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摘要：随着社会的不断前进与发展，电气行业也在不断进步，主要体现在现代化电子设备的广泛使用和低压供配电系统中防雷击电磁脉冲的有效使用，低压配电系统工程设计是电气设计的一种重要的项目，考虑到现代能源工业的特殊性所在，必须在低压配电系统的设计中增加电涌保护和节能的设计，文章将主要针对工程电气低压配电系统和电涌保护的设计进行探讨。
关键词：电涌保护器；级间配合；后备保护
引言：伴随科学技术飞速发展，人们对住宅建筑的要求也更高了，现代人不仅要求获得较高的住宅舒适度和宜居度，还要求住宅具有较强的安全性和较完善的功能性。现代建筑中电子信息设备和计算机设备的安装越来越多，而电子信息设备所需要的电压普遍比较低，很容易受到雷电电磁脉冲的影响，这就需要通过建立完善的雷电浪涌过电压保护措施来解决这一问题。
1.低压配电系统用电设计
由于负荷存在不同的种类，因此，通常将低压配电系统的设计分成两个类型，即一般动力与照明系统设计、工艺系统设计。一般的工程电气项目中与设计工艺相配套的一般电力和电子设备都比较容易受到周围供配电装置、电力线路和磁场的干扰，所以，需要较好的安装环境和较高的电源质量。在普通电力照明系统设计的时候，可以以相关的民用建筑标准和规范作为参考来完成设计。工程中比较常出现的低压配电系统的接地方式有三种，即IT,TT和TN，其中IT的接地方式主要采用中性点的绝缘方式，也可以选择高阻抗的接地方式；TT主要是金属设备的金属外壳直接接地；最后一种指的是电气设备的金属外壳和工作的零线相连接。为了保证设备的正常运行，也为了保证工作人员的人身安全，设计人员在进行低压配电系统用电设计的时候一定要在设计文件中将防触电的方法指出来。
2.电涌保护系统设计
2.1 确定建筑物电涌保护防护等级
根据CECS 174—2004标准中对一般公共建筑物电涌保护系统的可靠性等级的评估要求，依据防雷等级、建筑物等受雷面积和雷暴日等3项指标，将建筑物的电涌保护防护的重要性由高到低分为甲、乙、丙、丁四个保护等级。在设计中将附属变配电建筑物定为乙类，配电间则定为丙类。
2.2剩余电流装置的使用
剩余电流装置的英文名Residual Current Device，简称RCD。在正常工作条件下，接通、负载和断开电流而当电路的剩余电流在规定的条件下达到其规定值时，引起触头动作而断开主电路的一种保护器。剩余电流装置可能是检测剩余电流和接通及断开主电路电流的各种元件的组合体。
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RCD对接地故障危害的防范有很高的动作灵敏度，能在数十毫秒的时间内有效地切断小至毫安计的故障电流。即使发生直接接触电击，接触电压高达220V，高灵敏度的RCD也只能在人体发生心室纤颤导致死亡以前快速切断电源。但它只能在所保护的回路内发生故障时起作用，不能防止从别处沿PE线或装置外导电部分传导来的故障电压引起的电击事故。因此，在N与PE之间安装电涌保护器。
RCD检测仪，漏电保护器测试仪、剩余电流动作保护器检测仪、剩余电流动作保护器测试仪、漏电开关测试仪，是工程质量监督站和建筑公司必备的检测仪器，可以测量漏电开关的动作时间和动作电流。
RCD检测仪主要用于测试漏电保护器的漏电动作电流,漏电不动作电流以及漏电动作时间，适用于检测漏开关/电源插头线的导通极性,绝缘,线芯高压性能。
2.3电压保护水平、SPD设置位置和保护模式
根据所确定的建筑物电涌保护防护等级，在配电中心每段母排总进线处设入口级SPDI ，Uρ≤2．5 kV；同时，在直流系统和PLC控制系统电源侧设设备级SPD3，Uρ≤1．5 kV。低压配电系统接地制式为TN制，SPD采用接在相线／中性线与地之间的共模保护模式；对于配电系统中的设备级SPD3，则采用全保护接线模式。2.3SPD自身的保护，各级SPD支路均装设用于短路故障的熔断器作为保护器，并由电涌保护器厂家配套提供。
SPD做可靠的等电位连接是必要的。压敏电阻类的SPD即使是新品，在施加正常的相电压后也会有微量的泄漏电流流通。随着时间的推移，此泄漏电流会逐渐增大，最终导致SPD短路失效而寿命终了。维护管理人员发现SPD显示行将失效的标志后若未及时更换备品，则失效的SPD将对地短路成为接地故障，将引发种种电气事故。例如流过SPD的对地短路电流在接地电阻RA和接地引线上的电压降，使PE线带故障电压而引起间接接触电击事故等。 将RCD装在SPD的电源侧可检测出这一故障电流，防止这一危险的发生。这一要求也适用于为防接地电弧火灾而装设在电源进线处的RCD。因此有放电间隙将SPD与PE线隔离，SPD的失效短路不会导致接地故障，故可将RCD装设在SPD的负荷侧，以避免电源进线处大幅值的雷电脉冲电流不必要地通过RCD的零序电流互感器。 因此在采用“3+NPE”模式进行保护时，由于NPE模块是一种放电间隙型模块,不会在线路中导致接地故障，因此其安装位置可安装于RCD电源侧也可安装于RCD负荷侧。而采用“每线对地”模式进行保护时,就需要合理的选择安装位置。
3.电涌保护器的接线方式、安装位置及在智能建筑中的应用
电涌保护器安装在各级配电系统的总进线处，采用何种接线方式，装在总进线开关的电源侧还是负荷侧在GB 50057- - 1994中有规定，但没有相应的条文说明。因此，不少电气设计人员在设计选用时颇感困惑。
3.1电涌保护器的接线方式、安装位置
3P接线： 当N线与PE线直接相连时，SPD接在L线与PE线之间。具体位置在TN—S，TN—C系统中的变压器低压侧，以及TN— C—S系统的进户处。
4P接在L线与PE线之间，N线与PE线之间，TN—S，TN—C，TN—C—S系统之外。
3.2 “3+NPE” 模式电涌保护器在智能建筑电气设计中的应用
智能建筑是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制和管理并对用户提供信息和通信服务等的一种新型建筑。随着现代化电子设备在智能建筑中的广泛应用，因雷击导致的系统设备损坏数量不断增多，其危害不仅造成直接经济损失，而且由此产生的间接后果更难以估量。 开关型SPD为间隙放电型器件，其雷电能量泻放能力大，在线路上使用的主要作用是泄放雷电能量；限压型SPD为氧化锌压敏电阻器件，其雷电能量泻放能力小，但其过电压抑制能力好，在线路上使用的主要作用是限制过电压。因此，一般在建筑物入口处选用开关型SPD来泄放雷电能量，然后，在后级电路使用限压型SPD来限制因前级雷电能量泻放后，在后级线路产生的高过电压。两种SPD需配合使用，方能保证配电线路中设备的安全。
总结：根据上述情况来看，专业人员应该考虑各个方面因素，结合自身，集合当前发展的状态，制定科学合理的设计方案。设计人员还要提供高效的供电，将消耗减小至最小化，这样做有助于将用电达到安全和稳定，进一步满足人们的生活需求。
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论文作者:龙超阳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/27
标签：电流论文; 系统论文; 保护器论文; 雷电论文; 故障论文; 建筑物论文; 过电压论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;