浪涌保护器在建筑电气防雷中的应用研究

发表时间:2021/2/4   来源:《电力设备》2020年第30期   作者:许文堂
[导读] 摘要:由于建筑物逐渐朝向高层建筑模式发展,建筑电气防雷工作十分重要。
        (广东省工业设备安装有限公司  510000)
        摘要:由于建筑物逐渐朝向高层建筑模式发展,建筑电气防雷工作十分重要。本文分析了浪涌保护器的工作原理以及种类、建筑电气防雷的现状,并从浪涌保护器的种类选择、科学确定浪涌保护器安装位置、浪涌保护器安装注意事项以及浪涌保护器维护注意事项这几个环节,提出建筑电气防雷中浪涌保护器应用建议。
        关键词:浪涌保护器;建筑物;电气防雷
        引言
        建筑物的功能逐渐多样化,一些建筑物在建设过程中会加入较多的电子设备,电子设备越集中,越会降低其耐压性,当发成雷电过电现象时,将会对电子设备造成较大的损伤,如果没有使用防雷保持装置时,严重的雷电将会对建筑物居住者造成生命、财产安全的威胁,应加强浪涌保护器在建筑物中的设计应用。
        一、浪涌保护器的工作原理以及种类
        (一)浪涌保护器工作原理
        浪涌保护器作为一个非线性阻性的元件,也称为防雷器,通过在其两端电压的和阻抗电压数值的大小,能对建筑物电子设备的阻抗电压给定值。浪涌保护器广泛适用于低压配电系统中,通过限制建筑物的过电压,能将雷电能量控制在电子设备可以承受的冲击耐受电压,有利于保护电子设备减少受到雷电的损坏。
        (二)浪涌保护器的种类
        浪涌保护器的种类划分与用途、工作原理有关,在不同的使用地点,其内部构造也存在差异,在用途方面可以分为电源保护器和信号保护器,在工作原理方面可以分为开关型、分流型和限压型三种。首先,开关型浪涌保护器的开关特性和电流的通断状态具有直接联系,当在建筑物电路中不存在瞬态过电压的时候,浪涌保护器会阻断电路电流流过,出现高阻抗。与之相反,在电路中存有瞬态过电压时,开关型浪涌保护器会降低其内部的阻抗,出现导通状态,直到雷电的过电压消失,浪涌保护器恢复到正常的高阻抗工作状态。开关型的浪涌保护器其内部结构分为放电间隙、气体放电管等。其次,限压型浪涌保护器在电路中没有过电压时与开关型浪涌保护器的工作状态一致,但二者的不同点在于,限压型浪涌保护器在内部阻抗和电涌电流存在负相关,其电涌电流越小、其阻抗越大,有效的起到限制电流稳定的作用。其内部结构包括抑制二极管、压敏电阻、氧化锌等。最后一种是分流型或扼流型浪涌保护器,其工作原理为在建筑物中对电路进行阻断或分流,保障建筑物内电气设备不受脉冲电压影响,在没有过电压的工作状态时,分流型是高阻状态,扼流型是低阻状态。
        二、建筑电气防雷的现状分析
 
        图1  建筑物顶层金属电器
        近年来,随着高层建筑的兴起,在面对雷电灾害时,容易造成建筑物出现电气设备损坏、火灾等安全事故,造成居民极大的经济损失,以及人身安全得不到保障。国家从法律法规方面提出应对措施,出台相关的法律法规作为修建建筑物的防雷标准,为减少雷电灾害的影响做出了理论的引导,政府部门根据规定对建筑物的电气防雷建设效果进行监督管理,使其质量能达到地区的防雷建设标准,建筑单位在其自身开展施工建设时,为提升建筑物的防雷质量,会建立专业的监管工作团队,但在实施中仍出现一些人为因素,造成建筑物的防雷建设质量不能达到标准。例如,基层施工人员缺乏防雷意识、在工作中施工技术有待提升等因素,使建筑物的浪涌保护器在应用、安装等环节中没有严格按照施工要求进行。