民用建筑电气设计中电涌保护器的选用分析

民用建筑电气设计中电涌保护器的选用分析

陈宝广

身份证号码210622197604243532

摘要：当前，电子信息设备在我们的日常生产和生活中得到了广泛运用，它们不仅在我们的日常生产活动中扮演着重要的角色，更是提升我们生活品质的重要手段。然而，由于电子信息设备自身的耐压能力相对有限，一旦遭受雷电袭击，便容易受到严重损害，因此有必要尽快实施有效的防护对策。在此背景下，电涌保护器作为一种能够防止电子信息设备遭受雷电干扰的设备，已经在众多民用建筑中得到了广泛应用。尽管如此，我国目前使用的电涌保护器种类繁多，如何选择合适的型号仍需深入研究。为此，本文立足于民用建筑电气设计的角度，探讨并分析了电涌保护器的选型策略，旨在确保民用建筑电气设备的正常运行以及其安全性。

关键词：民用建筑；电气设计；电涌保护器；选型要点

电子信息设备在民用建筑中的应用日益普及，然而，这些设备普遍存在电压较低且耐压能力不足的问题。为了避免电脉冲对这些设备造成不良影响，必须要做好雷电电磁脉冲的防护工作。传统的民用建筑防雷设备主要以接闪器为主，虽然具备一定的防雷效果，但是随着现代科技的不断进步，电涌保护器逐渐成为建筑物内部防雷保护的首选设备，并且已经发展成为了电子信息设备的重要保护组件。然而，由于公众对于防雷知识的了解程度不够深入，目前关于民用建筑电涌保护器的选型仍然没有达成共识，因此，本文将着重讨论电涌保护器的选型策略。

一、概述民用建筑防雷系统

民用建筑在遭受雷电电涌损害的过程中，可能会出现多种形式，例如当金属管道遭受雷击之后，雷电可能会通过导管或者导线导入到建筑物内部，然后接触到建筑物内部的金属结构，从而产生雷电感应，进一步形成脉冲，并以电磁波的形式进行传播。除此之外，雷电还可以直接侵入到民用建筑内部，对地面产生冲击，然后沿着地网传回大地，进而引发高电位，经过接地线路径侵入到建筑体内。外部防雷系统主要负责保护直击雷，而内部防雷系统则主要负责阻止雷电电涌的入侵。通常情况下，内部防雷系统主要包括共用接地装置、电位连接、合理布线、屏蔽以及电涌保护器等部分组成。因此，科学合理地设置电涌保护器，有助于预防和减轻雷电流在建筑物内部产生的电磁效应。

二、分析电涌保护器的工作原理及其分类

（一）工作原理

电涌保护器的主要功能在于限制由雷击所引起的瞬间过电压，从而限制电流的涌动，使得电流始终保持在系统或者电子设备所能承受的范围之内，同时将冲击电流引向地下，从而保护系统、设备免受电涌的侵害。电涌保护器的工作原理主要是依靠放电间隙来实现保护的，而放电间隙实际上就是两个金属棒之间拉开的保护间隙，其中一个金属棒接地，另一个则与需要保护的设备或者系统相连接。在瞬间过电压的作用下，保护间隙有可能被击穿，然后利用接地的金属棒将电压传输到大地，这样就可以保证金属棒连接的设备不会因为高压而受到损伤。

（二）电涌保护器类别

电涌保护器根据其结合元件的不同，可分为限压型和开关型两种类型。其中，电压开关型电涌保护器主要包括放电间隙、闸流晶体管、气体放电管等，当无电流时可以维持高阻抗状态，当出现高电压时则会转变为低阻抗；而限压型电涌保护器则主要包括抑制二极管、压敏电阻等，在遭遇高电压时能够降低自身阻抗。

