蒋焕宇 狄文浩 张宁
浙江防雷安全检测有限公司嘉兴分公司 浙江省嘉兴市 314000
摘要：本文通过对电涌保护器在防雷工程应用中的两个易被忽略的关键问题进行论析，结合国家行业标准和现场实际操作，探讨了空气开关在电涌保护器前端使用和电涌保护器安装中铜导线连接方式存在的问题，同时指出了进一步的改善措施，可供电气系统雷电防护工程设计时参考。
关键词：电涌保护器 空气开关 MCB 压降
1 空气开关或微型断路器(MCB)的使用
在防雷工程设计施工中在电涌保护器前端是否加装空气开关或MCB，存在一些意见。但一些防雷规范是明确提出了必须加装，还提出了部分参数对照。
1.1 安装空气开关的目的
1.1.1按某些规范中的要求执行；在《通信局（站）防雷与接地工程设计规范 YD5098-2005》当中 9.2.5条规定：在电源SPD的引接线上，应串接保护空开（保险丝），防止SPD故障时引起系统供电中断。保护空开（或保险丝）的标称电流不应大于前级供电线路（或保险丝）的1/1.6 倍。
1.1.2 便于在电涌保护器存在问题时更换：电涌保护器往往安装在靠近电源总开关的位置附近，如当存在电涌保护器回路中没有空气开关，则需要断停电源的总空开，造成后续设备断电，影响设备正常工作。
1.1.3 保护电涌保护器自身：多级安装中用的较多的电涌保护器内部主要是以MOV芯片为主，依据MOV的特性会存在泄漏电流的影响，使电涌保护器保护性能劣化，进而使MOV的泄漏电流不断增大，大的漏电流会使MOV发热、毁坏或造成燃烧。安装空气开关或MCB就是利用他们热脱扣的功能，使MOV在漏电流长时间过大时跳闸而切断电涌保护器回路，避免故障扩大化。
1.2 安装空气开关存在的问题
实际操作中在电涌保护器引接线路中安装空气开关存在一定的弊病：
1.2.1残压过大：由于空气开关安装中必需导线的存在，在雷电流经过时，肯定要产生一定的残压，这个残压会与电涌保护器的残压进行叠加，施加到后续设备上，这样会对电涌保护器的实际保护作用产生较大影响。
1.2.2误跳闸：由于空气开关（包括MCB）是一个开关型电子件，其本身并不具备防雷电流冲击的能力，在受一定峰值的雷电流冲击下会有可能出现跳闸，并且这个电流往往会小于电涌保护器标称的雷电冲击电流，这样一来本该由电涌保护器产生作用对线路进行保护的时候却被空气开关与主回路断开，且一旦断开，空气开关却不能自动恢复，这样在后续出现雷电流的时候，电涌保护器就起不到保护作用了。
1.3如何选择合适的空气开关
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图1 SPD与熔断器、微型断路器保护配合
根据上图，可见空开及MCB在电涌保护器保护的10A-10KA上时间域是比较广泛的，，考虑目前电涌保护器的技术水平和功能及电涌保护器损坏更换方便，在电涌保护器自带的安全脱扣技术不成熟的阶段，还是有必要加装的。其次，电涌保护器也属于线路中的电气设备，也有一定的使用寿命与损坏可能，在更换时，应尽可能不影响主回路的供电连续，安装空气开关后，更换时比较方便，也不会影响主电源回路的供电。
对空气开关的选用一般存在两个指标：保护脱扣曲线、容量；保护脱扣曲线曲线的选择：前两级最好是选择D曲线的，只有在三级以后可选择C曲线的。对于首级使用开关型SPD的，可以不使用；A数的选择：一般情况为SPD的In值÷1000×1.6就可以。比如20KA的SPD可以选择32A的D曲线空开（注：此处笔者在部分规范中发现存在A数不统一，这里不展开讨论）。
2 接线方式
电涌保护器的连接线要求，在国家规范标准中的解释存在以下两条：《建筑物防雷设计规范GB50057-94》中第6.4.4条规定：“电涌保护器的最大钳压加上其两端引线的感应电压与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。”；《建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004》中第5.4.1条第5款规定：“浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜大于0.5m”。但现场安装时电涌保护器和接地端子相对距离小于0.5米的情况不多，采用凯文接线法有部分局限且不易施工。
2.1 改善措施探析
被保护设备所承受的雷电过电压等于电涌保护器的残压（Ures）和电涌保护器两端连线上的压降（U’）之和，即U= Ures+U’。其中Ures受电涌保护器产品自身性能决定，而U’=
L*di/dt，L=(l相+l地)*L0，L0=0.2l[ln(2l/r)-1.0](微亨)，R=ρ*l/s(欧姆)，引用数据如下：
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从表1中可以看出：
（1）电感L随导线长度的增长而迅速增加。
（2）电压降随导线的截面积或者导线半径的增大而减小，但减小幅度较小。
得到结论：U’的大小取决于导线的截面积和导线的长度，但导线的长度变化率更大，起决定性作用。从数据中结论得出电涌保护器的连线是越短越好，但安装中不能仅讲求规范中不大于0.5m的标准，而忽略被保护设备的耐压能力。故在电涌保护器的安装或者检测中，要根据被保护设备的耐压能力，来判断安装的是否合格，如果连接导线确是过长，可以采用多根粗的导线捆绑一起来增大其有效截面积的办法改进。
但同时又存在另外一种问题，对于在信息系统的等电位连接实际操作中，经常出现电涌保护器与总等电位端子距离较远的情况，如下图所示：
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图2 电涌保护器与设备通过等电位端子接至地网
L1、L2分别为电涌保护器和设备与等电位端子之间导线，假设长度均为1米，以额定通流容量为40kA（8/20μS）的电涌保护器为例，倘若雷击发生，电涌保护器将全部雷电导入大地，当每m电缆线长度电感为1μH时，在L1上由电感产生的电位差则为：
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假设UR很小，忽略不计，U=L1×dI/dt=1m×1μH×40kA/8μS=5kV，在L2上将同样产生5kV的压降，足以造成信息系统设备的损坏。所以当电涌保护器与等电位端子较远时应采用共用地网但不共用接地引下线的方式进行等电位处理（图3所示），以消除导线自身电感所产生的电位差对其他设备或人员的影响。
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图3电涌保护器与设备通过不同引下线接至地网
3结束语
电涌保护器作为防雷工程中防雷电感应和防雷电波侵入的关键性电子器材，在日益重视防雷安全的社会背景下得到越来越广泛的应用。本文通过对电涌保护器安装上的两个易被忽略的关键点的分析，意在指出防雷工程质量的保证不仅仅是取决于选取器材的优质型，同时更要关注安装过程中的细节，这样才能有效避免和减少雷电灾害对我们人身产生的威胁和对财产造成的损失，为和谐社会的平安建设保驾护航。
参考文献:
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