弱電設備怎樣防雷擊

1、29/29弱電設備如何防雷擊1.概況 僅1999年6月到2001年8月一年多的時刻里，可查的由于雷擊發(fā)生的弱電損壞就有四次之多。樊莊變電站線路落雷，造成主控地與設備之間的電位差而損壞大量的愛護設備；南郊變電站的微波塔落雷，由于感應過電壓而損壞大量的通訊、遠動設備損壞；西萬莊變電站的微波塔落雷，由于地電位差造成大量的通訊遠動設備損壞；北郊變電站微波塔落雷，造成大量的愛護、運動、通訊設備損壞。近年來，隨著微電子技術的不斷進展，自動操縱系統(tǒng)在生產生活各個方面的使用越來越廣，人們在受益于微電子的極大方便的同時，也受到其一旦損壞就損失巨大的困擾。實際中，在增加自動操縱系統(tǒng)的時候，往往對自動操縱系統(tǒng)的防雷

2、未加考慮或考慮不夠的情況較多，一旦有雷電波侵入，設備損壞一般是巨大的，有的甚至使整個系統(tǒng)癱瘓，造成無可挽回的損失。這些故障的要緊緣故是由于一次設備發(fā)生雷擊后在弱電設備造成的浪涌超過了設備承受的能力而損壞設備的，浪涌的要緊形式是電源浪涌、信號浪涌。而這種浪涌在新建或擴建設備時又往往不被重視，因此本文在介紹常用的弱電防雷的同時，重點探討了浪涌對弱電設備的危害及預防措施。2.弱電設備雷電危害的要緊緣故分析雷電會導致多種不同形式的危害，沒有任何一種方法能夠全面防止雷電的危害，通過各種有效的方法可將雷害的程度降到最低，在多年的實際中人們對直擊雷、感應雷、球形雷的認識比較高，防護也相對完善，但對雷電浪涌的

3、防護意識和防護措施相對比較薄弱，以上所列的四次典型的雷擊弱電設備的情況確實是對弱電防雷考慮不夠造成的。其要緊的雷電形式及雷害情況有以下幾種情況：(1)雷電浪涌是近年來由于微電子的不斷使用引起人們極大重視的一種雷電危害形式，同時其防護方式也不斷完善。最常見的電子設備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。一方面由于電子設備內部結構高度集成化(VLSI芯片)，從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電(包括感應雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信號來源路徑增多，系統(tǒng)較往常更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓能夠從電源線或信號線等途徑竄人電腦設

4、備。美國GE公司測定一般家庭、飯店、公寓等低壓配電線(110V)在10000h(約一年零兩個月)內在線間發(fā)生的超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次數(shù)達到800余次，其中超過1000V的就有300余次。如此的浪涌電壓完全有可能一次性將電子設備損壞。信號系統(tǒng)浪涌電壓的要緊來源是感應雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如電話線)受到這些干擾信號的阻礙，會使傳輸中的數(shù)據產生誤碼，阻礙傳輸?shù)臏蚀_性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善網絡的傳輸狀況。(2)直擊雷是指雷電直接擊在建筑物構架、動植物上，因電效應、熱效應和機械效應等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。(3)感應雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電

5、時，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設備間連接線產生電磁感應并侵入設備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設備遭到損害。感應雷盡管沒有直接雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。3.弱電設備防雷措施按照防護范圍可將弱電設備的防雷措施分為兩類，外部防護和內部防護。外部防護是指對安裝弱電設備的建筑物本體的安全防護，可采納避雷針、分流、屏蔽網、均衡電位、接地等措施，這種防護措施人們比較重視、比較常見，相對來講比較完善。內部防護是指在建筑物內部弱電設備對過電壓(雷電或電源系統(tǒng)內部過電壓)的防護，其措施有：等電位聯(lián)結、屏蔽、愛護隔離、合理布線和設置過電壓愛護器等措施，這種措施相對來講是比較新的方法，也不夠

