【摘要】在建筑的日常运行当中，安全性和可靠性是人们所关注的重点问题，就目前的情况来看，雷电灾害对建筑的安全使用造成了较大的威胁，鉴于以上情况，就需要合理对电涌保护器进行选择，以此来对雷电电压进行限制，提高建筑的整体安全性。本文结合建筑物中雷电的侵入方式和电涌保护器的工作原理，对电涌保护器在建筑电气设计中应用进行研究。
【关键词】电涌保护器；建筑电气设计；应用
雷电是一种自然放电现象，在雷电天气出现的时候，会由于强大的电流和猛烈的冲击波等物理效应，而对建筑物产生巨大的破坏作用，其中，雷电电流和电压能够对建筑内部的电气设备形成较大的影响，使建筑物内部的供电系统、通信系统和信息系统造成破坏，给人们带来巨大的损失。
1、雷电的主要侵入方式
一般情况下，雷电侵入建筑物内部的主要方式包括以下几个方面：首先是直击雷。直击雷能够通过裸露在建筑外部的金属导管或者线路直接进去建筑内部，从而对连接的电气设备造成破坏。另外是雷电感应，雷电感应主要包括电磁感应和静电感应，雷电感应所产生的电压脉冲，能够以波的形式进入到建筑内部的电气设备中，并且对进行破坏。最后是直击雷通过建筑外部的金属附件进入大地，产生几百伏的高电位，这种高电位会通过接地线或者零线进入到建筑内部，对所连接的电气设备造成破坏。一般情况下，对于直击雷来说，可以采用避雷针或者避雷网等接闪装置，将雷电直接引走，从而对建筑物进行保护，但是不能对感应雷所产生的感应过电压和电涌电流进行控制，同时，感应雷所产生的危害要远远高于直击雷，在这样的情况下，就需要电涌保护器来解决感应雷所带来的危害。
2、电涌保护器
电涌保护器又被称为浪涌保护器（SPD），电涌保护器的主要作用是限制瞬态过电压和分流电涌电流，在出现雷电天气的时候，雷电会产生瞬时的过电压，使建筑内部的电气系统或者电气元件所承受的电压瞬间升高，使其遭到破坏，而电涌保护器能够根据电气设备的实际电压承受范围，将瞬间过时电压进行限制，或者是将过于强大的电流直接引入地下，以此来对电力系统和电气设备进行保护。其主要工作原理体现在以下几个方面：一般情况下，电涌保护器是由暴露在空气中的两根间隔一定距离的金属棒所构成的，其中的一根金属棒与相应电气设备的电源线或者零线相互连接，另外一根金属棒则直接与接地线相互连接，在出现雷电天气的时候，瞬间电压能够将两根金属棒之间的间隙击穿，金属棒能够将其中的一部分电荷直接引入地下，使电气设备的电压保持在可承受的范围内。其中需要注意的是，需要根据电气设备的实际工作状态，来对两根金属棒之间的距离进行调整，将瞬时电压控制在合理的范围内。设置浪涌保护器的三个基本原则：安装SPD后，无电涌发生时，SPD不应对电气（电子）系统的正常运行产生影响；有电涌发生时，SPD能承受预期通过的雷电流而不损坏，并能钳制电涌电压、分流电涌电流；在电涌电流通过后，SPD应能迅速恢复高阻状态，切断工频续流。
3、电涌保护器在建筑电气设计中的选择
3.1首先是选型设计
对于电涌保护器的选择，需要从其技术参数和建筑的实际情况来选择。一般情况下，对于民用建筑来说，采用的主要为220V/380V三相系统，在供电电压超过额定电压10%的情况下，需要选用比额定电压高一些的电涌保護器，其中需要注意的是，如果额定电压的选择过高，会在一定程度上影响电涌保护器的使用寿命。比如说，在TT低压配电系统当中，其最高故障电压往往是标准变压的1.55倍，所以在对电涌保护器进行选择的过程中，需要按照最大电压来对电涌保护器进行选择，在电流不稳定的环境下，对于电涌保护器的选择更加需要谨慎。另外，需要满足参数的选择合理性，这主要指的是需要根据建筑内部中各个电气设备的主要运行参数，来对电涌保护器进行选择。
3.2电源电涌保护器的选择
