貴州安順避雷工程師淺析SPD的原理作用以及類別

    貴州安順避雷工程師淺析：當(dāng)前，建筑的智能化取得長(zhǎng)足進(jìn)展，與此對(duì)應(yīng)，建筑的防雷技術(shù)也將進(jìn)入到一個(gè)嶄新的時(shí)期，在實(shí)際應(yīng)用中，要充分考慮雷擊的物理性能及其作用原理。雷擊是一種強(qiáng)大的放電現(xiàn)象，其周圍將產(chǎn)生電磁場(chǎng)的變化，并有電磁輻射現(xiàn)象，將對(duì)其周圍的電子元器件等造成損壞。依據(jù)電磁兼容學(xué)的觀點(diǎn)，對(duì)智能樓宇應(yīng)進(jìn)行多級(jí)保護(hù)，通常意義上講，完整的防雷系統(tǒng)包括接閃器、屏蔽網(wǎng)、避雷針（帶）、等電位連接和浪涌保護(hù)器SPD（Surge Protection Device）等，其中SPD使用靈活方便，即適用于新建的建筑，也能用于已有建筑的改進(jìn)，在西方國(guó)家已經(jīng)廣泛應(yīng)用，值得大規(guī)模推廣。
　　一、SPD的原理和類型
　　SPD，指浪涌保護(hù)器，國(guó)內(nèi)最先將其成為電壓保護(hù)器，之后在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中，將其統(tǒng)一稱為浪涌保護(hù)器，這是由于SPD不僅能夠抑制過(guò)壓的功能，還可以對(duì)浪涌電流進(jìn)行分流，因此稱為電壓保護(hù)器，對(duì)其功能概括不全。
　　SPD通常包括氣體放電管、半導(dǎo)體放電管、齊納二極管、放電間隙、保險(xiǎn)絲和濾波器等元件構(gòu)成。按照用途劃分，可將其分為信號(hào)浪涌保護(hù)器和電源浪涌保護(hù)器等；而按照工作原理的不同，又可以分為電壓開(kāi)關(guān)型、限壓型和組合型等三種。
　　電壓開(kāi)關(guān)型SPD，也叫短路開(kāi)關(guān)型，在常態(tài)時(shí)為高阻態(tài)，而當(dāng)電壓浪涌到達(dá)一定值后，跳變?yōu)榈妥钁B(tài)，這種浪涌保護(hù)器一般使用充氣放電管、放電間隙和閘流管作為其組成元件。這種SPD的特點(diǎn)是放電能力強(qiáng)，但殘余電壓高，一般可達(dá)2―4kV。適合安裝在樓宇中相鄰區(qū)域的結(jié)合處，可以最大程度消除浪涌電流。
　　限壓型SPD，也叫做鉗制型SPD，在在常態(tài)時(shí)的表現(xiàn)同樣為高阻態(tài)，隨著電壓和浪涌電流的不斷增加，其阻抗會(huì)逐漸變小。這種浪涌保護(hù)器一般使用抑制二極管和壓敏電阻等作為其組成元件。其特點(diǎn)是殘余電壓比較低，一般為0.9―1.5kV。在進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)時(shí)，具有逐級(jí)限制電壓的作用。
　　組合型SPD，顧名思義，是由電壓開(kāi)關(guān)型SPD和限壓型SPD混合而成，兼具二者的優(yōu)點(diǎn)。其利用限壓型SPD對(duì)浪涌反應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)，在普通雷電的過(guò)壓保護(hù)時(shí)，由限壓型SPD工作，其放電電流很大，可以達(dá)到10―20kA。如果遇到量級(jí)很大的過(guò)電壓，由限壓型SPD組成的電路保險(xiǎn)絲將斷開(kāi)，由電壓開(kāi)關(guān)型SPD對(duì)雷電進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。
　　二、使用SPD應(yīng)考慮的主要問(wèn)題
　　1、電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓Usmax。為了使智能樓宇中電氣設(shè)備免遭雷擊過(guò)壓的危害，電涌保護(hù)器SPD的電壓保護(hù)水平Up必須一直小于電氣設(shè)備能夠忍耐的電壓Uchoc，而且要大于電網(wǎng)的最高電壓Usmax。
