余 斌

(雅克設(shè)計有限公司南昌分公司,江西 南昌 330000)

1 傳統(tǒng)建筑防雷系統(tǒng)存在的問題分析

(1)避雷針本身設(shè)計功能受限。避雷針的基本原理是當(dāng)雷云放電逐漸和地面接近時,會導(dǎo)致地面的電場生發(fā)生畸變,進(jìn)而在避雷針頂端形成局部電場強度密集空間,過于集中的電流會對雷電先導(dǎo)電方向產(chǎn)生一定的影響,隨即影響雷電放針指向,進(jìn)一步影響系統(tǒng)其他設(shè)計節(jié)點運行情況。通過設(shè)置一定的接地裝置,進(jìn)而將雷電流引入地面,更好地保障地面上物體和人類的安危。避雷針可在一定程度上說是引雷針,如果考慮周邊環(huán)境或者雷擊情況比較嚴(yán)重,技術(shù)不過關(guān),就會導(dǎo)致起到反作用,影響防雷效果。

(2)保護(hù)范圍的影響。不同部位對避雷針的保護(hù)范圍也會產(chǎn)生不同的影響,計算方式差異非常大,常用計算方法包括曲線法、有線法和改進(jìn)折線法等,方法計算方式雖然不同,但是有一個通性,即保護(hù)范圍和針數(shù)量成正比,也就是說,如果建筑物樓層高度非常高,那么即使安裝上避雷針在頂層,下面的樓層也會可能受到側(cè)擊雷的影響。

(3)避雷針二次雷擊侵襲現(xiàn)象。在建筑物身上安裝避雷針,會通過避雷針將電流引入大地,由于大地本身存在電阻,雷電電荷不能快速中和大地負(fù)電荷,這樣會造成局部電位升高,引發(fā)感應(yīng)過電壓、接觸電壓等二次效應(yīng)。這樣會對人類以及設(shè)備本身產(chǎn)生很大的不良影響。

2 SPD浪涌保護(hù)器基本原理及應(yīng)用原則分析

SPD浪涌保護(hù)器,是目前國內(nèi)上最早列為電壓保護(hù)器的裝置,國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057建筑物防雷設(shè)計規(guī)范體系中統(tǒng)稱為浪涌保護(hù)器。作為一種電壓保護(hù)器,不僅可起到抑制電壓的作用,還能實現(xiàn)對浪涌電流分流處理。浪涌保護(hù)器通常是由放電間隙、壓敏電阻、抑制二極管、扼流線圈、1/4波長短路器等元器件構(gòu)成,是一種電子裝置,在防雷系統(tǒng)設(shè)計中發(fā)揮著重要的作用。還可細(xì)分為電壓開關(guān)型浪涌保護(hù)器、限壓型浪涌保護(hù)器以及組合型浪涌保護(hù)器。不同類型的浪涌保護(hù)器功能和適用范圍各不相同。

在應(yīng)用SPD時,在選型設(shè)計方面需堅持一定的原則,才能確保設(shè)計的科學(xué)性和合理性。一方面要從整體的角度進(jìn)行設(shè)計,確保各個子系統(tǒng)防雷保護(hù)裝置正常運轉(zhuǎn),同時還需考慮各個子系統(tǒng)和供配電等其它系統(tǒng)之間的關(guān)系,從而進(jìn)行科學(xué)配置,設(shè)計更加合理經(jīng)濟(jì),運行銜接更加順暢。另一方面對結(jié)合國家建筑防雷設(shè)計等規(guī)范要求和標(biāo)準(zhǔn),對雷電保護(hù)區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分,并考慮安防工程機(jī)電系統(tǒng)分散分布情況,構(gòu)建分級保護(hù)體系,還要選用匹配的防雷保護(hù)接閃裝置、電涌保護(hù)器SPD,制定周密的技術(shù)方案并反復(fù)論證,對SPD電氣性能參數(shù)、產(chǎn)品性能等進(jìn)行層層審核管理,確保符合現(xiàn)場實際應(yīng)用需求。下圖為SPD電源防雷器基礎(chǔ)模型設(shè)計圖示：

