浪涌保護(hù)器預(yù)防雷擊的作用與原理

雷擊和雷電浪涌是電力系統(tǒng)和通信設(shè)備安全的重要威脅。雷電釋放的巨大能量可以通過建筑物或電網(wǎng)侵入設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備損壞、數(shù)據(jù)丟失，甚至引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重后果。為防止這種情況發(fā)生，浪涌保護(hù)器（Surge Protection Device, SPD）成為一種重要的保護(hù)措施。地凱科技將詳細(xì)探討浪涌保護(hù)器在預(yù)防雷擊和雷電浪涌中的作用與原理，并介紹其在各行業(yè)中的應(yīng)用解決方案，結(jié)合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，以保證設(shè)備和系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

一、浪涌保護(hù)器的基本原理與作用

1 浪涌保護(hù)器的工作原理

浪涌保護(hù)器的核心功能是限制過電壓，使其不超過設(shè)備的耐壓水平，并將瞬態(tài)高電壓引至接地系統(tǒng)，從而保護(hù)電氣設(shè)備免受過電壓損害。其原理基于非線性電壓器件的應(yīng)用，主要包括以下兩類常用的元件：

壓敏電阻（MOV）：壓敏電阻在正常工作電壓下表現(xiàn)為高阻狀態(tài)，一旦電壓超出設(shè)定值，電阻迅速下降，形成短路，將過電壓釋放到地。

氣體放電管（GDT）：在電壓過高時，氣體放電管內(nèi)的氣體電離導(dǎo)通，釋放浪涌電流。 當(dāng)電壓恢復(fù)正常時，浪涌保護(hù)器恢復(fù)到高阻狀態(tài)，以確保電路的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 浪涌保護(hù)器的主要作用

1.防止雷電浪涌損壞設(shè)備：雷電通過電網(wǎng)侵入建筑物內(nèi)部的電氣設(shè)備時，會引發(fā)瞬態(tài)過電壓，浪涌保護(hù)器可以快速響應(yīng)，將多余電壓轉(zhuǎn)移到接地系統(tǒng)，保護(hù)設(shè)備免受損壞。

2.降低系統(tǒng)停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)：設(shè)備因雷擊導(dǎo)致?lián)p壞會直接影響生產(chǎn)過程，尤其是關(guān)鍵領(lǐng)域如工業(yè)控制系統(tǒng)、通信設(shè)備和數(shù)據(jù)中心，浪涌保護(hù)器可大幅降低系統(tǒng)因雷電浪涌而停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.減少經(jīng)濟(jì)損失：設(shè)備受雷電浪涌影響而損壞會帶來高昂的維修費(fèi)用和停工損失，安裝浪涌保護(hù)器可以有效避免這些經(jīng)濟(jì)損失。

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二、地凱科技浪涌保護(hù)器防止雷電浪涌的行業(yè)應(yīng)用解決方案

浪涌保護(hù)器廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)中，針對不同場景具有不同的配置與方案，以保障系統(tǒng)安全。

1數(shù)據(jù)中心的浪涌保護(hù)

行業(yè)背景：數(shù)據(jù)中心作為現(xiàn)代信息社會的基礎(chǔ)設(shè)施，存儲和處理著大量的數(shù)據(jù)信息。雷擊浪涌會通過電力線和數(shù)據(jù)線侵入，造成服務(wù)器損壞或數(shù)據(jù)丟失，帶來不可估量的損失。

應(yīng)用解決方案：在電力供應(yīng)入口處安裝一級浪涌保護(hù)器，用來抵擋大部分雷電浪涌能量。 在各配電柜處安裝二級浪涌保護(hù)器，進(jìn)一步降低過電壓對設(shè)備的影響。

在服務(wù)器機(jī)架內(nèi)部安裝三級浪涌保護(hù)器，針對精密設(shè)備提供最后的防護(hù)，確保系統(tǒng)的高可靠性。相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：GB 50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確要求，在電力供應(yīng)入口及信息傳輸設(shè)備周圍安裝相應(yīng)級別的浪涌保護(hù)器，以防止雷電對信息系統(tǒng)的干擾。

