浪涌保護器+電涌保護器+SPD的選型和參數(shù)解析

隨著國際信息潮流的沖擊、微電子科技的沸騰和通訊、計算機及自動控制技術的日新月異，建筑開始走向高品質、高功能領域，形成了一種新的建筑形式——智能建筑。

由于在智能建筑中存在眾多信息系統(tǒng)，《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-94（2002年版）（以下簡稱《防雷規(guī)范》）提出了安裝電涌保護器的相關要求，以保證信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，地凱科技僅對其中使用的電涌保護器的產(chǎn)品選型提幾點自己的看法。電涌保護器從本質上看就是一種等電位連接用的材料而已，其選型就是指在不同的防雷區(qū)內，按照不同雷擊電磁脈沖的嚴重程度和等電位連接點的位置，決定位于該區(qū)域內的電子設備采用何種電涌保護器，實現(xiàn)與共用接地體等電位聯(lián)結。

地凱科技將從電涌保護器的最大放電電流Imax、持續(xù)工作電壓Uc、保護電壓Up、漏電流Ip、告警方式等方面進行論述。按照《防雷規(guī)范》第6.4.4條規(guī)定“電涌保護器必須能承 受預期通過它們的雷電流，并應符合以下兩個附加要求：通過電涌時的最大鉗位電壓，有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流?！?即電涌保護器的最大鉗位電壓加上其兩端的感應電壓 應與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設備允許的最大電涌電壓協(xié)調一致。最大放電電流按照《防雷規(guī)范》第6.4.6條規(guī)定，在LPZOA、LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝電涌保護器其最大放電電流計算如下：根據(jù)《防雷規(guī)范》規(guī)定的“全部雷電流的50%流入建筑物的防雷裝置。另50%流入引入建筑物的各種外來導電物、電力線纜、通信線纜等設施”

雷電波經(jīng)建筑物引入的電力線纜、信息線纜、金屬管道等分解，總配電間的低配供電線纜雷電流的分流值計算表如表二，線路屏蔽時，通過的雷電流降低到原來的30%，根據(jù)《通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規(guī)范》YD/T5098-2001中規(guī)定的脈沖為10/350 s波形的電荷量約為8/20 s模擬雷電波波形電荷量的20倍，具體計算如下：

﹡均為最大放電電流一級電涌保護器的最大放電電流如表二?！斗览滓?guī)范》第6.4.8條、第6.4.9條規(guī)定，在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)（機房配電箱）安裝的電涌保護器，其標稱放電電流（額定放電電流）大于5kA，選用最大放電電流為40kA、標稱放電電流為10kA的電涌保護器作為二級保護器。

保護電壓選擇保護器合適的殘壓固然很重要，但當電源保護器安裝在低壓電網(wǎng)中時，我們更應該考慮系統(tǒng)的殘壓，即在考慮保護器殘壓的同時也要考慮到電涌保護器的安裝方式對系統(tǒng)殘壓的影響，設保護器如圖（一）安裝，因雷電波在系統(tǒng)中的電流最大平均梯度不是在首次雷擊，而是在后續(xù)雷擊中，如按照《通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規(guī)范》YD/T5098-2001中規(guī)定的模塊式保護器的接線端子與相線和零線之間的連接線長度應小于0.5米，其接地線的長度應小于1米的要求，在低壓柜中選擇合適位置，使總連接線長度小于1.0米是有可能的，因此其最大平均梯度、系統(tǒng)殘壓、保護器保護電壓等的計算如表三（保護器保護電壓選擇表）。

由表三可以看出，一級電涌保護器的保護電壓Up為4000V是不允許的，選擇保護電壓為2000V左右是合適的。電源供電到各個機房配電箱、重要用電設備、樓層配電箱時，已經(jīng)經(jīng)過了線纜的多次延時、解藕作用，其波頭時間將遠大于10微秒，雷電流能量也經(jīng)過多次分流衰減，能量將小于5000A，因此每根線路的電流最大平均梯度=5kA/2*30%/10 s=0.075kA/ s，當電涌保護器如上圖一安裝時：A、B的最大電涌電壓= UL1+Ur+UL2=0.1kV+ Ur，（設L1+L2=1.5m），因機房設備如服務器、計算機、交換矩陣等屬于特殊保護設備，其耐沖擊電壓額定值為1500伏，此時，選擇的電涌保護器的保護電壓應小于1400伏，因此，二級電涌保護器的保護電壓（在3-5kA下）小于1200伏是合適的。

