摘 要：智能建筑(IB)是一種新型建筑，為今后建筑發(fā)展的方向。本文通過對GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷設計規(guī)范》標準中電涌保護器設計圖的分析，比較了RCD裝在SPD的電源側，和RCD則裝在SPD的負載側的不同，得出當采用“3+NPE”模式進行保護時，由于NPE模塊是一種放電間隙型模塊,不會在線路中導致接地故障，因此可解決電涌保護器(SPD)安裝位置受限制及高接地電阻地區(qū)電涌保護器(SPD)因串聯(lián)斷路器無法脫扣導致的燒毀等設計問題。

　　關鍵詞：3+NPE 電涌保護器(SPD)智能建筑

　　1、前言

　　智能建筑(Intelligent Building，IB)是采用計算機技術對建筑物內(nèi)的設備進行自動控制和管理并對用戶提供信息和通信服務等的一種新型建筑。智能建筑以建筑為平臺，兼?zhèn)渫ㄐ?、辦公、建筑設備自動化等功能，集系統(tǒng)結構、服務、管理為一體，向人們提供一個高效、舒適、便利的建筑環(huán)境。根據(jù)建設部《2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程項目實施方案》和《全國住宅小區(qū)智能化技術示范工程建設工作大綱》的方針與精神，國家已將建設智能化小康示范小區(qū)列為今后重點發(fā)展方向。近年來興起的現(xiàn)代高科技和信息技術(IT)正在由智能大廈(IB)走向智能住宅小區(qū)，進而走進家庭(SH)。現(xiàn)代社會的家庭成員正在以追求家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適與便利的生活環(huán)境作為一個理想的目標。

　　隨著現(xiàn)代化電子設備在智能建筑中的廣泛應用，因雷擊導致的系統(tǒng)設備損壞數(shù)量不斷增多，其危害不僅在于受損設備的直接經(jīng)濟損失巨大，而且由此產(chǎn)生的間接損失和嚴重后果更難以估量。國際電工委員會第81技術委員會關于“防雷”的IEC61312-1(1995)文件中強調(diào)指出：“鑒于各種形式電子系統(tǒng)的應用不斷增加，使本標準的制定成為必須。這些系統(tǒng)包括計算機、通信設備、控制系統(tǒng)等(統(tǒng)稱信息系統(tǒng))。這些系統(tǒng)應用于商業(yè)和工業(yè)的許多部門，包括相當大的資金投入、規(guī)模和復雜性很大的工業(yè)控制系統(tǒng)。出于代價和安全的考慮，雷電對其造成運轉(zhuǎn)停頓的影響是不可估量的”。

　　早時期單一的、片面的防雷措施已不能保證通信、網(wǎng)絡等設備的可靠、安全、和暢通。雷電災害被國際電工委員會(IEC)稱為“電子化時代的一大公害”，雷電災害給全球千百萬的經(jīng)濟損失每年在十多億美元以上。在雷擊災難與事故的背后，人們越來越深刻認識到富蘭克林時代的防雷技術已跟不上信息時代的發(fā)展腳步。雷電災害與高科技的發(fā)展相伴，要將雷電災害減至最低，就必須全面實施信息時代的綜合防雷治理。

　　現(xiàn)代綜合防雷原則強調(diào)“全方位防治，綜合治理，層層設防，把防雷當作一個系統(tǒng)工程”。按照相關的防雷規(guī)范，在建筑物外部和內(nèi)部及各電子設備安裝相應的防雷措施。完整的設備系統(tǒng)防雷方案包括外部防雷和內(nèi)部防雷兩個方面。外部防雷系統(tǒng)包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。內(nèi)部防雷系統(tǒng)是為保護建筑物內(nèi)部的設備以及人員的安全而設置的。在需要保護設備的前端安裝合適的電涌保護器，使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內(nèi)部設施所感應到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設備的安全。

　　2、電涌保護器(SPD)在智能建筑電氣設計中的應用

　　2.1、開關型SPD和限壓型SPD的區(qū)別

　　開關型SPD為間隙放電型器件，其雷電能量瀉放能力大，在線路上使用的主要作用是泄放雷電能量;限壓型SPD為氧化鋅壓敏電阻器件，其雷電能量瀉放能力小，但其過電壓抑制能力好，在線路上使用的主要作用是限制過電壓。因此，一般在建筑物入口處選用開關型SPD來泄放雷電能量，然后，在后級電路使用限壓型SPD來限制因前級雷電能量瀉放后，在后級線路產(chǎn)生的高過電壓。兩種SPD需配合使用，方能保證配電線路中設備的安全。