3 智能樓宇建筑防雷SPD的設(shè)計研究

對于智能建筑物而言,通常受到雷電點擊主要有直擊雷、雷電感應(yīng)、雷電波侵襲等三種形式。結(jié)合SPD選型設(shè)計原則,在智能建筑防雷SPD設(shè)計中,需對電源、類型、關(guān)鍵性能參數(shù)、告警方式、信號SPD等方面綜合考慮,才能提高設(shè)計科學(xué)化水平,具體在設(shè)計中需從以下方面分析：

(1)充分考慮電網(wǎng)運行電壓最高限值。為進(jìn)一步提高智能建筑防雷SPD設(shè)計性能,確保智能樓宇建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備免受雷擊過壓等不良影響和破壞,要對防雷SPD電壓保護(hù)水平Up進(jìn)行科學(xué)控制,要確保其值比電氣設(shè)備能承受電壓更低,同時還要確保其比電網(wǎng)最高電壓更高。這樣才能確保電氣設(shè)備安全運行。

圖1

(2)由于電涌保護(hù)器SPD電壓保護(hù)水平設(shè)計需一定的標(biāo)準(zhǔn),需控制在電氣設(shè)備能承受電壓范圍內(nèi),所以在選擇時,如果進(jìn)線端的電涌保護(hù)器SPD電壓保護(hù)水平大于電氣設(shè)備可承受電壓,就需增加配置新的浪涌保護(hù)器。對于SPD與智能建筑電氣設(shè)備兩端的引線,應(yīng)當(dāng)控制在嚴(yán)格的范圍之內(nèi),盡量取短。為確保電氣設(shè)備正常運行,減少雷擊傷害,能同時擔(dān)負(fù)高電流、小殘壓的雙重影響,需對電氣設(shè)備進(jìn)行一級、二級雙重保護(hù),這樣既可及時滅弧,又可起到降低殘余電壓的作用。在實際設(shè)計中,如果進(jìn)線端SPD和智能樓宇電氣設(shè)備之間的距離超過既定標(biāo)準(zhǔn),就需再次配置新的浪涌保護(hù)裝置,如果不注意防護(hù)和配置,就無法起到有效的防護(hù)作用,通常距離大于30米,就需設(shè)置一個。

針對電源系統(tǒng)的防護(hù),僅滿足于上述條件還不夠,還需在電源端的進(jìn)線位置配置一級SPD保護(hù)裝置,在關(guān)鍵設(shè)備的電源進(jìn)線位置還需配置2-3級的SPD保護(hù)裝置,在末端配電位置,還需配置4級SPD保護(hù)裝置,依次配置相匹配的電壓選型分別為三相電壓開關(guān)型SPD、限壓型SPD、限壓型SPD。還要依據(jù)建筑物防雷等級最后科學(xué)計算和確定SPD級數(shù)。

(3)對SPD安裝具體點位、導(dǎo)線連接方面的注意事項。由于智能建筑防雷SPD設(shè)計本身比較復(fù)雜,技術(shù)性較強,涉及很多的元部件,所以需針對不同的點位確定具體的安裝位置以及連接導(dǎo)線。通常SPD裝置安裝在設(shè)備電源線前端位置,接線位置要和配電箱的端子進(jìn)行分別配置后連接,同時其接地位置還要和配電箱的接地線接地端子板按順序進(jìn)行逐項連接起來。接電端子板同時連接所在位置防雷區(qū)域等電位體端子板。這幾個點位都需進(jìn)行精心設(shè)計,選取具體的連接部位,并按程序進(jìn)行操作。如果SPD裝置配有接線端子,要做好壓接,用線鼻子和接線柱相連。如果SPD裝置在電路上進(jìn)行配置,還要考慮增加保險絲或者空氣開關(guān)等置于其前端進(jìn)行保護(hù),避免受損。

除上述情況,選擇SPD裝置進(jìn)行智能建筑防雷設(shè)計與安裝時,要充分考慮現(xiàn)實需求和環(huán)境變化,確保設(shè)備容量滿足設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn),加強維護(hù)保養(yǎng),定期開展檢測檢修,不斷提高安裝及設(shè)計操作人員素質(zhì)和技能,全面研究國家有關(guān)規(guī)范要求和標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合實際,動態(tài)調(diào)整設(shè)計安裝方案。上述操作完成后進(jìn)行試驗分析,加強各個環(huán)節(jié)安全防控,一旦發(fā)現(xiàn)問題及時處理糾偏,提高智能建筑防雷整體性能。