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关 键 词：防雷针要求
行 业：电气 高压电器 防雷器
发布时间：2020-07-22
长沙科盛电气技术有限公司整合了防雷行业的优势资源不断发展壮大，组建了一支“管理科学化，组织专业化、销售健全化，服务规范化”的高素质队伍。
浪涌保护器是低压配电系统中用于设备瞬态过电压防护的重要元件，并联在线路中，其工作原理是在瞬态过电压到来时，及时形成对地短路，将过电压能量泄放入大地，从而保护设备的安全。
随着电源SPD的大量使用，由SPD引发火灾事故的现象日渐凸显，统计数据显示，我国每年氧化锌电源SPD引发的火灾事故高达上千起，给国家和企业造成了巨大的经济损失。
线路中有哪些因素会导致SPD起火？
一般来说，当线路中出现以下情况时，会出现瞬态过电压或者暂态过电压：
1、配电变压器中性点接地断开
当配电变压器中性点接地线断开后，不管三相负荷是否对称，由于系统负荷状态的转变，会导致低压配电网中性点电位偏移，导致某一相电压升高。
2、零线和C相火线接反
此时，A、B两相负荷承受380V电压而使设备烧毁。这种情况容易出现在配电网大修、接户线改造、更换三相四线电能表等工作时发生。
3、零线断线
类似配电变压器中性点接地断开，导致中性点电位漂移。
某一相火线对地短路或者断路，导致三相负荷失衡，短路或者断路相负荷变小，阻抗变大。
瞬间的能量注入，例如雷电击中相线或者中性线。
线路中开关机构的开合与关断带来的操作过电压。
当出现以上情况时，线路上就会产生高达数千伏的过电压。当过电压超过SPD的启动电压时，线路上的过电流就会通过SPD直接泄放进入大地。
但是，暂态过电压和瞬态过电压对SPD的影响具有很大区别。瞬态过电压通常持续时间很短，不会对SPD造成很大伤害。
而暂态过电压则不同，暂态过电压大多是由输电线路故障引起，一般持续很长时间，直到人工排除故障才会消失。
所以，暂态过电压一旦超出SPD启动阈值，就会使SPD持续处于导通工作状态，直到SPD失效甚至起火。
由于防雷器压敏电阻的特点：可以承受瞬时的过电流，无法承受持续的工频电流。
所以，在SPD前端加装浪涌后备保护器尤为重要，当SPD遭遇工频电流的时候，能够迅速将SPD脱离线路，阻止工频电流对浪涌保护器的持续伤害，防止SPD起火。
1、对外部引入的电缆线的电涌保护
通常，所有的从外面进入污水处理厂的导电系统都必须连接到等电位连接装置中。 等电位连接的要求，是通过所有金属系统的直接连接，及在组成系统的工作电压下所有系统的间接连接来实现。这些SPD必须具有雷电电流泄放的能力(1级SPD：测试波形为10/350μs)。防止雷电流进入建筑物的内部，等电位联接应尽可能地靠近入口。
2、IT系统的电涌保护
为安全起见，进户线入口是所有到污水处理厂的IT电缆的传输接口。在该处使用了具有雷电流承载能力的SPD(损害类型为D1)。气体放电管常安装于此。从传输接口处，线缆被直接引向开关柜并在那里接触连接。根据所做的风险分析，在线缆的入口处必须引入SPD，它应适合该环境条件下的应用(C2类)并能与该系统兼容。 这就是一个完整的、用于IT布线系统的防止电涌的保护概念。
3、低压供电系统的电涌保护
在上述的应用中，1级SPD被安装在建筑物的入口。另外，为保护控制和系统中的电源，又额外地安装了一个2级SPD。在现有所描述的应用中，为保护终端设备再安装一个SPD，它们之间以及与被保护的终端设备必须做到相互协调，此外还要遵守厂家相应的说明和指示。相对于其他应用，在低电压用户装置中使用的SPD没有什么特殊性，并常常都给予了说明。
4、等电位连接
完整的污水处理厂的监测/控制包括了符合IEC 60364-4第41部分的等电位连接。为避免不同部分及外部导体的电势差，要对业已存在的等电位连接进行测试。建筑物的支撑及建筑部件，如管道、容器等也要被整合到了等电位连接中，这样，即使在发生故障时也不会造成电势差。在使用SPD时，每个连接到等电位连接处的接地导线的横截面积必须按照制造商的SPD指示说明来设计。
总结
新的关于雷电保护标准的草案，要求人们采用以未来为导向的、灵活和可靠的方法，也使建筑物中的高可用性的电子系统获得全面的防雷保护成为可能。风险分析为可靠地拟订技术/经济保护概念提供了一个额外的规划途径。计划保护措施的执行要根据IEC 62305中1-4部分的保护标准。总之，新的标准草案基本满足了在受雷电影响时，电力系统及IT系统的高可用性的要求。
室内信息系统防雷器的选择
室内信息系统防雷设备分为两大部分：与电源线路连接的设备防雷和与信号线路（这里信号线的定义是传输信息的线路，包括模拟通信线、数据传输线及无线电天馈线等）连接的设备防雷。也就是建筑物内电气、电子设备防雷。在选择电气、电子设备的防雷器时，要考虑以下的因素：