6、完善，下邊對弱電設備防雷進行探討，要緊對雷電浪涌及地電位差的防護提出一些自己的看法。3.1弱電設備的外部防護弱電設備的外部防護首先是使用建筑物的避雷針將要緊的雷電流引人大地；其次是在將雷電流引人大地的時候盡量將雷電流分流，幸免造成過電壓危害設備；第三是利用建筑物中的金屬部件以及鋼筋能夠作為不規(guī)則的法拉第籠，起到一定的屏蔽作用，假如建筑物中的設備是低壓電子邏輯系統(tǒng)、遙控、小功率信號電路的電器，則需要加裝專門的屏蔽網，在整個屋面組成不大于5m5m，6m4m的網格，所有均壓環(huán)采納避雷帶等電位連接；第四是建筑物各點的電位均衡，幸免由于電位差危害設備；第五是保障建筑物有良好的接地，降低雷擊建筑物時接點電

7、位損壞設備。3.2弱電設備的內部愛護從EMC(電磁兼容)的觀點來看，防雷愛護由外到內應劃分為多級愛護區(qū)。最外層為0級，是直接雷擊區(qū)域，危險性最高，要緊是由外部(建筑)防雷系統(tǒng)愛護，越往里則危險程度越低。愛護區(qū)的界面劃分要緊通過防雷系統(tǒng)、鋼筋混凝土及金屬管道等構成的屏蔽層而形成，從0級愛護區(qū)到最內層愛護區(qū)，必須實行分層多級愛護，從而將過電壓降到設備能承受的水平。一般而言，雷電流經傳統(tǒng)避雷裝置后約有50是直接泄人大地，還有50將平均流人各電氣通道(如電源線，信號線和金屬管道等)。隨著電腦通信設備的大規(guī)模使用，雷電以及操作瞬間過電壓造成的危害越來越嚴峻。以往的防護體系已不能滿足電腦通信網絡安全的要求

8、。應從單純一維防護轉為三維防護，包括：防直擊雷，防感應雷電波侵入，防雷電電磁感應，防地電位反擊以及操作瞬間過電壓阻礙等多方面作系統(tǒng)綜合考慮。多級分級(類)愛護原則：即依照電氣、微電子設備的不同功能及不同受愛護程度和所屬愛護層確定愛護要點作分類愛護；依照雷電和操作瞬間過電壓危害的可能通道從電源線到數(shù)據通信線路都應做多級層愛護。3.2.1 電源部分防護弱電設備的電源雷電侵害要緊是通過線路侵入。高壓部分有專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把對地的電壓限制到小于6000V(1EEEEC62.41)，而線對線則無法操縱。因此，對380V低壓線路應進行過電壓愛護，按國家規(guī)范應有三部分：建議在高壓變壓器后端到二次

9、低壓設備的總配電盤間的電纜內芯線兩端應對地加避雷器或愛護器，作一級愛護；在二次低壓設備的總配電盤至二次低壓設備的配電箱間電纜內芯線兩端應對地加裝避雷器愛護器，作二級愛護；在所有重要的、周密的設備以及UPS的前端應對地加裝避雷器或愛護器，作為三級愛護。目的是用分流(限幅)技術即采納高汲取能量的分流設備(避雷器)將雷電過電壓(脈沖)能量分流泄人大地，達到愛護目的，因此，分流(限幅)技術中采納防護器的品質、性能的好壞是直接關系網絡愛護的關鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的避雷器或愛護器至關重要。3.2.2 信號部分愛護關于信息系統(tǒng)，應分為粗愛護和精細愛護。粗愛護量級依照所屬愛護區(qū)的級不確定，精細愛護要依照電子

10、設備的敏感度來進行確定。3.2.3 接地處理一定要求有一個良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷系統(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄人大地，從而愛護設備和人身安全。假如機房接地系統(tǒng)做得不行，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴峻的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題，防靜電的問題都需要通過建立良好的接地系統(tǒng)來解決。4.結 論弱電設備的防雷問題是一個綜合性的工作，尤其是弱電設備的雷電浪涌防護還重視不夠，也常常由其而引起設備的損壞，因此在完善弱電設備外部防護的同時，要加強弱電設備的內部防護，建議加強以下幾方面的工作:(1)首先要完善弱電外部雷電防護，將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散。(2)其次要

