發(fā)布時間:2023-1-4 8:27:05
隨著國際信息潮流的沖擊、微電子科技的沸騰和通訊、計算機(jī)及自動控制技術(shù)的日新月異,建筑開始走向高品質(zhì)、高功能領(lǐng)域,形成了一種新的建筑形式——智能建筑。
由于在智能建筑中存在眾多信息系統(tǒng),《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2002年版)(以下簡稱《防雷規(guī)范》)提出了安裝電涌保護(hù)器的相關(guān)要求,以保證信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,地凱科技僅對其中使用的電涌保護(hù)器的產(chǎn)品選型提幾點(diǎn)自己的看法。電涌保護(hù)器從本質(zhì)上看就是一種等電位連接用的材料而已,其選型就是指在不同的防雷區(qū)內(nèi),按照不同雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位連接點(diǎn)的位置,決定位于該區(qū)域內(nèi)的電子設(shè)備采用何種電涌保護(hù)器,實(shí)現(xiàn)與共用接地體等電位聯(lián)結(jié)。
地凱科技將從電涌保護(hù)器的最大放電電流Imax、持續(xù)工作電壓Uc、保護(hù)電壓Up、漏電流Ip、告警方式等方面進(jìn)行論述。按照《防雷規(guī)范》第6.4.4條規(guī)定“電涌保護(hù)器必須能承 受預(yù)期通過它們的雷電流,并應(yīng)符合以下兩個附加要求:通過電涌時的最大鉗位電壓,有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。” 即電涌保護(hù)器的最大鉗位電壓加上其兩端的感應(yīng)電壓 應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。最大放電電流按照《防雷規(guī)范》第6.4.6條規(guī)定,在LPZOA、LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器其最大放電電流計算如下:根據(jù)《防雷規(guī)范》規(guī)定的“全部雷電流的50%流入建筑物的防雷裝置。另50%流入引入建筑物的各種外來導(dǎo)電物、電力線纜、通信線纜等設(shè)施”
雷電波經(jīng)建筑物引入的電力線纜、信息線纜、金屬管道等分解,總配電間的低配供電線纜雷電流的分流值計算表如表二,線路屏蔽時,通過的雷電流降低到原來的30%,根據(jù)《通信局(站)雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計規(guī)范》YD/T5098-2001中規(guī)定
0 s波形的電荷量約為8/20 s模擬雷電波波形電荷量的20倍,具體計算如下:
﹡均為最大放電電流一級電涌保護(hù)器的最大放電電流如表二。《防雷規(guī)范》第6.4.8條、第6.4.9條規(guī)定,在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)(機(jī)房配電箱)安裝的電涌保護(hù)器,其標(biāo)稱放電電流(額定放電電流)大于5kA,選用最大放電電流為40kA、標(biāo)稱放電電流為10kA的電涌保護(hù)器作為二級保護(hù)器。
保護(hù)電壓選擇保護(hù)器合適的殘壓固然很重要,但當(dāng)電源保護(hù)器安裝在低壓電網(wǎng)中時,我們更應(yīng)該考慮系統(tǒng)的殘壓,即在考慮保護(hù)器殘壓的同時也要考慮到電涌保護(hù)器的安裝方式對系統(tǒng)殘壓的影響,設(shè)保護(hù)器如圖(一)安裝,因雷電波在系統(tǒng)中的電流最大平均梯度不是在首次雷擊,而是在后續(xù)雷擊中,如按照《通信局(站)雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計規(guī)范》YD/T5098-2001中規(guī)定的模塊式保護(hù)器的接線端子與相線和零線之間的連接線長度應(yīng)小于0.5米,其接地線的長度應(yīng)小于1米的要求,在低壓柜中選擇合適位置,使總連接線長度小于1.0米是有可能的,因此其最大平均梯度、系統(tǒng)殘壓、保護(hù)器保護(hù)電壓等的計算如表三(保護(hù)器保護(hù)電壓選擇表)。
