1、雷电防护与 SPD 选择作者：佚名 文章来源：网络转载 点击数： 9 更新时间：2006-2-28 摘要：随着社会的发展，人们的生活水平及要求不断提高，人们对于家的概念，已经不单是仅仅是住这么简单了，家已逐渐成为娱乐，甚至办公的场所。如今的智能小区由于具有电器多、现代化塑料材料多、布线密集等特点，一旦发生火灾后果不堪设想。 关键词：智能小区 消防 电气 1 引言1.1 随着社会的发展，人们的生活水平及要求不断提高，人们对于家的概念，已经不单是仅仅是住这么简单了，家已逐渐成为娱乐，甚至办公的场所。如今的智能小区由于具有电器多、现代化塑料材料多、布线密集等特点，一旦发生火灾后果不堪设想。1.2 从
2、市场的角度来看，目前房地产商推出的所谓智能小区在消防电气设计方面还是空白，消防器材也仅仅局限于消防水龙和灭火器，而大多数人并没有受过消防培训，甚至连消防水龙都不会使用，一旦发生火灾，损失巨大，这种状况对于出资动辄百万购房的住户而言，是极不公平的。据问卷调查显示广州市区有 878 的智能小区住户对所住单元的消防设计不满意，有 765 的住户认为如果购房费用增加10，但具有较完善的消防设计的小区他们仍会优先选择。在这样的背景下，房地产商如果能适时地推出具有“安全”概念的智能小区一定会大受欢迎。2 消防电气设计按照高层民用建筑设计防火规范的规定，一类防火建筑包括十九层及以上的普通住宅；建筑高度超过
3、24m 的高级住宅，高级宾馆等。本文讨论的高级智能小区多属一类防火建筑。 2.1 火灾自动报警系统火灾自动报警系统是为了早期发现并及时通报火灾，以便采取有效措施，使火灾得以控制和扑灭而设置在民用建筑内的一种自动消防设施，也是与火灾作斗争的有力工具。根据建筑物防火等级的不同，其自动报警系统采用不同的结构形式，一般来说报警系统有如下三种类型。a.控制中心报警系统，控制中心报警系统的组成如图一所示。集中火灾报警控制器设在消防控制室内，其他消防设备及联动控制设备，可采用分散就长久地控制和集中遥控两种方式，各消防设备工作状态的反馈信号，必须集中显示在消防控制室的监视或总控制台上，以便对建筑物内的防火安全
4、设施进行全面控制与管理。控制中心报警系统探测区域可多达数百甚至上千个。b.集中报警系统 集中报警系统的组成如图二所示，应设置在由专人值班的房间或消防值班室内，若集中报警不设在消防控制室内的，则应将它的输出信号引至消防控制室，这有助于建筑物内整体的火灾自动报警系统集中监控和统一管理。c.区域报警系统 区域报警系统的组成如图三所示。采用区域报警系统时，其区域报警控制器不应超过三台，因为未设集中报警控制器，当火灾报警区域过多而又分散时就不便于集中监控与管理。以上三种系统应在实际设计的过程中根据具体情况加以选用2.2 报警系统中火灾探测器的选用火灾探测器是火灾自动报警系统的检测元件，其种类如图四它将火
5、灾初期所产生的热、烟或光转变为电信号，当其电信号超过某一定值时，传递给与之相关的报警控制设备。它的工作稳定性可靠和灵敏度等技术指标直接影响着整个消防系统的运行。火灾初期有阴燃阶级，即有大量的烟和少量的热产生，很少或没有火焰辐射的火灾(如棉、麻织物的引燃等)，应选用感烟探测器。为了较早发现火灾隐患，智能小区应多选用这种探测器。对于感烟探测器而言，在禁烟、清洁、环境条件较稳定的场所，如计算机房，书库等，选用级灵敏度，对于一般场所，如卧室、起居室等，选用级灵敏度。对于经常有少量烟、环境条件常变化的场所，如会议室及商场等，选用级灵敏度。2.3 报警系统中自动报警控制器的选用火灾自动报警控制器是给火灾探