11、堵塞沿電源線或數(shù)據、信號線引入的過電壓波。(3)第三限制鉗位被愛護設備上浪涌過壓過流幅值在設備可承受的范圍。這三道防線，相互配合，各行其責，缺一不可。對電子設備防雷擊有關問題的看法來源： HYPERLINK javascript: 中國論文下載中心 06-03-03 11:57:00 作者：程開嘉編輯：studa9ngns摘要：本文闡述了雷擊模擬 HYPERLINK /dianzijixie/ 電子設備的機理，SPD和類型和選擇時應注意的問題。 關鍵詞：雷擊 雷電波形 SPD 近年來，電子信息設備和 HYPERLINK /pc/ 計算機系統(tǒng)已深入各行各業(yè)，由于這類設備的工作電壓和耐沖擊電壓水平

12、低，極易受到雷電電磁脈沖的危害，從而使雷電災難由電力和建筑物這兩個傳統(tǒng)領域擴展到幾乎所有行業(yè)，特不是通訊、信息技術數(shù)據中心，計算機中心以及微電子生產行業(yè)等由于雷電造成的危害尤為重要。另一方面，因為雷擊是機率事件，這種阻礙尚未引起人們的注意，專門多人認為只要按照國家的建筑物防雷設計規(guī)范做好避雷針(帶)、引下線和接地裝置等建筑物內外的防雷工作就“萬事大吉”了。但實際上，當雷擊現(xiàn)象發(fā)生時，建筑物的外部防雷裝置確實有效地抵御了雷擊對建筑物的破壞，同時均勻的避雷引下線與建筑物接地的均壓環(huán)也起到法拉第網籠的作用，保證建筑物內的人員不致因跨步電壓升高而導致觸電事故。但這時當雷電擊中建筑物防雷裝置或擊中附近其

13、他建筑物的避雷針(帶)并由引下線導人大地時，瞬間內在引下線自上而下的產生一個專門強的變化磁場。處在那個電磁場作用下的導體，便會感應產生電壓，其數(shù)值也可達數(shù)十千伏，處在那個磁場作用范圍的電氣、信號、電源及它們的傳輸線路都因相對地切割了那個變化的磁場磁力線而產生出感應高壓，從而將用電設備擊壞。如圖1所示，假如導體的形狀是開口環(huán)形感應電壓，便會把幾厘米長的空氣間隙a、b擊穿發(fā)生火花放電。假如導體是一個閉合回路，感應電壓會造成一個電流通過，假如回路上有接觸不良的接點，這些地點就會局部發(fā)熱。再有，由于雷電沖擊波的能量集中在工頻附近幾十赫茲到幾百赫茲的低端，雷電沖擊波能量就容易與工頻回路發(fā)生耦合、諧振，因

14、此雷電沖擊波從電源線路進入電子設備的機率要比從信號線中進入的機率要高專門多，據統(tǒng)計，約有8的雷擊損壞電子設備的事故是由電源引入的，因此應特不加強系統(tǒng)中設備電源的防雷措施。l雷擊電子設備的途徑及損壞機理雷擊過電壓損壞設備可分為兩種情況，一種是受雷電直擊，另一種受感應雷阻礙所致。據統(tǒng)計電子設備受雷電直擊而損壞的機率專門小，而絕大多數(shù)損壞為感應雷造成，雷電行波通過傳輸信息的電路線傳至電子設備使其某些電子元件受損。還有一種情況值得重視的是電子設備附近的大地或其他設備的接地體，因受直擊雷引起的電位升高，會使電子設備造成反擊，使之對地絕緣擊穿。依照傳統(tǒng)經驗電子設備的地線與電源設備的地線分開設置是減少這種雷

15、電侵入途徑的有效措施之一。因此凡聯(lián)結有輸人或輸出線路的電子設備應考慮以上三條侵入途徑。不論那種途徑侵入的雷擊過電壓加在電子設備上沖擊引起兩種過電壓，一種是：使平衡電路某點出現(xiàn)超過同意的對地過電壓，稱為縱向過電壓，地電位上升引起的反擊也屬于從地系統(tǒng)侵入的縱向過電壓；另一種是平衡電路線間或不平衡電路線對地出現(xiàn)的過電壓稱為橫向過電壓。使用對稱傳輸線的設備，橫向過電壓是因線路兩線間存在不同的縱向過電壓；或因縱向防護元件放電性能的分散性(如動作時刻有快慢的差不)是造成橫向過電壓的緣故，假如在平衡線路上的兩個縱向防護元件，其中一路故障或失效這就造成了橫向過電壓的極限情況。對不平衡電路如對連接同軸電纜的電子