为了使雷电瞬时电压在到达终端设备之间，减小到能够承受的水平，可以根据电气设备的实际需求和建筑内部的实际特点，划分雷击保护区，主要体现在以下几个方面：首先是建筑外部能够受到直击雷的破坏，对雷电感应雷没有任何屏蔽防护的区域（直击雷非防护区），简称LPZOA区。另外是在建筑物外部按照避雷针等防闪装置，能够对直击雷进行防护，但是对雷电磁脉冲没有任何屏蔽防护的区域（直击雷防护区），简称LPZOB区；在建筑内部有部分雷电直击雷进入可能性的区域（第一屏蔽防护区），简称LPZ1区；在建筑物内部有较低的过电压进入可能性的区域，简称LPZ2区；最后是建筑物内部或者电气设备外壳没有雷电感应雷的干扰，同时也不会产生浪涌过电压的区域，简称LPZ3区。在对电源电涌保护器进行选择的时候，需要根据实际防雷区的划分来进行，对于防雷性能比较差的区域，比如LPZ1和LPZOB区的交界处，需要安装性能最佳的电涌保护器；对于防雷性能一般的建筑物，需要选择电压保护水平值小于或等于2.5KV的电涌保护器，冲击电流值在不确定的情况下应该大于或等于12.5KA。
3.3电子系统信号电涌保护器的选择
在电子系统当中，弱电信号电平电压较低，电子系统受到雷电感应雷破坏的可能性逐渐增大，在这样的情况下，需要从工作电压、工作频率、接地情况和连接情况等角度，来对电子系统信号电涌保护器进行选择。一般情况下，电子系统的室外线路采用光缆时，其短路电流应该保持在50A—100A之间，依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.3.8条第8款宜取75A，电子系统的室外线路采用金属线时，当其短路电流无法确定时，需要将其短路电流的选择保持在1.0KA—2.0KA之间，依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.3.8条第7款宜取1.5KA。
3.4通流容量的选择
在对电涌保护器进行选择的过程中，通流容量是其中衡量防浪涌能力的重要指标，其中的最大通流容量指的是电涌保护器能够吸收的最大能量，可以这样形容，电涌保护器可以被看作水管，电压可以被看成水压，而最大通流容量就可以被看成水管能够承受的最大水压。在对电涌保护器进行选择的时候，需要注意其最大通流容量，并且根据雷击保护区的划分特点，来安装相应类别的电涌保护器，一般来说，在LPZ1区和LPZ0区应该选择Ⅰ级分类试验产品。安装在供电配电系统电源旁的电涌保护器，为了提高防雷能力的可靠程度，需要保证电涌保护器的最大通流容量高于负荷侧的电涌保护器最大通流容量。
3.5报警功能的选择
报警装置的主要作用是对电涌保护器的实时运行状态进行监控，当电涌保护器出现故障的情况下，用户能够及时的接到通知，并且对防雷装置进行更换，由于建筑环境的不同，需要选择合适的报警装置，一般包括以下几种情况，在有人值守的情况下，可以选择声光报警装置，在无人值守的环境中，可以采用遥信报警装置；最后一种是遥信带电压检测报警装置，这种报警装置不仅可以在无人值守的环境下对防雷器的实时运行状态进行监控，同时还能对电源的实际运行情况进行监测。
3.6其它应注意的问题
当上级浪涌保护器为开关型，次级浪涌保护器为限压型时，两者之间的线路长度应大于10米，当上级与次级浪涌保护器均采用限压型SPD时，两者之间的线路长度应大于5米；220/380V三相系统中SPD的设置应与接地型式一致；SPD安装线路上应有过电流保护器件。结语：
为了防止雷电环境对建筑内部的电气设备造成相应的破坏，在建筑电气设计的过程中，首先需要在建筑外部设置相应避雷针、避雷带等接闪装置，防止直击雷对建筑产生破坏，然后需要根据建筑的实际特点和电气设备的运行电压等参数，来选择合适的电涌保护器，同时也需要根据雷击保护区的划分情况，在相应的场所安装合适的电涌保护器，以此有效的对建筑内部的电气装置进行保护，防止其遭到雷电的破坏。
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