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浪涌保護器：應該注意什么？ 

有效的浪涌保護器不僅僅是簡單的安裝。 它必須單獨協調——要保護的系統和現場普遍存在的環境條件。 為此，設計和概念必須保持一致。 這意味著必須考慮許多細節，從考慮標準和規定到根據避雷區進行分類。

 這就是浪涌保護的工作原理

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

? 在幅度方面限制浪涌電壓，以免超過設備的介電強度。

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

如第 1.4 節所述，浪涌電壓可能出現在有源導體之間作為常模電壓（圖 8）或有源導體與保護導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備并聯安裝，要么安裝在有源導體本身之間（圖 10），要么安裝在有源導體和保護導體之間（圖 11）。

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

雷電和浪涌保護標準

國家和國際標準為建立雷電和浪涌保護器概念以及各個保護設備的設計提供了指南。 區分以下保護措施：

? 針對雷擊事件的保護措施：防雷標準IEC 62305 [1] [2] [3] [4] 對此進行了處理。 其中的一個關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險評估。

? 針對大氣影響或開關操作的保護措施：IEC 60364-4-44 [5] 對此進行了處理。 與 IEC 62305 相比，它基于縮短的風險分析，并以此為基礎推導出相應的措施。 除了提到的標準外，如果適用，其他法律和國家特定的規定也適用被考慮。

符合 IEC 62305 的雷電保護

第 1 部分：雷擊的特征

在本標準的第 1 部分 [1] 中，考慮了雷擊的特性、發生的可能性和潛在的危險。

第 2 部分：風險分析

根據本標準 [2] 第 2 部分的風險分析描述了一個過程，首先，分析物理系統的雷電保護需求。 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，都成為關注焦點：

? 對健康或死亡的影響

? 失去為公眾提供的技術服務

? 失去不可替代的具有文化意義的物品

? 經濟損失

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

第 3 部分和第 4 部分：規劃輔助工具和規范

如果風險評估確定需要防雷并且具有成本效益，則可以根據本標準的第 3 部分 [3] 和第 4 [4] 部分來規劃具體保護措施的類型和范圍。 風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構，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險的系統，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防雷級別安全傳導的最高雷擊峰值。 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

本標準 [5] 描述了在低壓系統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，應用領域僅限于由大氣影響或電源系統傳輸的開關過程引起的浪涌電壓。不考慮結構系統中的直接雷擊，只考慮電源線內或附近的雷擊。同樣，具有爆炸風險的結構系統以及可能對環境造成損害的結構應用（例如，石化系統或核電站）也不包括在該標準的應用范圍內。對于這些過程，將專門使用雷擊標準 IEC 62305。

如果瞬態過電壓可能對以下各項產生影響，則應使用電涌保護裝置：

? 人的生命，例如安全系統、醫院

? 公共和文化機構，例如失去公共服務、IT 中心、博物館

? 工業或商業活動，例如酒店、銀行、生產系統、農場

在所有其他情況下，必須按照國際標準進行風險評估。

2.3 基本防護措施和設備

為了始終如一地保護結構系統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備。 大致的劃分如下：

? 外部防雷

? 內部防雷

? 接地和等電位連接

? 協調的 SPD 系統

2.3.1 外部防雷

外部防雷（圖15）旨在轉移靠近被保護物體的雷擊，并將雷電流從擊中點傳輸到地面。

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

IEC 62305 [3] 標準的第 3 部分對于規劃和架設外部防雷系統至關重要。識別和確定防雷等級是此的基礎。這是從風險分析中得出的。如果外部防雷沒有規定或規范，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

? 網格法

內部防雷

保護內部避雷系統應防止系統內部形成危險的火花。外部避雷系統或結構系統的其他導電部分中的雷電流可能會引起火花。內部防雷系統由等電位聯結和外部防雷系統的電氣絕緣組成。防雷等電位聯結是防止電位差的措施組合。它們主要將防雷系統與金屬裝置、內部系統以及系統內的電氣和電子系統連接起來。這通過等電位連接線、電涌保護裝置或隔離火花隙發生。為了使外部防雷系統絕緣，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。等電位連接通過導體將所有導電部件相互連接 - 有源導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軸器。

2.3.4 協調式SPD 系統

協調式SPD 系統被理解為相互協調的多級電涌保護裝置系統。為實現高性能 SPD 系統，建議執行以下步驟。

? 將結構系統劃分為避雷區

? 使用合適的 SPD 將跨越不同區域的所有線路合并到本地等電位連接中

? 協調不同類型的 SPD：設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體和等電位連接之間并聯 SPD

? 分別鋪設受保護和不受保護的線路

? 僅通過相應的 SPD 接地設備（推薦）

2.4 避雷區

決定在結構系統中安裝浪涌保護設備的位置是基于避雷標準 IEC 62305 [4] 第 4 部分中解釋的避雷區概念。

它將結構系統劃分為避雷區 (LPZ)，并從外到內這樣做，并降低防雷級別。在外部區域只能使用抗性設備。但是，在內部區域中，也可以使用敏感設備。各個區域的特征和命名如下：

LPZ 0A

建筑物外的未受保護區域，有可能發生直接雷擊。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域。雷擊磁場未衰減，僅在線路上感應出浪涌電流。

LPZ 1：建筑物內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域。

LPZ 2：建筑物內可能仍會受到浪涌電壓或浪涌電流以及已經顯著減弱的電磁場影響的區域。

保護圈原理

圖 17 中的保護圈清楚地描述了避雷區的概念。應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安裝電涌保護裝置。 因此，保護圈內的區域受到保護，以防止傳導的浪涌電壓耦合。 保護圈必須包括以下區域中的所有電氣和電子傳輸線：

? 電源

? 測控技術

? 信息技術

? 收發器系統

-End-