　　2.2、RCD作用的有限性

　　有一種觀點認為裝用RCD后就不會發(fā)生人身電擊事故了，其實不然，它的作用是有限的。RCD對接地故障危害的防范有很高的動作靈敏度，能在數(shù)十毫秒的時間內(nèi)有效地切斷小至毫安計的故障電流。即使發(fā)生直接接觸電擊，接觸電壓高達220V，高靈敏度的RCD也只能在人體發(fā)生心室纖顫導致死亡以前快速切斷電源。但它只能在所保護的回路內(nèi)發(fā)生故障時起作用，不能防止從別處沿PE線或裝置外導電部分傳導來的故障電壓引起的電擊事故。因此，在N與PE之間安裝電涌保護器(SPD)并做可靠的等電位連接是必要的。

　　2.3、3+NPE模式SPD在電氣設計的應用

　　依據(jù)GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷設計規(guī)范》標準，在圖6.4.5-1和圖6.4.5-3中，總配電箱內(nèi)都裝有作用于跳閘或報警信號的RCD，它是用于防接地電弧火災和作為下級RCD的后備RCD用的。在圖6.4.5-3中RCD裝在SPD的電源側，而在圖6.4.5-1中的RCD則裝在SPD的負載側，這是IEC標準和我國GB50057-1994(2000年版)第六章內(nèi)的規(guī)定，這一規(guī)定是必要的。

　　因為，壓敏電阻類的SPD即使是新品，在施加正常的相電壓后也會有微量的泄漏電流流通。隨著時間的推移，此泄漏電流會逐漸增大，最終導致SPD短路失效而壽命終了。維護管理人員發(fā)現(xiàn)SPD顯示行將失效的標志后若未及時更換備品，則失效的SPD將對地短路成為接地故障，將引發(fā)種種電氣事故。例如流過SPD的對地短路電流在接地電阻RA和接地引線上的電壓降，使PE線帶故障電壓而引起間接接觸電擊事故等。

　　將RCD裝在SPD的電源側可檢測出這一故障電流，防止這一危險的發(fā)生。這一要求也適用于為防接地電弧火災而裝設在電源進線處的RCD。在圖6.4.5-3中因有放電間隙將SPD與PE線隔離，SPD的失效短路不會導致接地故障，故可將RCD裝設在SPD的負荷側，以避免電源進線處大幅值的雷電脈沖電流不必要地通過RCD的零序電流互感器。

　　因此在采用“3+NPE”模式進行保護時，由于NPE模塊是一種放電間隙型模塊,不會在線路中導致接地故障，因此其安裝位置可安裝于RCD電源側也可安裝于RCD負荷側。而采用“每線對地”模式進行保護時,就需要合理的選擇安裝位置。

　　2.4、3+NPE模式SPD在高工頻接地電阻條件下的應用

　　在供電環(huán)境惡劣的地區(qū)，或不清楚供電情況的地區(qū)，建議用戶采用3+NPE電涌保護器。3+NPE電涌保護器是指相線與零線之間安裝壓敏電阻防雷模塊，而零線和地線之間安裝放電間隙防雷模塊。此種保護結構較傳統(tǒng)的相線與地線間安裝防雷模塊，具有更可靠之優(yōu)點。

　　在TT電網(wǎng)之下，電涌保護器如連接在市電相線與地線之間，回路阻抗主要是接地電阻，在不同的工地接地電阻差異很大，某些地方地阻值偏高，并非不常見。

　　電網(wǎng)故障時，比如說中性線斷開或零點漂移，形成市電故障電壓長期高于電涌保護器最大持續(xù)工作電壓(Uc)，電涌保護器損壞產(chǎn)生回路故障電流。在接地電阻值偏高或地線接觸不良的情況下，流經(jīng)電涌保護器的短路電流太小，無法使前級保險絲跳脫，使電涌保護器持續(xù)過電流，造成損壞。

　　采用NPE模塊的3+NPE結構電涌保護器在電網(wǎng)故障時，即使接地電阻值高或地線接觸不良的情況下，因為電涌保護器接在市電線與零線之間，而市電相線與零線回路阻抗，主要是供電變壓器及供電電纜，阻抗很低，故此故障電流很大，流經(jīng)電涌保護器的電流可使前級保險絲(空開)跳脫，使電涌保護器與電網(wǎng)隔離，確保電路安全。

　　3、結束語

　　智能建筑(IB)這種采用計算機技術對建筑物內(nèi)的設備進行自動控制和管理并對用戶提供信息和通信服務的新型建筑對安防與防雷問題所提出了的新要求，使用傳統(tǒng)的雷電防護手段已經(jīng)無法解決日益增加的雷電事故。依據(jù)國家有關標準的要求，針對智能建筑電氣設計的特點，在采用“3+NPE”模式進行保護時，由于NPE模塊是一種放電間隙型模塊,不會在線路中導致接地故障，因此可解決電涌保護器(SPD)安裝位置受限制及高接地電阻地區(qū)電涌保護器(SPD)因串聯(lián)斷路器無法脫扣導致的燒毀等設計問題。