电涌保护器在工业供配电系统防雷保护中的应用

郭春微 王宇彪

摘 要：在工业供电系统防雷保护中，很多技术都得到了应用，其中，应用相对较为广泛的是电涌保护器技术，这一技术的应用可以有效的提高系统防雷的效果，防止系统中的重要设备遭受雷击的负面影响。本文主要分析了电涌保护器在工业供配电系统防雷保护中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：电涌保护器；工业企业；供配电系统；防雷；保护

中图分类号：TM863 文献标识码：A

1 引言

PLC系统在很多领域都得到了非常广泛的应用，在电力系统运行的过程中，PLC逐渐的取代了传统的继电控制系统，这样的数字式电子设备实际的工作电压非常小，工作电流更是微乎其微，所以其承受过电压的能力相对较差，此外，当前电子器件的集成化越来越高，随之而来的就是其对电压的耐受能力也越来越差，在这样的情况下，我们必须要采取有效的措施对系统中的设备加以保护。

2 现代工业企业各电气设备系统防雷体系的建立

2.1 外部防雷体系

直接雷击、反击和侵入波主要是外部雷击体系的范围，对这一部分我们通常采用的是接闪器、雷电流引下线和接地装置共同组成的系统，它也是外部防雷工作正常开展的前提条件。

2.2 内部雷害和防雷系统

2.2.1 雷电过电压

雷电直接攻击建筑或者是其附近的位置，雷电流通道的电磁场对建筑的外部以及内部都会存在着非常明显的空间感应现象，如果建筑物和机房及管线没有设置屏蔽装置，就会在建筑物的一些部分出现较大的电场，虽然雷电感应数量级相对较小，但是会对敏感的电子元件构成非常明显的负面影响，这也是企业经常忽视的一个环节。

2.2.2 操作过电压

电气设备操作过程中出现过电压现象也是十分常见的，在地按感性负载突然中断使得时候，在电感元件当中的磁场能够全部释放，其可以转化成能量，这样一来也就形成了一股非常强的电压。

2.2.3 内部防雷的途径

首先是等电位联结。在工业企业运行的过程中，接地系统具有明显的复杂性，不同的控制设备在接地的要求上也是明显不同的，为了有效的避免雷击现象，可以采用等电位联结的方式，它通常就是将不同的设备用等电位联结导体或者是电涌保护器合为一体，这样做主要是为了有效的控制电位差。

其次是屏蔽。在很多工业控制系统运行的过程中都非常重视控制电缆的保护工作，在实际的工作中我们一定要做好屏蔽工作。这种方式是控制电磁干扰的一个最为基础也是最为常用的方法，它主要是对电子设备所在的系统实施严密的保护，但是采用这种方法时，电缆屏蔽层一端接地只能当做是屏蔽静电的措施，两端同时接地的时候才能屏蔽磁场。

再次是限压。在电源线路运行的过程中，对一些相对比较关键的位置和信号路线的端口部分应该按照系统运行的要求设置电涌保护器，其能够限制由于多种因素导致的过电压现象，如果有需要的话还能进行多级的配置。在不同的防雷措施配置地点当中，电涌保护器是设置在末端位置的，如果前面的一些防雷措施不能很好的起到作用，接地保护设备端口或者是浪涌保护器还能对系统起到保护作用，也成为了设备保护的最后一道防线。

3 电涌保护器的分类及选型分析

3.1 电涌保护器的分类

电涌保护器从工作原理上可以分为两类：电压开关型SPD和限压型SPD。电压开关型SPD在无电涌时表现为高阻抗，当电涌电压达到一定值时突变为低阻抗，它的特点是放电能力强，但残压较高，通常为2kV～4kV，一般安装在电源装置的进线处。限压型SPD在无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗连接变小，它的残压较低，通常为0.9kV～1.5kV，一般安装在建筑屋内的电气回路中，具有逐级限制电涌的功能。

3.2 电涌保护器的选型原则

3.2.1 限制电压Up

对电涌保护器选择的过程中，其应该充分的满足（Up+△U）≤0.8Uw。

3.2.2 持续电压

电涌保护器在应用的过程中应该充分的满足绝缘耐击穿的过电压最小值，其应该按照表1的需求去做好选型工作。

3.2.3 级间距离

电压开關型的电涌保护器和西安雅兴的电涌保护器级间的距离应该在10m以上，限压型的电涌保护器和终端限压型的电涌保护器的级间距离一定要在5m以上。

3.2.4 信号通讯保护

通讯信号的电涌保护器主要是由低压气体放电管、钳位二极管以及暂态抑制二极管构成，按照保护信号的类型考虑。带宽、阻抗和工作电压都是我们需要着重考虑的主要内容。标称导通电压一般是工作电压的1.2～1.5倍，响应的时间应该在10ns之内。在插入损耗方面，如果频率设定在300Hz的时候，其数值不能超过0.2dB，如果频率在300Hz以上，其数值一定要在0.5dB之内。