6、测供电，接受、显示及传递火灾报警等信号，并能输出控制指令的一种自动报警装置。它可单独作火灾自动报警用，也可与自动防灾及灭火系统联动，组成自动报警联动控制系统。报警控制器按其作用和性质，又可分为区域报警控制器和集中报警控制器。区域报警控制器和集中报警控制器在其组成和工作原理上基本相似，但选择上有以下几点区别：a.区域报警控制器控制范围小，可单独使用，而集中报警控制器负责整个系统，不能单独使用；b.区域报警控制器的信号来自各种各样探测器，而集中报警控制器的输入一般来自区域报警探测器；c.区域报警探测器必须具备自检功能，而集中报警控制器应有自检及巡检两种功能。由于上下述区别，故使用时两者不能混同。当
7、监测区域小时可单独使用一台区域报警控制器组成火灾自动报警控制系统，但集中报警控制器不能代替区域报警控制器而单独使用。摘要：本文主要概述了，雷电的产生、雷电的危害及形式；防护区的分类；电气线路三级防雷；SPD 的选择以及 SPD 后备保护元器件的选择等内容。 关键词：雷电产生 危害形式 防护区 三级防雷 SPD 一、雷电基本知识1.雷电产生雷电的产生：大气中的强对流会伴随着电荷分布的变化，大气电场也会随之发生变化，从而形成雷雨云(专业称“积雨云“)，雷雨云团之间或雷雨云团与大地之间就可能发生剧烈的放电现象，这种强烈的放电就是闪电，又称雷电或雷击。一个地区的雷电发生频率一般用年雷暴日来表示。我国东
8、部地区大部分属多雷区、高雷区和强雷区，广东、海南有些地区年平均雷暴日为 100 天以上。我国平均每年因雷击灾害所造成的损失为几十亿元，广东 2002 年已统计的发生雷害 2263 起，造成损失 3亿多元。 针对雷电灾害我国近年来先后出台了多部防雷标准和规范，为减少和防止雷电灾害的发生，各级政府部门，施工单位应严格按照标准、规范的要求监督实施。2. 雷电的危害和雷电防护区2.1 雷电危害直击雷：直击雷是雷雨云对大地或建筑物的放电现象。它产生强大的脉冲电流、炽热的高温、猛烈的电动力损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外电气、电子设备，击死击伤人员，同时产生的强烈的电磁感应和电磁辐射，对周围的电气、电
9、子设备造成损坏或干扰。雷击电磁脉冲(LEMP)：雷击电磁脉冲是由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，产生的电磁感应、电磁辐射以及雷雨云与输电线静电感应电荷在雷击放电瞬间泄放,产生的过电压、过电流通过连接建筑物内外的各种金属管道、电源线、信号线、电视天线等进入室内设备，使用电设备损害。对直击雷的防护主要采用避雷针、避雷带、引下线及接地体等传统的外部避雷装置。对雷击电磁脉冲的防护主要采用 SPD。2.2 雷电防护区直击雷非防护区(LPZOA 区)：本区内的各类物体完全暴露在外部防雷装置的保护范围之外，都可能遭到直接雷击；本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属完全暴露的不设防区。直击雷防护区(LPZ
10、OB 区)：本区的各类物体处在外部防雷装置保护范围之内，应很少能遭到大于所选滚球半径的直接雷击；但本区内电磁场未得到任何屏蔽衰减，属充分暴露的直击雷防护区。第一屏蔽保护区(LPz1，区)：本区内的各类物体不可能遭受直接雷击，流经各类导体的雷电流已经分流，比 LPZOB 区进一步减小；且由于屏蔽措施，本区的电磁场强度也已得到了初步的衰减。为了进一步减小雷击电磁脉冲的影响，可设第二屏蔽保护区 LPZ2：和第三屏蔽保护区 LPZ3。二、电源线路 SPD 的选择要求（一）SPD 的选择1、保护系统中安装 SPD 的数量，依据雷电防护区概念的要求，被保护设备的抗扰能力和雷电防护分级而定。2、在 LPZ0
11、 区与 LPZ1 区交界处应安装级分类实验的 SPD 或限压型 SPD 作为第一级保护；在 LPZ1 区与 LPZ2 区交界处应安装限压型 SPD 作为第二级保护；在住宅配电箱输出端应安装限压型 SPD 作为第三级保护。3、SPD 连接导线应短而直，其长度不宜大于 0.5m。如果电网中有几个浪涌保护器，它们将会互相影响，并联的保护器之间必须达到能量的配合才能确保被保护线路的安全。配合的效果是：当由雷电形成一个浪涌过电压时，电涌保护器（B 级）将可靠地响应，带走高能量的电流，以保护由于过载而损坏其它浪涌保护器（C 级或 D 级）。当 SPD 具有能量自动配合功能时，线路长度不受上述规定限制。为防