16、設備其縱向過電壓即橫向過電壓。雷電沖擊過電壓可導致絕緣擊穿，也可產生過電流。進行縱向雷擊試驗的目的，在于檢驗設備在縱向過電壓下元器件對地的絕緣。橫向雷擊試驗則是檢驗兩線間出現(xiàn)沖擊過電壓時設備耐受沖擊的能力。在電子設備中，易受雷擊過電壓損壞的元部件，大多數(shù)是靠近設備的入口端，如縱向過電壓會擊穿線路和設備間起匹配作用的變壓器匝間、層間、或線對地絕緣等。橫向過電壓可隨信息同時傳至設備內部，損壞設備內的阻容元件及固體元件。設備中元器件受損的程度，取決于元器件絕緣水平，即耐受沖擊的強度，對具有白復能力的絕緣，擊穿只是臨時的，一旦過壓消逝，即可恢復。有些非自復性的絕緣介質，沖擊時只有小電流流過，一次沖擊可

17、不能立即中斷設備，但通過多次沖擊，隨著多次沖擊的累積可能會使元件逐漸受損最終導致毀壞，這確實是什么緣故在試驗時要試驗沖擊次數(shù)，極性和間隔的緣故所在。電子元件受雷擊損壞的情況，概括起來不外下列三種：(1)受過電壓損壞的，如電容器、變壓器及電子元件的反向耐壓。(2)受過電壓沖擊能量損壞的，如二極管PN結正向損壞，沖擊危險程度在于流過元器件的過電流大小和持續(xù)時刻，即能量大小。(3)易受沖擊功率損壞的，對元件的危害決定于沖擊電壓峰值和由此而產生的過電流。2雷電波形有關雷電沖擊波的描述是用波形參數(shù)講明，它有峰值波前時刻和下降半峰值時刻。如圖2所示。觀測的數(shù)據和波形均具有統(tǒng)計特硅，服從某種分布 HYPER

18、LINK / 規(guī)律，從而統(tǒng)計出雷電流幅值，波頭、波尾、陡度、能量等概率分布。多年來，國內外在對線路結構上或進人電子設備的雷電沖擊波形進行了專門多觀測工作，獲得了大量的觀測資料。一些國家通過現(xiàn)場觀測發(fā)表了專門多測試結果。因觀測的地理環(huán)境和條件的不同。即使在同樣條件下，觀測得到的數(shù)據也不盡相同。早先，有些國家觀測得到的幾百個波形中，對主放電波形的敘述，當不區(qū)另不第一次放電或隨后各次閃電時，一般認為雷電流在14微秒上升到幅值，然后在40一50微秒內下降到幅值的一半。這確實是所謂傳統(tǒng)的雷電流波形。正極性閃電的電流波形一般較負極性閃電的波形平坦一些，持續(xù)時刻較長，上升到幅值的時刻約數(shù)十微秒，下降到半值時

19、刻約為數(shù)百微秒。圖2雷擊參數(shù)定義在對雷電的研究中，需要在千千萬萬的實波形中找出典型波形并轉化為用數(shù)學式表示曲線。比較流行的代表曲線有兩種：1波頭部分用兩個指數(shù)曲線之差表示，其公式為：用這公式表示的波形如圖3a，當i=0時，電流上升速度di/dt最大；而當電流逐漸增大時，di/dt逐漸減??；到了i=Im時，di/dt變?yōu)榱恪?波頭部分用余弦曲線表示其公式為：用這公式表示的波形如圖3b，當i=0時，di/dt=0；隨著電流上升，di/dt也上升；當I=Im/2時，di/dt到達最大值；然后di/dt減?。划攊=Im時，di/dt降為零。一般適應于用兩個指數(shù)曲線之差的形式來表示雷電流波形，同時認為這