4 连接电涌保护器上端短路保护器件选择及其连线的选择

4.1 电涌保护器的上端短路保护器件选择

电涌保护器在连接的过程中应该有断路器、熔断器的负载端一侧，通常我们应该按照不同的要求选择不同的保护方式和不同的保护器件型号及规格，如果线路运行的过程中，其负载已经超过了100A并且处于持续状态的时候，就应该在避雷器上安装短路保护器件。从而使其能够得到有效的保护。

4.2 电涌保护器选择的其他技术要求

首先其最大的放电电流应该在周密的计算之后予以确定。其次是残压的数值一定要在设备耐受电压之内，同时在选择电压的时候一定要按照建筑物防雷标准和规范去设定。第三是电涌保护器响应的时间也有着十分严格的要求，一般情况下，对第一级的要求是一定要在100nS之内，对二级的要求是要在50nS之内，对三级的要求是一定要在25nS之内。

5 防雷保护概述

5.1 直击雷防护

直击雷防护通常就是有效的防止雷电直击在建筑物或者是电气网络当中，直击雷防护技术通常就是保护建筑物自身不受雷电的损害，这样也就能够十分有效的减少雷击的影响，使雷电能够直接导入到大地当中，同时它也成为了防雷体系当中非常關键的一个组成部分。

直击雷防护技术通常就是采用避雷针、避雷带以及避雷网为主要的工具，其中避雷针是避雷工作中十分常见的一个防雷保护装置，当雷云放电接近到地面的位置时，电场会出现非常大的变化，在避雷针的顶端，形成局部的电厂强度相对处于集中或者是密集的状态，这样一来就会对雷电先导放电的发展方向产生非常重大的影响，这样也就使得建筑物能够受到保护，防止雷击危害。

5.2 接地

接地是一种有意的或者是非有意的连接，因为这种连接能够使得电路或者是电气设备连接到大地或者是代替大地的某些导电体，如果从定义的角度上来说，其主要有人工接地、自然接地两种形式，如果从工作的性质上来划分，其通常可以分成保护接地、工作接地两种类型。

接地系统通常是借助平衡阻值、结构以及相互之间的配合等诸多因素来释放出直击雷或者是雷电脉冲，这样就使得沉积在设备上的静电以及电力短路的情况得到显著的改善，从而能够使得能量得到释放，实现其保护功能。

5.3 等电位连接

等电位联结通常就是指将分开的金属物体直接采用联结导体或者是电涌保护器联结到防雷装置当中，这样就可以有效的减少电流所引发的电位差。

等电位连接主要就是借助正常状态之下独立性相对较强的接地系统，等电位联结器自动导通系统之间存在着一定的电位差，这样也就使得联合接地系统继续扩大，这样就大大的促进了异常能量的释放。

5.4 电磁屏蔽

电磁屏蔽技术分为两种，一种是空间电磁屏蔽技术，一种是线路电磁屏蔽技术，前者通常就是采用分布在不同位置的电气连接金属材料层实现对电磁波的控制，这些材料本身具有非常好的可靠性和连续性，电磁能量转换的环节通常就是在屏蔽体上完成所有的工作，同时在这一过程中还要借助装置将其释放到地下。

电路电磁屏技术一般情况下就是借助穿金属管，按照相关的要求来完成敷设工作，此外还要将金属管槽的两侧进行接地施工，这样就能够形成一个完整的屏蔽体，其在稳定性和连续性上都有非常好的表现，这样就能够释放过电压，同时线路电磁屏蔽技术还可以在引入电压的时候产生反向的作用力，从而也就控制了过电压。

5.5 过电压保护

过电压保护通常就是借助专业设备的应用可以将电能分配到不同的用电设备当中，这样一来就可以将削减量控制在最为合理的范围之内，之后再对各个用电设备进行全面的安全保护，释放多余能量，在应用的过程中，因为会受到系统多个因素的影响，所以，我们也需要针对不同的情况拿出不同的设计方案，这样一来就可以十分有效的提高过电压保护的质量和效果。

结语

当前，我国的工业生产和工业控制的水平有了非常显著的提升，智能化的产品在工业控制当中应用的越来越多，这些设备对防雷性能有着非常严格的要求，所以在防雷工作中，如何对其进行科学的配置是非常关键的一个问题，电泳保护器就是其中非常重要的一个方式，因此我们需要科学的对其加以应用。

参考文献

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