另外,一些外界因素也直接影响到建筑物的防雷效果,例如,在建筑物顶部安装太阳能热水器和卫星天线等金属的电子设备,如图1所示,如果这些电子设备没有科学的开展等电位连接处理,将会受到雷电的直接冲击,这种建筑物外观突出的金属设备在使用过程中具有较大的安全隐患,并且,建筑物内多数居民会安装有线电视线路、电话线路、网线等,并且没有安装相应的防闪电电涌侵入装置,加剧了发生雷电灾害的可能。因此,建筑物在建设过程中应重视对浪涌保护器的设计和应用,提升建筑物的电气防雷安全性。
        三、建筑电气防雷中浪涌保护器应用
        (一)浪涌保护器的种类选择
        在进行浪涌保护器的种类选择时,应根据国家的相关标准。目前市场上的浪涌保护器的种类增多,不同的产品其应用范围也不相同,为确保建筑物选择使用的浪涌保护器能发挥预期的效果,国家出台了相关的标准作为工作的指导。根据具体的规定使用情况保障雷电流通过时浪涌保护器不受到损害以及浪涌电流通过浪涌保护器的运行后熄灭工频电流[1]。因此,相关工作人员应按照以上的两个相关规定选择浪涌保护器的性能参数,使其符合国家的使用规定以及根据建筑物的使要求、结合地区的气象情况等划分的防雷等级进行浪涌保护器的种类选择。其中浪涌保护器的参数至关重要,例如,有的浪涌保护器可以抑制传导雷极高的浪涌电压,而有的浪涌保护器,只能作用于残余的浪涌电压。浪涌保护器的参数可以具体分为:数据传输速率、回波损耗、响应时间、在线阻抗、额定放电电流、电压保护级别等,其中的每一个具体的参数变化都会对浪涌保护器的运行效果产生一定的影响,因此,相关工作人员应结合建筑物的修建位置以及建筑物的周围环境,具体的分析、设计浪涌保护器的性能参数,以保障使用浪涌保护器能发挥应用的预期效果,提升建筑物电气的防雷效果。
 
        图2  防雷分区示意图
        (二)科学确定浪涌保护器安装位置
        在进行安装浪涌保护器之前,应科学的确定浪涌保护器安装位置。首先,应明确建筑物雷电保护区的划分。按照国家相关标准可以将建筑物雷电保护区划分为五个区域,如图2所示。首先,LPZ0A区。位于建筑物的外部,是不受到防雷装置保护到的区域,没有屏蔽防护会直接受到雷击。第二,LPZ0B区。位于建筑物的外部,但受到防雷装置保护到的区域,但面对雷电磁脉冲没有相应的屏蔽防护。第三,LPZ1区。属于建筑物内部区域,受到雷电防护,可能会受到小部分雷电能量的冲击。第四,LPZ2区。也位于建筑物的内部区域,受到防雷装置的保护,可能会有较低的浪涌过电压进入。第五,LPZ3区。位于建筑物的内部区域,不会受到雷电的威胁。通过分析以上建筑物雷电保护区,在安装浪涌保护器,位置会选择在LPZ0A、LPZ0B以及LPZ1区域的交界处[2]。其次,建筑物在安装浪涌保护器时,应结合地区的气象情况,分析评估建筑物将会受到的雷击风险的等级,并且根据建筑物的用途、其中的电子设备和电子系统的重要程度确定防雷等级。最后,按照建筑物的结构等实际情况进行分析,通过相关工作人员计算雷电分流等相关工作数据,根据计算结果科学选择浪涌保护器。建筑物施工单位,在选择浪涌保护器的最优安装位置时,应综合考虑以上三个因素。
        (三)浪涌保护器安装注意事项
        在安装浪涌保护器时,具有以下的注意事项:首先,浪涌保护器的效果与海拔因素相关,因此,建筑单位在安装浪涌保护器时,应选择海拔低于2000m的位置。在建筑电气防雷建设当中安装浪涌保护器的时候,在安装之前需要确认电压,用以保证安装位置的电压小于或等于浪涌保护器的最大操作电压,确保其运行效果。
