浪涌保护器在建筑电气防雷中的应用

摘 要：现在各种先进电子设备广泛分布于建筑物各个角落中，由于电子设备的高度集成化，其耐压水平越来越低，通过电源线路等引进雷电暂态过电压容易对电子设备造成破坏。通过浪涌保护器对电源线路进行等电位连接，对直击雷、雷电感应等引起的配电线路的浪涌电压电流能起到钳压和泄流以及暂态均压作用，从而确保建筑物内电子设备的安全。

关键词：浪涌保护器；电源系统，防雷

随着信息网的高速发展，智能建筑越来越多，这些智能建筑中的智能化设备，通信设备的数量和规模在不断扩大，而这些设备的抗雷击电滋脉冲就显得十分重要。当有多个电气系统共存于建筑物内时，电子设备和引雷通道有四个方面，（1）电源系统（2）天馈系统（3）信号系统（4）接地系统。

合理的屏蔽和接地是减少浪涌过电压对人身及设备破坏的前提和途径，为保证电子设备免受浪涌过电压的破坏，在建筑物的屏蔽和接地措施达不到保护及电子设备的要求时，在电气系统中加装多级浪涌过电压保护器（简称SPD），便可将浪涌电压限制在相应设备的耐压等级范围内，有效防止雷电电磁脉冲的侵入。本文就SPD在建筑物防雷系统中的应用进行一些探讨。

1.浪涌保护器SPD的基本工作原理

浪涌保护器SPD是一个非线性阻性元件，它的工作决定于施加其两端的电压U和触发电压Ud值的大小，对不同的产品Ud为给定值。当U

2.浪涌保护器SPD的分类及作用

浪涌保护器分为限压型和开关型，用于保护电源和电子设备免受雷击浪涌的危害，为电源和电子系统提供瞬态等电位联结。浪涌保护器根据应用分为：

（1）电源系统避雷器，其作用是在最短时间内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口等电位，同时将电路上因雷击而产生的大量脉冲能量短路或经低阻抗放到大地，降低设备各端口的电位差，从而保护电路上的设备。

（2）信号系统避雷器和过电压保护器。

（3）绝缘火花间隙，应用于地线系统或等电位联结中。

3.浪涌保护器SPD的应用

当有多个电气系统共存于建筑物内时，电子设备的引雷通道来自4个方面：电源系统、天线和馈线系统、信号系统、接地系统。在设计中应根据实际情况分别在上述4个方面安装多级浪涌电压防护器。

3.1电源系统SPD选用

（1）主要技术参数选择：一、SPD冲击通流容量In反映了SPD的耐雷能力，其值不小于装设部位预期最大的浪涌电流幅值Io。二、限制电压Ur反映了SPD限制浪涌过电压的能力，其值不大于保护对象的雷电（脉冲）电压耐压等级，同时为免除SPD动作对保护设备正常工作的影响，其值应尽量接近所保护对象的网络标称电压。三、漏泄电流Il反映了SPD在非动态时对接地系统正常工作的影响程度，其值应尽量小，并应自备漏泄超标时SPD自动切除功能。四、最大持续运行电压Uc应能满足回路电源电压平衡和不稳定的实际需要，其值根据配电系统不同接地系统类型来选择。

（2）电源系统中SPD的设置及安装。

电源线路应装设多级SPD防护，以达到分级泄流的目的。入户为低压架空线和电缆宜安装三相电压开关型SPD作为第一级保护;分配电柜线路输出端宜安装限压型SPD作为第二级保护;在电子信息设备电源进线端宜安装限压型SPD作为第三级保护，亦可安装串接式限压型SPD;对于使用直流电源的信息设备，视其工作电压需要，宜分别选用适配的直流电源SPD作为末级保护。各级SPD应分别安装在被保护设备电源线路的前端。SPD各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相连接，SPD的接地端与配电箱的保护接地端子板连接，配电箱接地端子板应与防雷区的等电位接地端子板联结。浪涌保护器连接导线长度不宜大于0.5 m。当电压开关型SPD至限压型SPD之间的线路长度小于10 m，限压型SPD之间的线路长度小于5 m时，在两级SPD之间应加装退耦装置。当浪涌防护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器之间的线路长度不受限制。

3.2天馈系统SPD选用

（1）参数选择：天馈系统线路浪涌保护器的选择应根据保护设备的工作频率、平均输出功率、连接形式及特性阻抗等参数选用插入损耗及电压驻波比适配的天馈线路浪涌保护器

（2）天馈系统SPD的设置及安装。

天馈线路浪涌保护器宜安装在收/发通信设备的射频出、入端口处。具有多副天线的天馈传输系统，每副天线应安装适配的天馈浪涌保护器。当天馈传输系统采用波导管传输时，波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器作电气连通，并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路浪涌保护器。天馈线路浪涌保护器接地端应采用截面积不小于6mm2的多股绝缘铜导线连接到直击雷非防护区(LPZOA)或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护区(LPZ1)交界处的等电位接地端子板上。

3.3信号系统中SPD选用

（1）参数选择:信号系统SPD的选择应根据线路的工作频率、传输介质、传输速度参数选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌防护器。

（2）信号线路SPD的设置及安装。信号线路浪涌保护器SPD应连接在被保护设备信号端口上。信号线路SPD与被保护设备的连接端口有串接与并接之分，由RJ11，RJ45和其他接口组成的线路应串接安装SPD，仅由接线柱组成的接口应并接安装SPD。浪涌保护器也可以安装在机柜口内，固定在设备机架上或附近支撑物上。信号线路SPD接地端宜采用截面不小于1.5mm2铜芯导线与设备机房内的局部等电位接地端子板联结。

3.4接地系统SPD的选用

建筑物内配电系统若采用TN-S系统，电子系统的接地可采用共用接地系统，直接等电位联结，不设SPD。若受设备、规范、实际条件的限制，电子设备采用独立接地极，或虽采用共用接地系统，但要求单点接地，设备处不同接地系统的地需绝缘，不能作直接等电位联结时，为防止不同的地电位之间浪涌过电压造成电子设备的损害，需在不同接地系统的接地端子间加装SPD。冲击通流容量In不小于装设部位预期最大的浪涌电流幅值Io。该类SPD一般不安装于LPZOA区，其浪涌电流波形按8/20μs标定。限制电压Ur不大于保护对象的耐压等级。标称导通电压Un反映了SPD对浪涌过电压起作用的灵敏程度，使SPD导通前的过电压不大于所保护对象的耐压等级。

4.结束语

设置了SPD并不等于绝对安全，实际上SPD投入运行后就有泄漏电流产生，时间一长，泄漏电流达到某一数值会令SPD无法正常运行， 或者发生雷击时SPD已损坏，这些情况都需要更换新的SPD，否则损坏的SPD会使该处电路形成接地故障，人身有遭受电击的危险，所以检测SPD的状态十分重要。