20、種表示方式和大多數(shù)實際測得的波形比較相似。然而通過近年的觀測得到大多數(shù)的第一次主放電電流波形在其上升到幅值之前時比較緩慢，然后再轉入陡的部分，其波頭接近于用余弦來表示的波形。用余弦曲線表示時，因為雷電流最大陡度出現(xiàn)在Im/2處，以此進行雷擊的電位計算時能夠得到較高的結果而偏于可靠。然而，余弦曲線計算較為繁瑣，因而往往簡化為直線，也確實是用斜角波來表示，通過最大陡度和平均陡度的轉化，能夠使采納斜角波的計算結果和采納余弦波的計算結果差不多一致。關于雷電流波形的各個量的標志方法各國也不是統(tǒng)一的。典型的雷電流波形是以IEC規(guī)定的如圖4所示，在幅值Im 往常叫波頭部分，幅值Im以后叫波尾部分。早先規(guī)定由

21、O點到幅值的時刻叫波頭長度，由0點到波尾半幅值的時刻叫全部波長。然而在實際測量中發(fā)覺，0點及幅值這兩點的時刻專門難精確測定的。為了幸免測量中出現(xiàn)的含混，IEC建議測量脈沖電流的實測值按下列方法定義：實效波頭時刻T1：脈沖電流的實效波頭時刻，是指脈沖電流在10幅值及906幅值兩個瞬間之間的間隔時刻再乘以125倍(兩個瞬間點A和B見圖4（a)。實效半幅值時刻T2：脈沖電流的實效半幅值時刻T2，是指實效原點O-與波形下降到半幅值的瞬間之間的間隔時刻。測量脈沖電壓的方法與脈沖電流相似，所不同的只是選擇 HYPERLINK / 參考點A的方法不一樣。脈沖電壓的實效波頭時刻T1是指從脈沖電壓在306幅值及

22、906幅值兩瞬間之間的間隔時刻乘以167倍。實效原點O。是指A點之前0.3T1的一點，如圖4b。一般以分式符號表示波頭時刻及半值時刻(又稱波尾)，例如1540便是指波頭時刻為15微秒，半值時刻為40微秒的波形。通常將雷電流由零增長到幅值這一部分稱為波頭，只有幾個微秒；電流值下降的部分稱為波尾，長達數(shù)十微秒到幾百微秒。在1995年的EIC613121中的典型10350us和8720us雷電流波形。1035us波是直接雷的電流波形，其能量遠大于820us波，用這種波型來確定接閃器的大小尺寸。820us波是感應雷和傳導雷電的電流波形，用這種波形來檢驗防雷器件耐雷擊能力的一種通用標準。它代表雷電電流通

23、過分流、衰減的電流波，又是線路靜電感應電壓波和防雷導體通過雷電流時對其附近電氣導線的電磁感應過電壓波。例如防雷的引下線，建筑物LPZI區(qū)及其內部計算雷電流的波。由于雷電參數(shù)值隨地理環(huán)境不同，傳輸線的結構不同，關于國際標準所規(guī)定的波形只是推舉，容許各國依照本國實際情況加以引用或制訂。由于我國尚無這方面的資料，故直接引用了IEC和ITU的推舉波形。關于架空明線的波形采納了我國郵電部門的觀測資料制訂。建筑物防雷設計規(guī)范(GB50057-94)規(guī)定了防雷愛護區(qū)的概念，便于設計者利用系統(tǒng)的層次分析各防雷愛護區(qū)界面處的金屬導體等電位聯(lián)接和裝設過電壓愛護器去分流和限壓的措施，使侵入波干擾信號不斷減少。這同我

24、們過去的多道防雷的愛護是一致的，在不同防雷愛護區(qū)的界面上有不同層次的結合，確實是要求注意各個介面處內外系統(tǒng)的相互關系與相互作用，即要依照流過電壓愛護器的電流波形，殘壓特性和大小，過電壓愛護器的伏秒特性以及雷電流通過后產生的工頻續(xù)流大小等選擇過電壓愛護器才是合理的。3防雷元件性能防雷元件的沖擊特性與試驗方法的關系甚為緊密，它是規(guī)定防雷元件技術參數(shù)標準的基礎之一。但試驗方法又與雷電波形有聯(lián)系。因為 HYPERLINK /dianzijixie/ 電子設備大都在一定的頻率范圍內工作，不同頻率范圍的通路，對沖擊波有著不同的響應。因此，對雷電沖擊波形進行頻譜分析，不管對電子設備的防雷設計和試驗差不多上有