由表三可以看出,一級電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓Up為4000V是不允許的,選擇保護(hù)電壓為2000V左右是合適的。電源供電到各個機(jī)房配電箱、重要用電設(shè)備、樓層配電箱時,已經(jīng)經(jīng)過了線纜的多次延時、解藕作用,其波頭時間將遠(yuǎn)大于10微秒,雷電流能量也經(jīng)過多次分流衰減,能量將小于5000A,因此每根線路的電流最大平均梯度=5kA/2*30%/10 s=0.075kA/ s,當(dāng)電涌保護(hù)器如上圖一安裝時:A、B的最大電涌電壓= UL1+Ur+UL2=0.1kV+ Ur,(設(shè)L1+L2=1.5m),因機(jī)房設(shè)備如服務(wù)器、計算機(jī)、交換矩陣等屬于特殊保護(hù)設(shè)備,其耐沖擊電壓額定值為1500伏,此時,選擇的電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓應(yīng)小于1400伏,因此,二級電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓(在3-5kA下)小于1200伏是合適的。
最大連續(xù)工作電壓Uc根據(jù)《防雷規(guī)范》第6.4.5條規(guī)定,在TN供電系統(tǒng)中其Uc最大大于1.15*220V=253伏,同時在第6.4.6條規(guī)定“在供電電壓偏差超過10%以及諧波使電壓幅值加大的場所,應(yīng)根據(jù)具體情況對SPD提高持續(xù)耐壓”,有些配電箱制造廠家只選擇275V,我們認(rèn)為TN供電系統(tǒng)持續(xù)工作電壓選擇275V是不合適的,其理由如下:
1)我們知道GB50057-94是按照IEC標(biāo)準(zhǔn)制定的,而IEC標(biāo)準(zhǔn)主要吸收的是歐美發(fā)達(dá)等國家的標(biāo)準(zhǔn),其防雷依據(jù)主要是發(fā)達(dá)國家的電網(wǎng)的高質(zhì)量,而我國電網(wǎng)質(zhì)量與發(fā)達(dá)國家還存在比較大差距,尤其在故障電壓、電壓偏差、電壓波動、電壓畸變、諧波影響、三相不平衡系數(shù)等方面存在更大的差距,在某些地方供電電壓超過+15%,也是正常的;
2)GA173-98《計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:電涌保護(hù)器的標(biāo)稱導(dǎo)通電壓大于2.2倍的系統(tǒng)工作電壓,即在220V工作系統(tǒng)中應(yīng)大于484V;我們知道限壓型SPD的主要元器件是壓敏電阻,根據(jù)壓敏電阻的分類標(biāo)準(zhǔn)中持續(xù)耐壓與壓敏電壓(標(biāo)稱導(dǎo)通電壓)關(guān)系表可以看出:壓敏電壓不是某一固定值,而是個范圍,對比484V,我們可以得出持續(xù)耐壓應(yīng)大于350V。
持續(xù)耐壓與殘壓是一對矛盾體,持續(xù)耐壓高,保護(hù)器的壽命高,而殘壓也高;持續(xù)耐壓低,保護(hù)器的壽命低,而殘壓也低;但在5-10kA雷電流沖擊下,持續(xù)耐壓為350V的保護(hù)器與持續(xù)耐壓為440V的保護(hù)器比較,其殘壓低不到100V,不會很快提高系統(tǒng)殘壓,因此我們認(rèn)為選擇持續(xù)耐壓(如440V)比較高的保護(hù)器,以提高保護(hù)器使用壽命是合理的。
漏電流根據(jù)GA173-98《計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保護(hù)器》中第6.1.1條規(guī)定,并聯(lián)型電源避雷器的漏電流應(yīng)小于20A,漏電流I0越大,電涌保護(hù)器將聚集能量而發(fā)熱的可能性增大, 而漏電流又是隨著壓敏電阻的溫度升高而增大的,因此,此時該壓敏電阻就處于惡性循環(huán)狀態(tài),這也表明了漏電流隨時間的變化率(增加率)越大,電涌保護(hù)器聚集能量將越快,從而性能會越差,保護(hù)器使用壽命下降,一般情況下,保護(hù)器的漏電流小于10A為宜。
告警方式目前能提供的告警方式共有三類,一類是遙信、遙測告警,適用于無人值守的工作場合;另一類是可視告警,通過機(jī)械設(shè)計實(shí)現(xiàn)告警功能,該告警方式應(yīng)在雷雨過后對設(shè)施進(jìn)行檢查或定期檢查,適用于所有的場合,也是目前使用最多的告警方式;還有是聲光告警,此告警方式需增加一個告警模塊,目前許多專家建議謹(jǐn)慎使用。因?yàn)槔讚魰r,有可能是聲光告警模塊首先被擊壞而失去聲光告警功能,如此時產(chǎn)品也正好被擊壞,人們因依賴聲光告警而未察覺,等第二次雷擊時,雷電將會乘虛而入擊壞后續(xù)保護(hù)設(shè)備。
結(jié)構(gòu)形式浪涌保護(hù)器的結(jié)構(gòu)形式是非常重要,主要存在兩種結(jié)構(gòu)形式:地凱防雷整體式模塊化設(shè)計和地凱防雷插拔式模塊化設(shè)計。插拔式結(jié)構(gòu)因存在插拔間隙而存在間隙放電,尤其在空氣濕度比較大的地方,此現(xiàn)象將會更嚴(yán)重,使保護(hù)器的使用壽命降低。整體式模塊化設(shè)計不存在任何間隙,同時因采用35mm導(dǎo)軌式安裝,也方便更換。