        其次,设计人员要科学选择布线位置,不应靠近门和窗的位置,并且保证线路距离最短。施工人员不能将浪涌保护器安装在高压主配电柜当中,应该把浪涌保护器安装在低压总开关柜或者是低压主配以及分配电柜当中,还要将浪涌保护器并联在电源进线之外。在选择电源连接导线的时候要保证导线的面积大于或等于16mm2 ,而且要使用多股铜线。接地线的面积应该大于或等于25mm2 ,也要选择多股铜线。此外,在选择接地线的时候要保证接地线比较直而且短粗,接地电阻要小于或等于40。安装人员需要对浪涌保护器的后备保护开关进行详细检查,看保护开关是否可以正常使用。安装人员在安装浪涌保护器的时候需要避免一些不必要的感应回路,在浪涌保护器以及电气设备之间设置等电位连接,在安装浪涌保护器的时候需要严格按照标准流程进行操作,而且一定要保证电源是断开的,不能在带电的情况下进行任何操作。在完成浪涌保护器的安装后要把模块插入到位,并验证浪涌保护器是否可以正常运行[3]。
        (四)浪涌保护器维护注意事项
        浪涌保护器完成安装工作之后,应加强维修工作的管理。以下为浪涌保护器维护注意事项:首先,相关工作人员应定期开展浪涌保护器的维护工作。通过维修工作有利于及时发现浪涌保护器的运行故障、确保其能正确的发挥防雷保护器的预期效果、并且做好养护工作能适当的增加浪涌保护器的使用寿命,有利于保护建筑电气的使用安全以及建筑物整体的防雷效果。因此,浪涌保护器的维修工作十分重要。在开展具体的维修工作时,工作人员应定期对浪涌保护器进行检查,确保其内部的各个部位连接没有出现松动的现象,并且保障其表面无划痕损伤,查看浪涌保护器的状态指示灯是否能正常工作,如果工作人员发现相应的问题应及时开展针对性的维修。
        另外,工作人员应加强对浪涌保护器的工作运行状况进行检查。其中具体包括,浪涌保护器的参数是否合适与运行的要求,浪涌保护器在运行中是否会出现漏电流过大等问题。在发现相关问题时,施工人员应及时开展维修。最后,在雨季时期加强对浪涌保护器的检测力度。根据浪涌保护器的使用要求,对其在雨季的防雷效果具有重要的检测意义,相关工作人员在雨季雷电天气较为集中的时期,应有请具有较高专业水平的检测单位结合使用专业的仪器,对浪涌保护器开展全面、全方位的检测,并结合检查结果进行综合性的分析。在检测工作中,工作人员必须进行全方位的细致检查与维修,加大维修的力度,才能帮助浪涌保护器发挥更好的工作效果。
        结语
        综上所述,在建筑物中安装浪涌保护器,能有效的降低雷电对建筑物内的电子电器等损害,还具有减少雷电过电压的影响、将雷电的大电流进行泄放,稳定雷电中的能量,能对建筑物起到电气防雷的重要意义,相关工作人员在应用浪涌保护器时,应采取科学的方式,有利于加强建筑物的电气安全性。
        参考文献
        [1]司凯伦.探讨电涌保护器在民用建筑电气设计中的选用[J].工程建设与设计,2020(17):63-64.
        [2]朱秋雅.浪涌保护器在建筑电气防雷中的应用分析[J].住宅与房地产,2019(30):84+91.
        [3]章程,李晶晶.浪涌保护器在建筑电气防雷中的实践探讨[J].中国住宅设施,2018(08):12-13.
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