25、意義的。防雷元件種類繁多，概括起來可分間隙式的(如放電間隙、閥型避雷器、放電管等)和非間隙式的(如壓繁電阻、齊納二極管)，再推廣一下像扼流線圈、電阻、電容也可歸人這一類，從動作時刻來講有快慢的區(qū)不。使用在電涌愛護器(sPD)中幾類元件的有關參數(shù)，盡管有廠家產品講明，但在選用時有的參數(shù)還須注意了解。例如放電管的伏秒特性：表征放電管點火電壓與時刻的關系。它反映了各種不同上升速度的電壓波作用在放電管上其點火電壓和延遲時刻的關系。由伏秒特性曲線能夠推斷放電管的防護能力。放電管屬間隙式，有空氣間隙、氣體放電管等。再如氧化鋅壓敏電阻，是一種對電壓敏感的元件，是一種陶瓷非線性電阻器，有氧化鋅、氧化硅。這種元

26、件，其電壓非線性系數(shù)高、容量大、殘壓低、漏電流小、無續(xù)流、伏安特性對稱、電壓范圍寬、響應速度快、電壓溫度系數(shù)小等特點。同時有結構簡單，成本低等優(yōu)點，是目前廣泛應用的過電壓愛護器件。適用于交流電壓浪涌汲取和各種線圈，接點間過電壓的汲取和滅弧，在電子器件過電壓愛護中廣為應用。在選用時關注的是通流容量；按規(guī)定的電流波形，在一定的試驗條件下施加的沖擊電流值，壓敏電阻所能承受沖擊電流的能力。我國對壓敏電阻的考核一般以820us波形，在室溫條件下，間隔5分鐘單方向沖擊兩次后，5分鐘內測試壓敏電阻的起始動作電壓Vlma值的變化率在百分之十以內時，沖擊電流的最大幅值定為通流容量。壓敏電阻的殘壓(LJres)：

27、壓敏電阻通過電流時，在其兩端的電壓降謂之殘壓。通常均以規(guī)定的波形，通過不同的電流幅值進行殘壓測試。目前采納820us電流波形，以100A、1000A、3000A、5000A及該元件的滿通容量進行殘壓試驗。另外還有半導體浪涌抑制器件：如瞬間二極管，它是一種過箝壓器件，簡單TKS，利用大面積硅園錐P-N結的雪崩效應實現(xiàn)過箝位，TRS響應速度快、漏電流小，是極佳的過電壓汲取器件。齊納二極管較為常用，其無極性，正反向具有相同的愛護特性，但器件的工作電壓至少要為聯(lián)端的工作電壓三倍。其適用于交直流回路，常應用于自動化操縱裝置的輸出回路，即繼電器線圈或電磁間線圈兩端并聯(lián)應用。以上各類間隙式，非間隙式和抑制式

28、器件差不多上通過浪涌電壓產生非線性元件瞬時短路的方式實現(xiàn)防雷愛護。4對電子系統(tǒng)及電子設備的防雷看法由于電子信息設備是集電腦技術與集成微電子技術的產品，它的信號電壓只有510伏，這種產品的電磁兼容能力較差，專門容易感受脈沖過電壓的突擊，它受雷擊的概率又比較高，受雷電損壞的可能性就大。然而，電子信息系統(tǒng)是由信號采集、傳輸、存儲、檢索等多環(huán)節(jié)組成。鑒于系統(tǒng)環(huán)節(jié)多、接口多、線路長等緣故，給雷電的耦合提供了條件。系統(tǒng)的電源進線接口，信號輸入輸出接口，接口的線路較長等是感應脈沖過電壓容易侵人的緣故，也是過電壓波侵入的要緊通道?；谝陨暇壒?。電子系統(tǒng)及電子設備的防雷愛護重點是感應雷。防雷的方法和措施，是按照

