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浪涌保護器：應(yīng)該注意什么？ 

有效的浪涌保護器不僅僅是簡單的安裝。 它必須單獨協(xié)調(diào)——要保護的系統(tǒng)和現(xiàn)場普遍存在的環(huán)境條件。 為此，設(shè)計和概念必須保持一致。 這意味著必須考慮許多細(xì)節(jié)，從考慮標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定到根據(jù)避雷區(qū)進行分類。

 這就是浪涌保護的工作原理

浪涌保護應(yīng)確保浪涌電壓不會對裝置、設(shè)備或終端設(shè)備造成損壞。 因此，電涌保護器 (SPD) 主要完成兩項任務(wù)：

? 在幅度方面限制浪涌電壓，以免超過設(shè)備的介電強度。

? 釋放與浪涌電壓相關(guān)的浪涌電流。 電涌保護的工作方式可以通過設(shè)備的電源圖很容易地解釋（圖 7）。

如第 1.4 節(jié)所述，浪涌電壓可能出現(xiàn)在有源導(dǎo)體之間作為常模電壓（圖 8）或有源導(dǎo)體與保護導(dǎo)體或接地電位之間作為共模電壓（圖 9）。

考慮到這一點，電涌保護裝置要么與設(shè)備并聯(lián)安裝，要么安裝在有源導(dǎo)體本身之間（圖 10），要么安裝在有源導(dǎo)體和保護導(dǎo)體之間（圖 11）。

浪涌保護裝置的功能與開關(guān)短時間關(guān)閉浪涌電壓的作用相同。 通過這樣做，會發(fā)生一種短路； 浪涌電流可以流到地或供電網(wǎng)絡(luò)。 電壓差由此受到限制（圖 12 和 13）。 這種短路僅持續(xù)浪涌電壓事件的持續(xù)時間，通常為幾微秒。 因此，要保護的設(shè)備受到保護并繼續(xù)工作而不受影響。

雷電和浪涌保護標(biāo)準(zhǔn)

國家和國際標(biāo)準(zhǔn)為建立雷電和浪涌保護器概念以及各個保護設(shè)備的設(shè)計提供了指南。 區(qū)分以下保護措施：

? 針對雷擊事件的保護措施：防雷標(biāo)準(zhǔn)IEC 62305 [1] [2] [3] [4] 對此進行了處理。 其中的一個關(guān)鍵組成部分是對保護概念的要求、范圍和成本效益進行廣泛的風(fēng)險評估。

? 針對大氣影響或開關(guān)操作的保護措施：IEC 60364-4-44 [5] 對此進行了處理。 與 IEC 62305 相比，它基于縮短的風(fēng)險分析，并以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)出相應(yīng)的措施。 除了提到的標(biāo)準(zhǔn)外，如果適用，其他法律和國家特定的規(guī)定也適用被考慮。

符合 IEC 62305 的雷電保護

第 1 部分：雷擊的特征

在本標(biāo)準(zhǔn)的第 1 部分 [1] 中，考慮了雷擊的特性、發(fā)生的可能性和潛在的危險。

第 2 部分：風(fēng)險分析

根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn) [2] 第 2 部分的風(fēng)險分析描述了一個過程，首先，分析物理系統(tǒng)的雷電保護需求。 各種損壞來源，例如建筑物中的直接雷擊，以及由此造成的損壞類型，都成為關(guān)注焦點：

? 對健康或死亡的影響

? 失去為公眾提供的技術(shù)服務(wù)

? 失去不可替代的具有文化意義的物品

? 經(jīng)濟損失

財務(wù)收益的確定如下：避雷系統(tǒng)的年度總成本與沒有保護系統(tǒng)的潛在損害成本相比如何？ 成本評估基于避雷系統(tǒng)的規(guī)劃、組裝和維護支出。

第 3 部分和第 4 部分：規(guī)劃輔助工具和規(guī)范

如果風(fēng)險評估確定需要防雷并且具有成本效益，則可以根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)的第 3 部分 [3] 和第 4 [4] 部分來規(guī)劃具體保護措施的類型和范圍。 風(fēng)險管理確定的防雷等級對確定措施的類型和范圍具有決定性作用。

對于需要極高安全級別的物理結(jié)構(gòu)，幾乎所有的打擊都必須被捕獲并安全地進行。 對于可接受較高剩余風(fēng)險的系統(tǒng)，不會捕獲幅度較低的沖擊。 圖 14 顯示了仍可安全捕獲的最低雷擊峰值以及可根據(jù)防雷級別安全傳導(dǎo)的最高雷擊峰值。 這通過雷電防護等級 I 到 IV 來描述。

符合 IEC 60364-4-44 的浪涌保護器

本標(biāo)準(zhǔn) [5] 描述了在低壓系統(tǒng)中使用浪涌保護裝置以保護電氣裝置免受浪涌電壓影響的條件。因此，應(yīng)用領(lǐng)域僅限于由大氣影響或電源系統(tǒng)傳輸?shù)拈_關(guān)過程引起的浪涌電壓。不考慮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的直接雷擊，只考慮電源線內(nèi)或附近的雷擊。同樣，具有爆炸風(fēng)險的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及可能對環(huán)境造成損害的結(jié)構(gòu)應(yīng)用（例如，石化系統(tǒng)或核電站）也不包括在該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍內(nèi)。對于這些過程，將專門使用雷擊標(biāo)準(zhǔn) IEC 62305。