12、止 SPD 老化造成短路，SPD 安装线路上应有过电流保护装置，宜选用有劣化显示功能的 SPD。4、在电源总配电柜输出端应安装标称放电电流 In65KA（10/350s 波形）的开关型浪涌保护器；也可安装标称放电电流 In80KA（8/20s 波形）的限压型 SPD 作为一级防护。5、在分配电柜输出端应安装标称放电电流 In40KA（8/20s 波形）的限压型 SPD 作为二级防护。6、在住宅终端配电箱输出端应安装标称放电电流 In20KA（8/20s 波形）限压型 SPD 作为三级防护。7、在配电箱输出端也可安装混合型或串联型 SPD，其技术指标应满足设备要求。（二）SPD 后备保护元件的选
13、择。基于电气安全原因，并联安装在市电电源的 SPD，为防止其失效后造成故障短路，必需在 SDP 前安装短路保护器件。SPD 的后备保护有熔断器、断路器和漏电断路器三种。在国内外公司 SPD 的样本中，对 SPD 后备保护的推荐方案比较乱，没有统一的标准可遵循。国内某公司使用手册中推荐的熔断器规格如下：第一级 SPD 为开关型 65kA，10/350，断路器为 63A；第二级 SPD 为限压型 40kA，8/20，断路器为 32A；第三级 SPD 为限压型 10kA，8/20，断路器为 16A。断路器选择 C 脱扣曲线三、典型雷电描述：1、雷电波形a）10/350uS 是时间与电流的曲线，是典型
14、雷电击穿大地的雷电流曲线，是雷电直接袭击电力线和避雷针的雷电流曲线。我们一般称直击雷波形。b）8/20uS 是时间与电流的曲线，是典型雷电击穿大地（避雷针或临近接闪物）引起的电磁脉冲感应过电压，这个感应过电压击穿、烧毁设备时的电流曲线。我们一般称感应雷波形。2、直击雷波形和感应雷波形的区别：a）标准与规定的差异性：IEC 国际电工委员会标准 IEC1024建筑设计防雷规范、IEC1312雷电电磁脉冲防护均执行 10/350uS 和 8/20uS 雷电波形。国家标准 GB11032-2000交流避雷器、GB3482-3483-83电子设备雷击实验、导则均执行 8/20uS 雷电波形。b）根据理论
15、计算，同等雷击电流作用下，10/350uS 和 8/20uS 雷电焦耳能量之比为 17.5(比如：一个8/20uS 雷电流 10KA 其雷电焦耳为 1000J，那么，一个 10/350uS 雷电流 10KA 其雷电焦耳近似为 17500J)，10/350uS 和 8/20uS 雷电焦耳能量是有本质上的区别。c）2000 年 10 月 1 日，国家颁布了 GB50057-2000建筑设计防雷规范标准，第一次强制要求必须执行 10/350uS 雷电波形，这是我国与国际接轨的第一个雷电防护标准虽然二者都有防止过电压，特别是防止雷电过电压的功能，但在应用上还是有许多区别。 1、避雷器有多个电压等级，从 0.38KV 低压到 500KV 特高压均有，而浪涌保护器一般只有低压产品； 2、避雷器多安装在一次系统上，防止雷电波的直接侵入，而浪涌保护器大多安装在二次系统上，是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后，或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施； 3、避雷器是保护电气设备的，而浪涌保护器大多是为保护电子仪器或仪表的； 4、避雷器由于接于电气一次系统上，要有足够的外绝缘性能，外观尺寸比较大，而浪涌保护器由于接于低压，尺寸制作的可以很小。
