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浪涌保护器：应该注意什么？
有效的浪涌保护器不仅仅是简单的安装。 它必须单独协调——要保护的系统和现场普遍存在的环境条件。 为此，设计和概念必须保持一致。 这意味着必须考虑许多细节，从考虑标准和规定到根据避雷区进行分类。
这就是浪涌保护的工作原理
浪涌保护应确保浪涌电压不会对装置、设备或终端设备造成损坏。 因此，电涌保护器 (SPD) 主要完成两项任务：
• 在幅度方面限制浪涌电压，以免超过设备的介电强度。
• 释放与浪涌电压相关的浪涌电流。 电涌保护的工作方式可以通过设备的电源图很容易地解释（图 7）。
如第 1.4 节所述，浪涌电压可能出现在有源导体之间作为常模电压（图 8）或有源导体与保护导体或接地电位之间作为共模电压（图 9）。
考虑到这一点，电涌保护装置要么与设备并联安装，要么安装在有源导体本身之间（图 10），要么安装在有源导体和保护导体之间（图 11）。
浪涌保护装置的功能与开关短时间关闭浪涌电压的作用相同。 通过这样做，会发生一种短路； 浪涌电流可以流到地或供电网络。 电压差由此受到限制（图 12 和 13）。 这种短路仅持续浪涌电压事件的持续时间，通常为几微秒。 因此，要保护的设备受到保护并继续工作而不受影响。
雷电和浪涌保护标准
国家和国际标准为建立雷电和浪涌保护器概念以及各个保护设备的设计提供了指南。 区分以下保护措施：
• 针对雷击事件的保护措施：防雷标准IEC 62305 [1] [2] [3] [4] 对此进行了处理。 其中的一个关键组成部分是对保护概念的要求、范围和成本效益进行广泛的风险评估。
• 针对大气影响或开关操作的保护措施：IEC 60364-4-44 [5] 对此进行了处理。 与 IEC 62305 相比，它基于缩短的风险分析，并以此为基础推导出相应的措施。 除了提到的标准外，如果适用，其他法律和国家特定的规定也适用被考虑。
符合 IEC 62305 的雷电保护
第 1 部分：雷击的特征
在本标准的第 1 部分 [1] 中，考虑了雷击的特性、发生的可能性和潜在的危险。
第 2 部分：风险分析
根据本标准 [2] 第 2 部分的风险分析描述了一个过程，首先，分析物理系统的雷电保护需求。 各种损坏来源，例如建筑物中的直接雷击，以及由此造成的损坏类型，都成为关注焦点：
• 对健康或死亡的影响
• 失去为公众提供的技术服务
• 失去不可替代的具有文化意义的物品
• 经济损失
财务收益的确定如下：避雷系统的年度总成本与没有保护系统的潜在损害成本相比如何？ 成本评估基于避雷系统的规划、组装和维护支出。
第 3 部分和第 4 部分：规划辅助工具和规范
如果风险评估确定需要防雷并且具有成本效益，则可以根据本标准的第 3 部分 [3] 和第 4 [4] 部分来规划具体保护措施的类型和范围。 风险管理确定的防雷等级对确定措施的类型和范围具有决定性作用。
对于需要极高安全级别的物理结构，几乎所有的打击都必须被捕获并安全地进行。 对于可接受较高剩余风险的系统，不会捕获幅度较低的冲击。 图 14 显示了仍可安全捕获的最低雷击峰值以及可根据防雷级别安全传导的最高雷击峰值。 这通过雷电防护等级 I 到 IV 来描述。
符合 IEC 60364-4-44 的浪涌保护器
本标准 [5] 描述了在低压系统中使用浪涌保护装置以保护电气装置免受浪涌电压影响的条件。因此，应用领域仅限于由大气影响或电源系统传输的开关过程引起的浪涌电压。不考虑结构系统中的直接雷击，只考虑电源线内或附近的雷击。同样，具有爆炸风险的结构系统以及可能对环境造成损害的结构应用（例如，石化系统或核电站）也不包括在该标准的应用范围内。对于这些过程，将专门使用雷击标准 IEC 62305。
