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雷電災(zāi)害屬于高發(fā)自然災(zāi)害,無(wú)論是建筑工程、電力系統(tǒng),還是通信、智能化設(shè)備,都面臨雷擊帶來(lái)的安全威脅。一套完善的雷電防護(hù)方案設(shè)計(jì)、電涌保護(hù)器選型、現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)收,都離不開(kāi)對(duì)專業(yè)術(shù)語(yǔ)準(zhǔn)確理解。不少工程人員常常混淆各類防雷概念與 SPD 參數(shù)定義。本文系統(tǒng)梳理雷電作用機(jī)理以及電涌保護(hù)器領(lǐng)域核心名詞釋義,供行業(yè)技術(shù)人員參考學(xué)習(xí)。
一、雷電相關(guān)基礎(chǔ)概念
直擊雷
指雷電直接擊中建筑物本體產(chǎn)生雷擊現(xiàn)象。雷擊瞬間會(huì)同時(shí)生成電效應(yīng)、熱效應(yīng)以及強(qiáng)大機(jī)械作用力,極易破壞建筑結(jié)構(gòu),引發(fā)起火、構(gòu)件損毀等事故,是風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高的雷擊形式。
雷電感應(yīng)
雷電發(fā)生放電行為時(shí),會(huì)在周邊各類金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)現(xiàn)象。感應(yīng)生成的過(guò)電壓,可能造成不同金屬構(gòu)件之間產(chǎn)生放電火花,極易引燃易燃易爆物品、擊穿精密電子元器件,誘發(fā)各類次生安全事故。
靜電感應(yīng)雷云先導(dǎo)發(fā)展階段,周邊導(dǎo)體表面會(huì)感應(yīng)出極性相反的電荷;當(dāng)雷云完成主放電,先導(dǎo)通道內(nèi)電荷快速中和。倘若導(dǎo)體上積聚的感應(yīng)電荷無(wú)法及時(shí)泄放到大地,導(dǎo)體電位將急劇升高,形成危險(xiǎn)過(guò)電壓。
電磁感應(yīng)雷電流具備變化速度快的特點(diǎn),會(huì)在周邊空間形成快速交變的強(qiáng)磁場(chǎng),鄰近的導(dǎo)電回路受磁場(chǎng)影響,會(huì)感應(yīng)出較高電動(dòng)勢(shì),進(jìn)而形成過(guò)電壓,對(duì)弱電系統(tǒng)威脅尤為突出。
雷擊電磁脈沖(LEMP)
雷電直接擊中建筑防雷設(shè)施,或是擊打在建筑周邊區(qū)域所產(chǎn)生綜合效應(yīng)。日常工程里大部分雷擊設(shè)備故障,均由雷擊電磁脈沖引發(fā)。干擾傳播形式多樣,包括導(dǎo)體傳導(dǎo)雷電流、設(shè)備電位驟升、空間電磁輻射干擾等,機(jī)房、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、通信設(shè)備很容易受其影響。
雷電波侵入
雷電作用在架空線纜、金屬管道等線性構(gòu)筑物后,雷電過(guò)電壓會(huì)沿著管線持續(xù)傳導(dǎo)至室內(nèi)。這類過(guò)電壓不僅會(huì)損毀電氣設(shè)備,還會(huì)威脅室內(nèi)人員人身安全,是工業(yè)廠區(qū)、民用樓宇最常見(jiàn)的雷擊故障誘因。
二、電涌保護(hù)器(SPD)相關(guān)術(shù)語(yǔ)解讀
電涌保護(hù)器英文名稱 Surge Protective Device,簡(jiǎn)稱 SPD,行業(yè)內(nèi)也常稱作防雷器、過(guò)電壓保護(hù)器、浪涌抑制器、保安器。它可以限制線路出現(xiàn)的瞬態(tài)過(guò)電壓,疏導(dǎo)電涌電流,器件內(nèi)部至少包含一種非線性元件。按照工作原理區(qū)分,可分為開(kāi)關(guān)型、限壓型以及組合型三類,是內(nèi)部防雷體系中不可或缺的防護(hù)器件。
1. 端口類別
一端口 SPD器件與被保護(hù)電路并聯(lián)使用,具備相互獨(dú)立的輸入端、輸出端,輸入、輸出端子之間不存在特殊串聯(lián)阻抗。
