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:當前,建筑的智能化取得長足進展,與此對應(yīng),建筑的防雷技術(shù)也將進入到一個嶄新的時期,在實際應(yīng)用中,要充分考慮雷擊的物理性能及其作用原理。雷擊是一種強大的放電現(xiàn)象,其周圍將產(chǎn)生電磁場的變化,并有電磁輻射現(xiàn)象,將對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,對智能樓宇應(yīng)進行多級保護,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,在西方國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用,值得大規(guī)模推廣。
一、SPD的原理和類型
SPD,指浪涌保護器,國內(nèi)最先將其成為電壓保護器,之后在國家標準GB50057建筑物防雷設(shè)計規(guī)范中,將其統(tǒng)一稱為浪涌保護器,這是由于SPD不僅能夠抑制過壓的功能,還可以對浪涌電流進行分流,因此稱為電壓保護器,對其功能概括不全。
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、保險絲和濾波器等元件構(gòu)成。按照用途劃分,可將其分為信號浪涌保護器和電源浪涌保護器等;而按照工作原理的不同,又可以分為電壓開關(guān)型、限壓型和組合型等三種。
電壓開關(guān)型SPD,也叫短路開關(guān)型,在常態(tài)時為高阻態(tài),而當電壓浪涌到達一定值后,跳變?yōu)榈妥钁B(tài),這種浪涌保護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的特點是放電能力強,但殘余電壓高,一般可達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,其阻抗會逐漸變小。這種浪涌保護器一般使用抑制二極管和壓敏電阻等作為其組成元件。其特點是殘余電壓比較低,一般為0.9―1.5kV。在進行過壓保護時,具有逐級限制電壓的作用。
組合型SPD,顧名思義,是由電壓開關(guān)型SPD和限壓型SPD混合而成,兼具二者的優(yōu)點。其利用限壓型SPD對浪涌反應(yīng)速度快的優(yōu)勢,在普通雷電的過壓保護時,由限壓型SPD工作,其放電電流很大,可以達到10―20kA。如果遇到量級很大的過電壓,由限壓型SPD組成的電路保險絲將斷開,由電壓開關(guān)型SPD對雷電進行過電壓保護。
二、使用SPD應(yīng)考慮的主要問題
1、電網(wǎng)最高運行電壓Usmax。為了使智能樓宇中電氣設(shè)備免遭雷擊過壓的危害,電涌保護器SPD的電壓保護水平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。(1)如前所述,電涌保護器SPD的電壓保護水平必須一直小于電氣設(shè)備能夠忍耐的電壓,即Up<Uchoc;(2)若進線端的電涌保護器SPD的電壓保護水平與電氣設(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)備處再裝一個浪涌保護器;(3)浪涌保護與智能樓宇電氣設(shè)備兩端的引線要盡量短,一般應(yīng)在0.5m之內(nèi);(4)對于一般的電氣設(shè)備,為了能夠?qū)ζ溥M行最好的保護,就需要即可以承受高電流,又能夠有小的殘壓,此時最好的辦法是作一級和二級保護,其中一級保護要求可以承受大電流,可以迅速滅弧。而二級保護則用來減小殘余電壓;(5)當進線端浪涌保護與智能樓宇電氣設(shè)備間的距離超過30m時,就應(yīng)該在離電氣設(shè)備盡量近的地方,安裝另外一個浪涌保護器。這是由于電纜的距離很長,假如不加一級保護,那么上一級SPD上的殘余電壓,再加上感應(yīng)電壓,就可能對電氣設(shè)備造成損害,起不到防護作用;(6)對于電源系統(tǒng)的防雷保護,通常應(yīng)該進行3~4級防護,在電源端的進線端,安裝一級浪涌保護器,通常選用三相的電壓開關(guān)型SPD;在重要設(shè)備的電源進線端,裝2~3級的浪涌保護器,通常選用限壓型SPD;在末端配電處,安裝4級浪涌保護器,通常也選用限壓型SPD。使用SPD的具體級數(shù),要根據(jù)建筑物的防雷等級來決定。
3、SPD安裝的位置和連接導(dǎo)線要求。(1)對于電源系統(tǒng),各級SPD要分別安裝在設(shè)備電源線的前端處,浪涌保護器的接線端要分別和配電箱中對應(yīng)的端子相連。浪涌保護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)對于有接線端子的浪涌保護器,要使用壓接;而對于有接線柱的浪涌保護器,則應(yīng)使用線鼻子與接線柱進行連接。(3)對于安裝在電路上的浪涌保護器SPD,前端要加裝一個空氣開關(guān)或保險絲等過流保護裝置。
4、其他因素。除了以上介紹的幾個需重點考慮的因素外,SPD的選擇使用還要綜合以下幾個方面進行考慮:容量必須滿足要求,相應(yīng)的時間要盡量快,要具備良好的可維護性,具有長壽命指標,價格有競爭力等。
總結(jié):現(xiàn)代智能樓宇中,防雷設(shè)計不容忽視,傳統(tǒng)的防雷技術(shù)難以滿足智能建筑的要求,浪涌保護器SPD由于其突出優(yōu)勢,其應(yīng)用將逐漸廣泛。在選擇和使用SPD的過程中,必須吃透技術(shù),對相關(guān)指標理解透徹,在施工過程中注重細節(jié),如此才能使其作用發(fā)揮到最優(yōu)。