2工業(yè)控制系統(tǒng)的浪涌保護(hù)

行業(yè)背景：工業(yè)控制系統(tǒng)涉及多個自動化流程，通常使用敏感的電子設(shè)備和傳感器。這些設(shè)備對電壓波動和浪涌非常敏感，雷擊浪涌不僅會導(dǎo)致設(shè)備損壞，還會中斷整個生產(chǎn)流程。

應(yīng)用解決方案：在工業(yè)控制中心的電源入口處安裝一級浪涌保護(hù)器，承受高能量浪涌。

針對PLC、變頻器、傳感器等設(shè)備，安裝二級浪涌保護(hù)器，降低中壓波動。在控制柜的各個模塊處增加三級浪涌保護(hù)器，保證設(shè)備的安全和正常工作。

相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 17626.5-2008《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)》規(guī)定了浪涌保護(hù)器在工業(yè)環(huán)境中的抗浪涌要求。

3通信基站的浪涌保護(hù)

行業(yè)背景：通信基站通常建在空曠區(qū)域，易受雷擊影響。雷電浪涌通過天饋系統(tǒng)和電力系統(tǒng)進(jìn)入基站，可能會損壞通信設(shè)備，甚至導(dǎo)致整個基站停機(jī)，影響通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

應(yīng)用解決方案：在通信基站的電力供應(yīng)入口處安裝一級浪涌保護(hù)器，防止高能雷電浪涌進(jìn)入基站。在基站的天饋系統(tǒng)上安裝信號線浪涌保護(hù)器，防止雷電通過天線線路進(jìn)入設(shè)備。

在基站設(shè)備內(nèi)為核心通信設(shè)備安裝三級浪涌保護(hù)器，保障通信設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。

相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：GB 50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》要求通信基站等電子信息系統(tǒng)必須配置符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的浪涌保護(hù)器，以保障通信網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。

4光伏發(fā)電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)

行業(yè)背景：光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛分布在戶外，容易受到雷擊的威脅，尤其是直流側(cè)與逆變器側(cè)的設(shè)備對浪涌非常敏感，任何損壞都會導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)或大幅降低發(fā)電效率。應(yīng)用解決方案： 在光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流輸入側(cè)安裝直流浪涌保護(hù)器，防止雷電通過太陽能板的導(dǎo)線侵入系統(tǒng)。 在逆變器側(cè)安裝交流浪涌保護(hù)器，保護(hù)逆變器設(shè)備免受交流側(cè)過電壓的影響。

在監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸線路上安裝信號浪涌保護(hù)器，保證系統(tǒng)的監(jiān)控和遠(yuǎn)程通信功能不受雷電浪涌干擾。相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 29321-2012《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》強(qiáng)調(diào)了光伏系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器的使用規(guī)范，以防止雷擊和電網(wǎng)過電壓對設(shè)備造成的損害。

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三、相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范浪涌保護(hù)器的使用和安裝涉及多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)

以下是一些重要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》：規(guī)定了建筑物防雷及浪涌保護(hù)的基本設(shè)計(jì)原則和要求，適用于各類建筑物及相關(guān)設(shè)施的防雷設(shè)計(jì)。

GB/T 18802.1-2011《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器（SPD）第一部分：性能要求和試驗(yàn)方法》：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了浪涌保護(hù)器在低壓配電系統(tǒng)中的性能和測試要求。GB 50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》：詳細(xì)規(guī)定了電子信息系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器的使用要求，包括設(shè)備保護(hù)等級、安裝位置及接地設(shè)計(jì)等。

地凱科技浪涌保護(hù)器作為防止雷擊和雷電浪涌的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)，為電力系統(tǒng)和電子設(shè)備提供有效的保護(hù)。通過不同級別的浪涌保護(hù)器配置，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以最大限度地降低雷電對設(shè)備的損害，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。無論是數(shù)據(jù)中心、工業(yè)控制系統(tǒng)還是光伏發(fā)電系統(tǒng)，合理的浪涌保護(hù)方案都是保障設(shè)備穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵。

審核編輯 黃宇