离的要求实际上与各SPD间的参数关系有关，不能一概而论。分析发现，级间配合所需距离与各级SPD的电压保护水平（标称放电电流下的残压）有关。对M0V而言，主要与各级SPD残压间的比例有关，而不是与压敏电压或最大持续运行电压有关，因为前者是小电流特性，后者是大电流特性，而且M0V是连续伏安特性，到达压敏电压并非M0V饱和和限制电压的开始。所以SPD的电压保护水平可以作为级间配合的指标。
5.保护距离
在第一个被保护对象旁装设SPD是不经济的。所以决定SPD的保护距离是很重要的。在线路和设备输入阻抗形成的回路中的波过程是设备上过电压超过SPD残压的主要原因。SPD的电压保护水平和设备冲击耐受电压之差，设备的冲击输入阻抗，以至设备外部各级SPD间的级间配合，都是影响保护距离的因素。所以决定保护距离时考虑设备开路是合理的。设备前各SPD良好的级间配合对保护距离也是有利的：对H-L和L—L方案15m，而对方案就可放大到40m。设备内置的M0V，即使其通流容量小，电压保护水平高，也对降低过电压有利。
6.结论
电涌保护器使用中主要作用是布置在各个防雷交界处来实行对等电位的连接。它在应用中能够合理的分配承受电力值和闪电威胁值，有效的减少和降低需要保护设备的耐电涌能力。结合科学措施和方法对电涌保护器进行合理的布局，确保线路和分支线路的合理工作没通过对电涌时的最大钳压指分析，确保其能够有效的熄灭雷电电流通过事后产生的较大工作频率。■
关键词：防雷保护 电涌保护 电涌保护器 级间配合
1.引言
电涌保护器又称之为浪涌保护器，是根据相关标准规定，电涌保护器是用来拟制传导来的线路中过电压或者过电流的装置，是当前建筑物中综合防雷体系的重要组成部分。电涌保护器是通过放电间隙、压敏电阻和二极管等相应物件组成，根据不同的形式对电流保护期进行详细分类，被分为电源系统SPD和信息系统。在电涌保护工程中有许多问题，特别是建筑物中的SPD布局和级问配合，在现行应用的标准之上提出合理的理论和原则，但是对当前的技术人员而言，缺乏严谨的操作性。经过多年的研究和分析，各种研究人员都逐步的注意其中存在的问题了，曾经发现了各种系统缺陷。
2.分析方法
首先我们应当知道电涌保护器的作用要求，在应用的过程中是通过布置在各个防雷去交界处来实现等电位连接要求的。这些电涌保护器在应用的时候必须很好的配合，以便按照他们能够承受能量的能力在个电涌保护器之间进行合理分配，同时对可以承受之和原始闪电威胁值进行严格计算，通过严谨的计算模式和方法来实现电力系统安装中电涌保护器的有效利用，和功能的合理发挥，并且能够有效的好需要保护的电力设备和耐电涌能力。本文用计算机仿真的方法分析有关SPD布局和级问配合的各种问题。计算程序是微机版ATP—EMTP，基本电路模型在分析的时候是利用相应的软件技术分析。配电变压器、电缆和电力线路的参数在应用的时候进行严格控制，对建筑物在应用中合理的分析各种金属管道和接地电阻值，能够在应用的时候合理的对电流进行分配。虽然10/350s波形包含了更多的电荷和能量，但这是模拟多重雷击的汇合，计算机中仍然采用单次雷击电流的模拟波形8/20s。总的雷击电流取为l00kA。电压限制型SPD的伏安特性按一种国产M0V特性。
3.电源侧SPD的布局
此处所谓的布局指整个建筑物中SPD的位置和级数。SPD布局的原则是：
◆SPD的电压保护水平与被保护设备的冲击耐受水平（绝缘冲击耐受电压，电涌抗扰度的配合。
◆在相繼的防雷区的边界上配置SPD。
◆即使在同一个防雷区中，也要考虑沿线路的波折和反射过程是否会使线路中间的电压特殊的升高，从而需要增设SPD。没有必要保护每一个电气、电子设备，只有那些冲击耐受水平低于2.5kV，而且处于重要或涉及人身安全位置的电气、电子设备才应该保护。一般来说，每一个确定的设备都要求在其近旁设置一个SPD，除非它靠近建筑物入口而且该处已有一相当低的电压保护水平。因此，对大多数建筑物讲，至少需要有二级SPD保护。