如果瞬态过电压可能对以下各项产生影响，则应使用电涌保护装置：
• 人的生命，例如安全系统、医院
• 公共和文化机构，例如失去公共服务、IT 中心、博物馆
• 工业或商业活动，例如酒店、银行、生产系统、农场
在所有其他情况下，必须按照国际标准进行风险评估。
2.3 基本防护措施和设备
为了始终如一地保护结构系统免受雷击和浪涌电压的影响，需要针对彼此量身定制的各种保护措施或设备。 大致的划分如下：
• 外部防雷
• 内部防雷
• 接地和等电位连接
• 协调的 SPD 系统
2.3.1 外部防雷
外部防雷（图15）旨在转移靠近被保护物体的雷击，并将雷电流从击中点传输到地面。
因此，不会因热、磁或电效应而造成损坏。外部防雷是系统的：它由接闪器、避雷器和接地系统组成。
IEC 62305 [3] 标准的第 3 部分对于规划和架设外部防雷系统至关重要。识别和确定防雷等级是此的基础。这是从风险分析中得出的。如果外部防雷没有规定或规范，建议最低防雷等级为 III。拦截装置在建筑物上的位置也必须确定。
有以下三种方法：
• 滚球法
• 保护角法
• 网格法
内部防雷
保护内部避雷系统应防止系统内部形成危险的火花。外部避雷系统或结构系统的其他导电部分中的雷电流可能会引起火花。内部防雷系统由等电位联结和外部防雷系统的电气绝缘组成。防雷等电位联结是防止电位差的措施组合。它们主要将防雷系统与金属装置、内部系统以及系统内的电气和电子系统连接起来。这通过等电位连接线、电涌保护装置或隔离火花隙发生。为了使外部防雷系统绝缘，电线和金属装置之间必须保持最小距离，称为分隔距离。
2.3.3 接地和等电位连接
接地系统的目的是将捕获的雷电流分配和释放到大地。在这里，接地系统的类型比接地电阻更重要。雷电流是一个非常短的脉冲，其行为类似于高频电流。有效的等电位连接也很重要。等电位连接通过导体将所有导电部件相互连接 - 有源导体由电涌保护装置保护。通过这样做，它可以防止所有类型的联轴器。
2.3.4 协调式SPD 系统
协调式SPD 系统被理解为相互协调的多级电涌保护装置系统。为实现高性能 SPD 系统，建议执行以下步骤。
• 将结构系统划分为避雷区
• 使用合适的 SPD 将跨越不同区域的所有线路合并到本地等电位连接中
• 协调不同类型的 SPD：设备必须有选择地相互寻址，以防止单个组件过载
• 使用短电源线在有源导体和等电位连接之间并联 SPD
• 分别铺设受保护和不受保护的线路
• 仅通过相应的 SPD 接地设备（推荐）
2.4 避雷区
决定在结构系统中安装浪涌保护设备的位置是基于避雷标准 IEC 62305 [4] 第 4 部分中解释的避雷区概念。
它将结构系统划分为避雷区 (LPZ)，并从外到内这样做，并降低防雷级别。在外部区域只能使用抗性设备。但是，在内部区域中，也可以使用敏感设备。各个区域的特征和命名如下：
LPZ 0A
建筑物外的未受保护区域，有可能发生直接雷击。线路中雷电流的直接耦合，雷击的未衰减磁场。
LPZ 0B
通过空气终端保护建筑物外部免受直接雷击的区域。雷击磁场未衰减，仅在线路上感应出浪涌电流。
LPZ 1：建筑物内仍可能受到高能浪涌电压或浪涌电流和强电磁场影响的区域。
LPZ 2：建筑物内可能仍会受到浪涌电压或浪涌电流以及已经显着减弱的电磁场影响的区域。
保护圈原理
图 17 中的保护圈清楚地描述了避雷区的概念。应该在要保护的对象周围画一个假想的圈。 电缆与该圆相交的所有点都应安装电涌保护装置。 因此，保护圈内的区域受到保护，以防止传导的浪涌电压耦合。 保护圈必须包括以下区域中的所有电气和电子传输线：
• 电源
• 测控技术
• 信息技术
• 收发器系统
-End-