29、現(xiàn)行的防雷規(guī)范規(guī)定的各個防雷分區(qū)的交界處安裝SPD設備。將整個系統(tǒng)的雷電防護看成是一個系統(tǒng)工程，綜合考慮，全方位愛護，力求將雷擊災難降低到最低。為此，規(guī)范里闡述了三級 HYPERLINK /network/ 網絡防雷概念。在線路上三級網絡防護是逐步減少瞬態(tài)浪涌電流幅值的。最后一級將浪涌過電壓限制在設備能安全承受的范圍內。一般元件可承受兩倍其額定電壓以上之瞬間電壓，約700V左右的峰值過電壓。700V的耐壓值在歐洲防雷方面被廣泛引用。因此，浪涌電壓被限制得越低，則設備越安全。因此，我們在工程設計時分不將第一級SPD盡量靠近建筑物的電源進線處，第二、三級SPD盡量靠近被愛護設備。第一級過電壓限制在

30、15-18kV，第二級將殘壓限制在0912kV，第三級將殘壓限制在040TkV。通過這三級限壓和對浪涌電流的泄放，最后加載到設備上的過電壓通常都可不能對設備和系統(tǒng)產生阻礙?，F(xiàn)在防雷防電磁脈沖的愛護器件還比較貴，技術性能都有差不，有些防雷產品通過保險只是為了促銷，設計者不能盲目地認為是可靠的產品，而應按防雷規(guī)范的要求進行設計。 HYPERLINK / 參考 HYPERLINK / 文獻：1電子設備雷擊試驗導則編制講明1982年5月。2通信線路和通信設備的防雷手冊(CCITT資料)郵電設計院譯。對電子設備防雷擊有關問題的看法摘要：本文闡述了雷擊模擬電子設備的機理，SPD和類型和選擇時應注意的問題。

31、 關鍵詞：雷擊 雷電波形 SPD 近年來，電子信息設備和計算機系統(tǒng)已深入各行各業(yè)，由于這類設備的工作電壓和耐沖擊電壓水平低，極易受到雷電電磁脈沖的危害，從而使雷電災難由電力和建筑物這兩個傳統(tǒng)領域擴展到幾乎所有行業(yè)，特不是通訊、信息技術數(shù)據中心，計算機中心以及微電子生產行業(yè)等由于雷電造成的危害尤為重要。另一方面，因為雷擊是機率事件，這種阻礙尚未引起人們的注意，專門多人認為只要按照國家的建筑物防雷設計規(guī)范做好避雷針(帶)、引下線和接地裝置等建筑物內外的防雷工作就“萬事大吉”了。但實際上，當雷擊現(xiàn)象發(fā)生時，建筑物的外部防雷裝置確實有效地抵御了雷擊對建筑物的破壞，同時均勻的避雷引下線與建筑物接地的均壓

32、環(huán)也起到法拉第網籠的作用，保證建筑物內的人員不致因跨步電壓升高而導致觸電事故。但這時當雷電擊中建筑物防雷裝置或擊中附近其他建筑物的避雷針(帶)并由引下線導 HYPERLINK 人大地時，瞬間內在引下線自上而下的產生一個專門強的變化磁場。處在那個電磁場作用下的導體，便會感應產生電壓，其數(shù)值也可達數(shù)十千伏，處在那個磁場作用范圍的電氣、信號、電源及它們的傳輸線路都因相對地切割了那個變化的磁場磁力線而產生出感應高壓，從而將用電設備擊壞。如圖1所示，假如導體的形狀是開口環(huán)形感應電壓，便會把幾厘米長的空氣間隙a、b擊穿發(fā)生火花放電。假如導體是一個閉合回路，感應電壓會造成一個電流通過，假如回路上有接觸不良的

33、接點，這些地點就會局部發(fā)熱。再有，由于雷電沖擊波的能量集中在工頻附近幾十赫茲到幾百赫茲的低端，雷電沖擊波能量就容易與工頻回路發(fā)生耦合、諧振，因此雷電沖擊波從電源線路進入電子設備的機率要比從信號線中進入的機率要高專門多，據 HYPERLINK /gongwenxiezuo/tongjishenji/Index.shtml 統(tǒng)計，約有8的雷擊損壞電子設備的事故是由電源引入的，因此應特不加強系統(tǒng)中設備電源的防雷措施。l雷擊電子設備的途徑及損壞機理雷擊過電壓損壞設備可分為兩種情況，一種是受雷電直擊，另一種受感應雷阻礙所致。據統(tǒng)計電子設備受雷電直擊而損壞的機率專門小，而絕大多數(shù)損壞為感應雷造成，雷電行波

