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雷电灾害属于高发自然灾害,无论是建筑工程、电力系统,还是通信、智能化设备,都面临雷击带来的安全威胁。一套完善的雷电防护方案设计、电涌保护器选型、现场施工验收,都离不开对专业术语准确理解。不少工程人员常常混淆各类防雷概念与 SPD 参数定义。本文系统梳理雷电作用机理以及电涌保护器领域核心名词释义,供行业技术人员参考学习。
一、雷电相关基础概念
直击雷
指雷电直接击中建筑物本体产生雷击现象。雷击瞬间会同时生成电效应、热效应以及强大机械作用力,极易破坏建筑结构,引发起火、构件损毁等事故,是风险等级最高的雷击形式。
雷电感应
雷电发生放电行为时,会在周边各类金属导体上产生静电感应与电磁感应现象。感应生成的过电压,可能造成不同金属构件之间产生放电火花,极易引燃易燃易爆物品、击穿精密电子元器件,诱发各类次生安全事故。
静电感应雷云先导发展阶段,周边导体表面会感应出极性相反的电荷;当雷云完成主放电,先导通道内电荷快速中和。倘若导体上积聚的感应电荷无法及时泄放到大地,导体电位将急剧升高,形成危险过电压。
电磁感应雷电流具备变化速度快的特点,会在周边空间形成快速交变的强磁场,邻近的导电回路受磁场影响,会感应出较高电动势,进而形成过电压,对弱电系统威胁尤为突出。
雷击电磁脉冲(LEMP)
雷电直接击中建筑防雷设施,或是击打在建筑周边区域所产生综合效应。日常工程里大部分雷击设备故障,均由雷击电磁脉冲引发。干扰传播形式多样,包括导体传导雷电流、设备电位骤升、空间电磁辐射干扰等,机房、自动化控制系统、通信设备很容易受其影响。
雷电波侵入
雷电作用在架空线缆、金属管道等线性构筑物后,雷电过电压会沿着管线持续传导至室内。这类过电压不仅会损毁电气设备,还会威胁室内人员人身安全,是工业厂区、民用楼宇最常见的雷击故障诱因。
二、电涌保护器(SPD)相关术语解读
电涌保护器英文名称 Surge Protective Device,简称 SPD,行业内也常称作防雷器、过电压保护器、浪涌抑制器、保安器。它可以限制线路出现的瞬态过电压,疏导电涌电流,器件内部至少包含一种非线性元件。按照工作原理区分,可分为开关型、限压型以及组合型三类,是内部防雷体系中不可或缺的防护器件。
1. 端口类别
一端口 SPD器件与被保护电路并联使用,具备相互独立的输入端、输出端,输入、输出端子之间不存在特殊串联阻抗。
二端口 SPD配备两组独立输入、输出接线端子,两组端子之间设置有专用串联阻抗结构。
2. 电流关键参数
标称放电电流 In(标称通流容量 / 冲击通流容量)在 SPD 不出现实质性损坏的前提下,可以承受规定次数、标准 8/20μs 波形冲击电流的峰值数值,是 SPD 分级选型重要参考指标。
最大放电电流 Imax(最大通流容量 / 极限冲击通流容量)SPD 能够承受单次 8/20μs 波形冲击、且不发生永久损坏的极限电流峰值;同一型号产品参数上,Imax 数值大于 In。
冲击电流 Iimp特指波形为 10/350μs 的试验电流波;在 10ms 时长内,电流波形输送的总电荷量 Q,数值等同于峰值电流 Ipeak 的 50%,多用于 I 类试验电涌保护器参数标定。
3. 电压关键参数
最大持续工作电压 Uc可以长期稳定施加在 SPD 两端的工频交流均方根电压或是直流电压,等同于 SPD 额定工作电压,选型时必须匹配现场供电系统电压。
电压保护水平 UpSPD 启动限压工作时,器件两端呈现出最高限制电压,是衡量 SPD 防护性能的核心指标。Up 取值应当高于实测限制电压最大值,直观体现 SPD 抑制端子间过电压的能力,选型时数值不能低于后端设备耐受过电压水平。
4. 信号通道类 SPD 专项参数
插入损耗固定测试频率环境下,测量通道式 SPD 接入线路前后点位电压比值,计量单位为分贝(dB)。插入损耗数值直接决定信号传输质量,是网络、控制信号防雷器选型重点关注指标。
传输速率(bit/s)通道式 SPD 接入数字信号传输线路后,在插入损耗满足规范限值条件下,系统能够稳定承载的最大数据传输速率。在安防监控、工业以太网等场景选型中,必须与通信速率匹配。
三、工程应用小贴士
一套完整综合防雷体系分为外部防雷与内部防雷两大板块。外部防雷装置主要用来拦截直击雷;内部防雷重点防范雷击电磁脉冲、雷电波侵入带来的过电压损害。 在工程项目实施过程中,需要分清直击雷防护与感应雷防护不同设计思路;在 SPD 分级布设、采购选型阶段,准确分辨 In、Imax、Iimp、Uc、Up 等各项参数含义,结合供电方式、电子设备耐压标准、信号传输类型合理选配防雷产品,才能够搭建安全有效的雷电防护系统。
海鹏信HPXIN 雷电防护深耕雷电防护领域,持续输出标准化防雷知识,助力行业规范工程实施,降低雷电灾害造成的设备损坏与经济损失。
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