二端口 SPD配備兩組獨(dú)立輸入、輸出接線端子,兩組端子之間設(shè)置有專用串聯(lián)阻抗結(jié)構(gòu)。
2. 電流關(guān)鍵參數(shù)
標(biāo)稱放電電流 In(標(biāo)稱通流容量 / 沖擊通流容量)在 SPD 不出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性損壞的前提下,可以承受規(guī)定次數(shù)、標(biāo)準(zhǔn) 8/20μs 波形沖擊電流的峰值數(shù)值,是 SPD 分級(jí)選型重要參考指標(biāo)。
最大放電電流 Imax(最大通流容量 / 極限沖擊通流容量)SPD 能夠承受單次 8/20μs 波形沖擊、且不發(fā)生永久損壞的極限電流峰值;同一型號(hào)產(chǎn)品參數(shù)上,Imax 數(shù)值大于 In。
沖擊電流 Iimp特指波形為 10/350μs 的試驗(yàn)電流波;在 10ms 時(shí)長(zhǎng)內(nèi),電流波形輸送的總電荷量 Q,數(shù)值等同于峰值電流 Ipeak 的 50%,多用于 I 類試驗(yàn)電涌保護(hù)器參數(shù)標(biāo)定。
3. 電壓關(guān)鍵參數(shù)
最大持續(xù)工作電壓 Uc可以長(zhǎng)期穩(wěn)定施加在 SPD 兩端的工頻交流均方根電壓或是直流電壓,等同于 SPD 額定工作電壓,選型時(shí)必須匹配現(xiàn)場(chǎng)供電系統(tǒng)電壓。
電壓保護(hù)水平 UpSPD 啟動(dòng)限壓工作時(shí),器件兩端呈現(xiàn)出最高限制電壓,是衡量 SPD 防護(hù)性能的核心指標(biāo)。Up 取值應(yīng)當(dāng)高于實(shí)測(cè)限制電壓最大值,直觀體現(xiàn) SPD 抑制端子間過(guò)電壓的能力,選型時(shí)數(shù)值不能低于后端設(shè)備耐受過(guò)電壓水平。
4. 信號(hào)通道類 SPD 專項(xiàng)參數(shù)
插入損耗固定測(cè)試頻率環(huán)境下,測(cè)量通道式 SPD 接入線路前后點(diǎn)位電壓比值,計(jì)量單位為分貝(dB)。插入損耗數(shù)值直接決定信號(hào)傳輸質(zhì)量,是網(wǎng)絡(luò)、控制信號(hào)防雷器選型重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)。
傳輸速率(bit/s)通道式 SPD 接入數(shù)字信號(hào)傳輸線路后,在插入損耗滿足規(guī)范限值條件下,系統(tǒng)能夠穩(wěn)定承載的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。在安防監(jiān)控、工業(yè)以太網(wǎng)等場(chǎng)景選型中,必須與通信速率匹配。
三、工程應(yīng)用小貼士
一套完整綜合防雷體系分為外部防雷與內(nèi)部防雷兩大板塊。外部防雷裝置主要用來(lái)攔截直擊雷;內(nèi)部防雷重點(diǎn)防范雷擊電磁脈沖、雷電波侵入帶來(lái)的過(guò)電壓損害。 在工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,需要分清直擊雷防護(hù)與感應(yīng)雷防護(hù)不同設(shè)計(jì)思路;在 SPD 分級(jí)布設(shè)、采購(gòu)選型階段,準(zhǔn)確分辨 In、Imax、Iimp、Uc、Up 等各項(xiàng)參數(shù)含義,結(jié)合供電方式、電子設(shè)備耐壓標(biāo)準(zhǔn)、信號(hào)傳輸類型合理選配防雷產(chǎn)品,才能夠搭建安全有效的雷電防護(hù)系統(tǒng)。
海鵬信HPXIN 雷電防護(hù)深耕雷電防護(hù)領(lǐng)域,持續(xù)輸出標(biāo)準(zhǔn)化防雷知識(shí),助力行業(yè)規(guī)范工程實(shí)施,降低雷電災(zāi)害造成的設(shè)備損壞與經(jīng)濟(jì)損失。
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