要注意，近年来在越来越多的设备里配备了小通流容量的SPD，而且还有滤波电容器，可能使其冲击耐受水平高于2.5kV，而且对级间配合有比较大的影响，虽然内置的SPD与外部SPD配合不好。按照防雷分区概念，在建筑物入口处（10A，0与LPZI的界面）需要大通流容量、低电压保护水平的SPD。这个SPD和各设备近旁的SPD（LPZ1与LPZ2间界面的近旁）组成了最精简的保护接线图它能够满足大多数建筑物（中等规模）的要求。在大型建筑物里，在接近SPD1与SPD2之间线路的中点处也许需要增设一个SPD，因为分支线上的波过程会使分支点上的过电压格外升高。计算发现，在长的开路分支线路（至30m）的分支点上有电涌的过冲。我们在选择配电系统电涌保护器，在查阅产品样本中还应注意以下技术参数：电涌保护器的通流涌流量是指保证动作10次仍不损坏的通流涌流量，漏电流应小于20uA，漏电流的变化率不应超过200%。启动电压（考虑电网电压波动）应为500-600V；电涌保护器应有热脱扣装置，产品样本中应注明残压值及响应时间。
4.电涌保护器的配合
一般情况下，电涌保护器的UC、Ipeak、Imax、IN、电压保护水平等参数应由生产厂商按有关标准的规定提供。当在线路上多处安装电涌保护器时，它们之间的配合宜由厂商提供。当无准确数据时，电压开关型电涌保护器和限压型电涌保护器之间的线路长度不宜小于10M。限压型电涌保护器之间的线路长度不宜小于5M。
掌握了电涌保护器选择的上述原则后，我们可以按以下步骤选择建筑物电力系统中的电涌保护器。
沿同一条线路上的多个SPD间的级问配合要求如下：
◆每级SPD的通流容量足以承受在其位置上的雷电电涌电流负担，而又能保持合适的电压保护水平。
◆前后各级SPD的通流容量负担合理一般地说，有几种研究SPD级间配合的方法计算机仿真，冲击发生器试验，保护元件特性配合分析等。但是这些方法难以为工程人员使用。SP级间配合的实用方法可以是：
◆前后级SPD间必要的线路/电缆长度
◆解耦器
◆为各SPD选择合适的参数
在上述几种方法中，可供应的解耦器产品的额定电流范围不能满足大型建筑物电源的要求。所以现在很少使用。级间距离的要求实际上与各SPD间的参数关系有关，不能一概而论。分析发现，级间配合所需距离与各级SPD的电压保护水平（标称放电电流下的残压）有关。对M0V而言，主要与各级SPD残压间的比例有关，而不是与压敏电压或最大持续运行电压有关，因为前者是小电流特性，后者是大电流特性，而且M0V是连续伏安特性，到达压敏电压并非M0V饱和和限制电压的开始。所以SPD的电压保护水平可以作为级间配合的指标。
5.保护距离
在第一个被保护对象旁装设SPD是不经济的。所以决定SPD的保护距离是很重要的。在线路和设备输入阻抗形成的回路中的波过程是设备上过电压超过SPD残压的主要原因。SPD的电压保护水平和设备冲击耐受电压之差，设备的冲击输入阻抗，以至设备外部各级SPD间的级间配合，都是影响保护距离的因素。所以决定保护距离时考虑设备开路是合理的。设备前各SPD良好的级间配合对保护距离也是有利的：对H-L和L—L方案15m，而对方案就可放大到40m。设备内置的M0V，即使其通流容量小，电压保护水平高，也对降低过电压有利。
6.结论
电涌保护器使用中主要作用是布置在各个防雷交界处来实行对等电位的连接。它在应用中能够合理的分配承受电力值和闪电威胁值，有效的减少和降低需要保护设备的耐电涌能力。结合科学措施和方法对电涌保护器进行合理的布局，确保线路和分支线路的合理工作没通过对电涌时的最大钳压指分析，确保其能够有效的熄灭雷电电流通过事后产生的较大工作频率。■