根据其用途的不同，电涌保护器可分为保护信号类、保护电源类以及保护天馈线类三种类型。

根据其工作原理的不同，电涌保护器可分为电压开关型、限压型、分流型、扼流型等四种类型。其中，开关型电涌保护器主要由放电间隙、气体放电二极管等构成，在无瞬时过电压时需维持高阻抗状态，当出现雷电瞬时过电压时，阻抗值可能发生变化，进而转为低值，供雷电流通过。一般情况下，建筑物外非雷电保护区可安装开关型电涌保护器，以消除电网后续生成的脉冲电流，但其残压较高，可达2-4kV。而限压型电涌保护器在无瞬时过电压时可维持高阻抗状态，但在电涌电流与电压升高时，其阻抗会降低，电流、电压呈现非线性特征。因此，结合布设角度分析，限压型电涌保护器可安装在建筑内部，用于疏导8/20μs雷电冲击电流。扼流型电涌保护器主要由高通滤波器、低通滤波器、1/4波长断路器、扼流线圈等构成，与被保护设备相串联，常规工作状态下呈低阻抗状态，在雷电脉冲干预下，能够快速转为高阻抗。分流型电涌保护器则以并联方式连接被保护设备，常规工作状态下为高阻抗，在雷电脉冲干预下，能够快速转为低阻抗。

三、电涌保护器实际选用分析

（一）分析电涌保护器造型设计

电涌保护器造型对保护器非常重要，因为建筑结构和空间位置不同，需选用不同造型的保护器以达到最佳适配度。需要结合环境特征选择造型，并注意环境影响因素，如雷电保护器等级、其他系统要素、安全控件系数等。还需要注意端部引线作用，避免影响有效电压，同时控制电线长度，保障截面最小。

（二）选择电涌保护器

建议结合建筑防雷等级选择电涌保护器，第一类建筑物建议选择户外型 I 级试验电涌保护器，或安装在 IP54 箱，同时注意在电源引入处需设计 I 级试验电涌保护器。第二、三类防雷建筑物需设计 2 处 I 级试验电涌保护器，即低压电源线路引入总配电箱处及总配电柜出。二类以上建筑物需选择电压保护水平≤2.5kV 的电涌保护器，三类防雷建筑物需结合防雷规范公式计算后选择电涌保护器。I 级试验电涌保护器可安在 LPZ1、LPZoB 交汇处，II 级试验电涌保护器可用于 LPZ1、LPZ2 区，且保护器放电电流≥5kA。

（三）选择通流容量

电涌保护器通流容量是指能吸收但为损坏的最大能量，若超过此值，电涌保护器会失去保护效益，进而出现损坏，甚至发生爆裂。由于无法数据化表示能量，因此允许利用规定波形电流幅值代表通流容量。通流容量代表着电涌保护器能够承受的最大雷电波动电流。由于不同电涌保护器通流容量不同，因此不同场合需选用通流容量不同的电涌保护器。一般而言，通流容量需结合电涌保护器承担任务进行选择，即结合不同功能区分。LPZ1、LPZ0 交界处电涌保护器可选取 I 级分类产品，供配电系统中邻近电源侧电涌保护器较靠近负荷处电涌保护器通流量更高。

（四）选择报警功能

为保障电涌保护器安全、稳定运行，需实时监控、把握电涌保护器运行状况，因此需科学选择报警功能，以在防雷模块损坏时及时报警。我国应用报警系统包括遥信报警系统、声光报警系统等类型。其中声光报警系统多用于值班室内有人值班情况下，利用声光提醒值班人员防雷模块运行异常，值班人员接收到声光提醒后及时到现场检测，及时更换受损部件，以保障现场检测设备稳定运行。此外，遥信报警系统适用于值班室内无人值班情况下，利用遥信报警报警功能可监测电源断电、缺项等问题。

结束语：

综上所述，一旦雷电电流侵入民用建筑内，便可能损坏电器设备，增加人民的财产损失。在进行民用建筑电气设计的过程中，除了要保证电气设备的质量，还需要特别注意选择电涌保护器，以确保民用建筑的正常用电和居民的日常生活用电。此外，民用建筑电气防雷设计具有复杂性和科学性等特点，因此设计人员需要根据具体情况科学地选择电涌保护器，并在实践中不断提高电涌保护器的性能，以确保电涌保护器在电气设计中能够稳定发展。

参考文献：

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