如果瞬態(tài)過電壓可能對以下各項產(chǎn)生影響，則應(yīng)使用電涌保護裝置：

? 人的生命，例如安全系統(tǒng)、醫(yī)院

? 公共和文化機構(gòu)，例如失去公共服務(wù)、IT 中心、博物館

? 工業(yè)或商業(yè)活動，例如酒店、銀行、生產(chǎn)系統(tǒng)、農(nóng)場

在所有其他情況下，必須按照國際標(biāo)準(zhǔn)進行風(fēng)險評估。

2.3 基本防護措施和設(shè)備

為了始終如一地保護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)免受雷擊和浪涌電壓的影響，需要針對彼此量身定制的各種保護措施或設(shè)備。 大致的劃分如下：

? 外部防雷

? 內(nèi)部防雷

? 接地和等電位連接

? 協(xié)調(diào)的 SPD 系統(tǒng)

2.3.1 外部防雷

外部防雷（圖15）旨在轉(zhuǎn)移靠近被保護物體的雷擊，并將雷電流從擊中點傳輸?shù)降孛妗?/span>

因此，不會因熱、磁或電效應(yīng)而造成損壞。外部防雷是系統(tǒng)的：它由接閃器、避雷器和接地系統(tǒng)組成。

IEC 62305 [3] 標(biāo)準(zhǔn)的第 3 部分對于規(guī)劃和架設(shè)外部防雷系統(tǒng)至關(guān)重要。識別和確定防雷等級是此的基礎(chǔ)。這是從風(fēng)險分析中得出的。如果外部防雷沒有規(guī)定或規(guī)范，建議最低防雷等級為 III。攔截裝置在建筑物上的位置也必須確定。

有以下三種方法：

? 滾球法

? 保護角法

? 網(wǎng)格法

內(nèi)部防雷

保護內(nèi)部避雷系統(tǒng)應(yīng)防止系統(tǒng)內(nèi)部形成危險的火花。外部避雷系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的其他導(dǎo)電部分中的雷電流可能會引起火花。內(nèi)部防雷系統(tǒng)由等電位聯(lián)結(jié)和外部防雷系統(tǒng)的電氣絕緣組成。防雷等電位聯(lián)結(jié)是防止電位差的措施組合。它們主要將防雷系統(tǒng)與金屬裝置、內(nèi)部系統(tǒng)以及系統(tǒng)內(nèi)的電氣和電子系統(tǒng)連接起來。這通過等電位連接線、電涌保護裝置或隔離火花隙發(fā)生。為了使外部防雷系統(tǒng)絕緣，電線和金屬裝置之間必須保持最小距離，稱為分隔距離。

2.3.3 接地和等電位連接

接地系統(tǒng)的目的是將捕獲的雷電流分配和釋放到大地。在這里，接地系統(tǒng)的類型比接地電阻更重要。雷電流是一個非常短的脈沖，其行為類似于高頻電流。有效的等電位連接也很重要。等電位連接通過導(dǎo)體將所有導(dǎo)電部件相互連接 - 有源導(dǎo)體由電涌保護裝置保護。通過這樣做，它可以防止所有類型的聯(lián)軸器。

2.3.4 協(xié)調(diào)式SPD 系統(tǒng)

協(xié)調(diào)式SPD 系統(tǒng)被理解為相互協(xié)調(diào)的多級電涌保護裝置系統(tǒng)。為實現(xiàn)高性能 SPD 系統(tǒng)，建議執(zhí)行以下步驟。

? 將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)劃分為避雷區(qū)

? 使用合適的 SPD 將跨越不同區(qū)域的所有線路合并到本地等電位連接中

? 協(xié)調(diào)不同類型的 SPD：設(shè)備必須有選擇地相互尋址，以防止單個組件過載

? 使用短電源線在有源導(dǎo)體和等電位連接之間并聯(lián) SPD

? 分別鋪設(shè)受保護和不受保護的線路

? 僅通過相應(yīng)的 SPD 接地設(shè)備（推薦）

2.4 避雷區(qū)

決定在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中安裝浪涌保護設(shè)備的位置是基于避雷標(biāo)準(zhǔn) IEC 62305 [4] 第 4 部分中解釋的避雷區(qū)概念。

它將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)劃分為避雷區(qū) (LPZ)，并從外到內(nèi)這樣做，并降低防雷級別。在外部區(qū)域只能使用抗性設(shè)備。但是，在內(nèi)部區(qū)域中，也可以使用敏感設(shè)備。各個區(qū)域的特征和命名如下：

LPZ 0A

建筑物外的未受保護區(qū)域，有可能發(fā)生直接雷擊。線路中雷電流的直接耦合，雷擊的未衰減磁場。

LPZ 0B

通過空氣終端保護建筑物外部免受直接雷擊的區(qū)域。雷擊磁場未衰減，僅在線路上感應(yīng)出浪涌電流。

LPZ 1：建筑物內(nèi)仍可能受到高能浪涌電壓或浪涌電流和強電磁場影響的區(qū)域。

LPZ 2：建筑物內(nèi)可能仍會受到浪涌電壓或浪涌電流以及已經(jīng)顯著減弱的電磁場影響的區(qū)域。

保護圈原理

圖 17 中的保護圈清楚地描述了避雷區(qū)的概念。應(yīng)該在要保護的對象周圍畫一個假想的圈。 電纜與該圓相交的所有點都應(yīng)安裝電涌保護裝置。 因此，保護圈內(nèi)的區(qū)域受到保護，以防止傳導(dǎo)的浪涌電壓耦合。 保護圈必須包括以下區(qū)域中的所有電氣和電子傳輸線：

? 電源

? 測控技術(shù)

? 信息技術(shù)

? 收發(fā)器系統(tǒng)

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