最大連續(xù)工作電壓Uc根據(jù)《防雷規(guī)范》第6.4.5條規(guī)定，在TN供電系統(tǒng)中其Uc最大大于1.15*220V=253伏，同時在第6.4.6條規(guī)定“在供電電壓偏差超過10%以及諧波使電壓幅值加大的場所，應根據(jù)具體情況對SPD提高持續(xù)耐壓”，有些配電箱制造廠家只選擇275V，我們認為TN供電系統(tǒng)持續(xù)工作電壓選擇275V是不合適的，其理由如下：

1）我們知道GB50057-94是按照IEC標準制定的，而IEC標準主要吸收的是歐美發(fā)達等國家的標準，其防雷依據(jù)主要是發(fā)達國家的電網(wǎng)的高質量，而我國電網(wǎng)質量與發(fā)達國家還存在比較大差距，尤其在故障電壓、電壓偏差、電壓波動、電壓畸變、諧波影響、三相不平衡系數(shù)等方面存在更大的差距，在某些地方供電電壓超過+15%，也是正常的；

2）GA173-98《計算機信息系統(tǒng)防雷保安器》產(chǎn)品標準規(guī)定：電涌保護器的標稱導通電壓大于2.2倍的系統(tǒng)工作電壓，即在220V工作系統(tǒng)中應大于484V；我們知道限壓型SPD的主要元器件是壓敏電阻，根據(jù)壓敏電阻的分類標準中持續(xù)耐壓與壓敏電壓（標稱導通電壓）關系表可以看出：壓敏電壓不是某一固定值，而是個范圍，對比484V，我們可以得出持續(xù)耐壓應大于350V。

持續(xù)耐壓與殘壓是一對矛盾體，持續(xù)耐壓高，保護器的壽命高，而殘壓也高；持續(xù)耐壓低，保護器的壽命低，而殘壓也低；但在5-10kA雷電流沖擊下，持續(xù)耐壓為350V的保護器與持續(xù)耐壓為440V的保護器比較，其殘壓低不到100V，不會很快提高系統(tǒng)殘壓，因此我們認為選擇持續(xù)耐壓（如440V）比較高的保護器，以提高保護器使用壽命是合理的。

漏電流根據(jù)GA173-98《計算機信息系統(tǒng)防雷保護器》中第6.1.1條規(guī)定，并聯(lián)型電源避雷器的漏電流應小于20A，漏電流I0越大，電涌保護器將聚集能量而發(fā)熱的可能性增大， 而漏電流又是隨著壓敏電阻的溫度升高而增大的，因此，此時該壓敏電阻就處于惡性循環(huán)狀態(tài)，這也表明了漏電流隨時間的變化率（增加率）越大，電涌保護器聚集能量將越快，從而性能會越差，保護器使用壽命下降，一般情況下，保護器的漏電流小于10A為宜。

告警方式目前能提供的告警方式共有三類，一類是遙信、遙測告警，適用于無人值守的工作場合；另一類是可視告警，通過機械設計實現(xiàn)告警功能，該告警方式應在雷雨過后對設施進行檢查或定期檢查，適用于所有的場合，也是目前使用最多的告警方式；還有是聲光告警，此告警方式需增加一個告警模塊，目前許多專家建議謹慎使用。因為雷擊時，有可能是聲光告警模塊首先被擊壞而失去聲光告警功能，如此時產(chǎn)品也正好被擊壞，人們因依賴聲光告警而未察覺，等第二次雷擊時，雷電將會乘虛而入擊壞后續(xù)保護設備。

結構形式浪涌保護器的結構形式是非常重要，主要存在兩種結構形式：地凱防雷整體式模塊化設計和地凱防雷插拔式模塊化設計。插拔式結構因存在插拔間隙而存在間隙放電，尤其在空氣濕度比較大的地方，此現(xiàn)象將會更嚴重，使保護器的使用壽命降低。整體式模塊化設計不存在任何間隙，同時因采用35mm導軌式安裝，也方便更換。

審核編輯?黃昊宇