1.1 在选择电源设备防雷器时，除了必须考虑SPD的标称放电电流In、持续工作电压Uc等参数外，还要考虑以下因素：
a) SPD 的安装位置 — 根据协调配合的SPD的原则，不同的安装位置类别应选择不同标称放电电流In的SPD；
b）SPD 的电压防护水（Up）— 根据协调配合的SPD的原则和被保护设备的额定冲击耐压水，应选择不同电压防护水Up的SPD；
c) 被保护设备的额定冲击耐压水（Uw）— 根据被保护设备的额定冲击耐压水，选择不同的电压防护水Up的SPD，既达到SPD的协调配合，还可以实现完绝缘配合；
1.2 在选择电子设备防雷器时，除了必须考虑电信和信号网络SPD（国内外标准将电信和信号网络用SPD称为protector，国家标准和科技部文献“科技名词”中译为“保安器”）的标称放电电流In、持续工作电压Uc等参数外，还要考虑以下因素：
a) 保安器的电压防护水（Up）— 根据被保护电子设备的耐过电压能力（额定冲击耐压水Uw）选取合适的保安器。
b）被保护设备的传输频率 fG（模拟设备）或数据传输速率 bit/s (数字设备) — 被选择的保安器在被保护设备的传输频率 fG 或数据传输速率 bit/s 范围内，保安器的插入损耗ae不等得大于相关标准对系统插损的要求；
c) 被保护设备线路端口的特性阻抗 — 保安器的特性阻抗与被保护设备端口的特性阻抗必须一致，以保证保安器介入线路后，不产生信号的折射和反射。
由于国内对低压电源系统的SPD的选择和应用分歧，本文仅对此进行初步探讨，省略有关通信系统用保安器的有关部分。
浪涌保护器，是低压领域雷电防护的主力产品。其在设计之初，基于供电系统类型的不同，采用了不同的设计结构：一是3+1（3PN）结构，二是4+0（4P）结构。
4+0结构的浪涌保护器主要用于TN-S供电系统的设备防雷保护，比如大多数的数据机房就是采用的TN-S供电系统。从保护模式上来说，4+0结构的浪涌保护器采用的是共模保护方式，也就是相线対地线和零线対地线之间的保护。3+1结构，或者说3PN结构的浪涌保护器，采用的是全模保护方式（相线対零线，零线对地线），采用该种结构的浪涌保护器适用于所有类型供电系统线路（IT、TT、TN-C、TN-S、TN-C-S）设备的防雷保护。因为其保护模式更全，所以，一般在较高保护需求的场所，多采用3PN结构的浪涌保护器。
按照上面所述，对于TN-S系统，就出现了两种浪涌保护器选型方案，即对于TN-S系统来说，既可以选择3PN结构浪涌保护器，也可以选择4P结构浪涌保护器。在实际项目中，一般的防雷公司都会优先选配3PN来取代4P结构的浪涌保护器。但是不了解防雷技术的人大多会不理解，为什么在TN-S系统中3PN结构的浪涌保护器也可以用呢？
早年因为经济条件的限制，多采用TT供电系统，是因为TT系统在保证了基本的供电稳定性和安全性的基础上，相比于TN-S系统少了一根的接地线，在成本上会节省很多。近年来，尤其是2010年以后，我国经济高速发展，有了充足的资金支持，在供电系统安全性上也越来越重视，现阶段某些安全要求较高的工厂、施工临时用电已经在规范中强制要求采用三相五线制接地电源系统TN-S。
接下来，我们就来分析为什么3PN结构的浪涌保护器可以取代4P的浪涌保护器在TN-S系统中使用。在此之前，需要先说明为什么TT系统需要使用3PN结构的浪涌保护器：
1、TT系统选用3PN浪涌保护器的原因：
如图1所示，当某一相线浪涌故障失效时，由于放电间隙的隔离作用，故障电流会经过N线返回电源而不经过R1和R2，造成金属性短路，该短路不会造成设备产生对地电压，也就不会造成电击事故，所以TT系统采用3PN结构的浪涌保护器。
2、TN-S系统采取4P和3PN结构浪涌保护器区别：
4P和3PN结构浪涌保护器区别1.png
图2所示为TN-S系统3PN接法，可以看出，当其中某一相浪涌保护器故障失效时，原理与TT系统一致，这里不做赘述。图3所示为4P接法，因为PE线没有对地电压，与N线相似，所以，当其中某一相浪涌保护器故障失效时，电流经PE线返回电源，但是因为在同一变压器供电范围内，TN-S系统中的PE线多是连通的，当某一相电涌失效，会造成该相接地故障，该故障电压会沿着PE线传导到其他设备，从而威胁到同一变压器供电范围内的其他设备的安全稳定，如果此时系统中某一台设备的等电位连接不良，将会发生设备损坏的现象。
经上所述，在TN-S系统中，可以选用3PN结构形式浪涌保护器，并且比4P结构浪涌保护器保护效果更好。
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