　　2、選用SPD的注意事項(xiàng)。（1）如前所述，電涌保護(hù)器SPD的電壓保護(hù)水平必須一直小于電氣設(shè)備能夠忍耐的電壓，即Up＜Uchoc；（2）若進(jìn)線端的電涌保護(hù)器SPD的電壓保護(hù)水平與電氣設(shè)備能夠忍耐的電壓相比要大得多，那么應(yīng)該在電氣設(shè)備處再裝一個(gè)浪涌保護(hù)器；（3）浪涌保護(hù)與智能樓宇電氣設(shè)備兩端的引線要盡量短，一般應(yīng)在0.5m之內(nèi)；（4）對(duì)于一般的電氣設(shè)備，為了能夠?qū)ζ溥M(jìn)行最好的保護(hù)，就需要即可以承受高電流，又能夠有小的殘壓，此時(shí)最好的辦法是作一級(jí)和二級(jí)保護(hù)，其中一級(jí)保護(hù)要求可以承受大電流，可以迅速滅弧。而二級(jí)保護(hù)則用來(lái)減小殘余電壓；（5）當(dāng)進(jìn)線端浪涌保護(hù)與智能樓宇電氣設(shè)備間的距離超過(guò)30m時(shí)，就應(yīng)該在離電氣設(shè)備盡量近的地方，安裝另外一個(gè)浪涌保護(hù)器。這是由于電纜的距離很長(zhǎng)，假如不加一級(jí)保護(hù)，那么上一級(jí)SPD上的殘余電壓，再加上感應(yīng)電壓，就可能對(duì)電氣設(shè)備造成損害，起不到防護(hù)作用；（6）對(duì)于電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)，通常應(yīng)該進(jìn)行3～4級(jí)防護(hù)，在電源端的進(jìn)線端，安裝一級(jí)浪涌保護(hù)器，通常選用三相的電壓開(kāi)關(guān)型SPD；在重要設(shè)備的電源進(jìn)線端，裝2～3級(jí)的浪涌保護(hù)器，通常選用限壓型SPD；在末端配電處，安裝4級(jí)浪涌保護(hù)器，通常也選用限壓型SPD。使用SPD的具體級(jí)數(shù)，要根據(jù)建筑物的防雷等級(jí)來(lái)決定。
　　3、SPD安裝的位置和連接導(dǎo)線要求。（1）對(duì)于電源系統(tǒng)，各級(jí)SPD要分別安裝在設(shè)備電源線的前端處，浪涌保護(hù)器的接線端要分別和配電箱中對(duì)應(yīng)的端子相連。浪涌保護(hù)器的接地端也要和配電箱中的接地線接地端子板相連，而接地端子板還要與其所處防雷區(qū)域的等電位體端子板相連。（2）對(duì)于有接線端子的浪涌保護(hù)器，要使用壓接；而對(duì)于有接線柱的浪涌保護(hù)器，則應(yīng)使用線鼻子與接線柱進(jìn)行連接。（3）對(duì)于安裝在電路上的浪涌保護(hù)器SPD，前端要加裝一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)絲等過(guò)流保護(hù)裝置。
　　4、其他因素。除了以上介紹的幾個(gè)需重點(diǎn)考慮的因素外，SPD的選擇使用還要綜合以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：容量必須滿足要求，相應(yīng)的時(shí)間要盡量快，要具備良好的可維護(hù)性，具有長(zhǎng)壽命指標(biāo)，價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)力等。
　　總結(jié)：現(xiàn)代智能樓宇中，防雷設(shè)計(jì)不容忽視，傳統(tǒng)的防雷技術(shù)難以滿足智能建筑的要求，浪涌保護(hù)器SPD由于其突出優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用將逐漸廣泛。在選擇和使用SPD的過(guò)程中，必須吃透技術(shù)，對(duì)相關(guān)指標(biāo)理解透徹，在施工過(guò)程中注重細(xì)節(jié)，如此才能使其作用發(fā)揮到最優(yōu)。