34、通過傳輸信息的電路線傳至電子設備使其某些電子元件受損。還有一種情況值得重視的是電子設備附近的大地或其他設備的接地體，因受直擊雷引起的電位升高，會使電子設備造成反擊，使之對地絕緣擊穿。依照傳統(tǒng)經驗電子設備的地線與電源設備的地線分開設置是減少這種雷電侵入途徑的有效措施之一。因此凡聯(lián)結有輸人或輸出線路的電子設備應考慮以上三條侵入途徑。不論那種途徑侵入的雷擊過電壓加在電子設備上沖擊引起兩種過電壓，一種是：使平衡電路某點出現(xiàn)超過同意的對地過電壓，稱為縱向過電壓，地電位上升引起的反擊也屬于從地系統(tǒng)侵入的縱向過電壓；另一種是平衡電路線間或不平衡電路線對地出現(xiàn)的過電壓稱為橫向過電壓。使用對稱傳輸線的設備，橫向

35、過電壓是因線路兩線間存在不同的縱向過電壓；或因縱向防護元件放電性能的分散性(如動作時刻有快慢的差不)是造成橫向過電壓的緣故，假如在平衡線路上的兩個縱向防護元件，其中一路故障或失效這就造成了橫向過電壓的極限情況。對不平衡電路如對連接同軸電纜的電子設備其縱向過電壓即橫向過電壓。雷電沖擊過電壓可導致絕緣擊穿，也可產生過電流。進行縱向雷擊試驗的目的，在于檢驗設備在縱向過電壓下元器件對地的絕緣。橫向雷擊試驗則是檢驗兩線間出現(xiàn)沖擊過電壓時設備耐受沖擊的能力。在電子設備中，易受雷擊過電壓損壞的元部件，大多數(shù)是靠近設備的入口端，如縱向過電壓會擊穿線路和設備間起匹配作用的變壓器匝間、層間、或線對地絕緣等。橫向過

36、電壓可隨信息同時傳至設備內部，損壞設備內的阻容元件及固體元件。設備中元器件受損的程度，取決于元器件絕緣水平，即耐受沖擊的強度，對具有白復能力的絕緣，擊穿只是臨時的，一旦過壓消逝，即可恢復。有些非自復性的絕緣介質，沖擊時只有小電流流過，一次沖擊可不能立即中斷設備，但通過多次沖擊，隨著多次沖擊的累積可能會使元件逐漸受損最終導致毀壞，這確實是什么緣故在試驗時要試驗沖擊次數(shù)，極性和間隔的緣故所在。電子元件受雷擊損壞的情況，概括起來不外下列三種：(1)受過電壓損壞的，如電容器、變壓器及電子元件的反向耐壓。(2)受過電壓沖擊能量損壞的，如二極管PN結正向損壞，沖擊危險程度在于流過元器件的過電流大小和持續(xù)時

37、刻，即能量大小。(3)易受沖擊功率損壞的，對元件的危害決定于沖擊電壓峰值和由此而產生的過電流。2雷電波形有關雷電沖擊波的描述是用波形參數(shù)講明，它有峰值波前時刻和下降半峰值時刻。如圖2所示。觀測的數(shù)據和波形均具有統(tǒng)計特硅，服從某種分布規(guī)律，從而統(tǒng)計出雷電流幅值，波頭、波尾、陡度、能量等概率分布。多年來，國內外在對線路結構上或進人電子設備的雷電沖擊波形進行了專門多觀測工作，獲得了大量的觀測資料。一些國家通過現(xiàn)場觀測發(fā)表了專門多測試結果。因觀測的地理環(huán)境和條件的不同。即使在同樣條件下，觀測得到的數(shù)據也不盡相同。早先，有些國家觀測得到的幾百個波形中，對主放電波形的敘述，當不區(qū)另不第一次放電或隨后各次閃

38、電時，一般認為雷電流在14微秒上升到幅值，然后在40一50微秒內下降到幅值的一半。這確實是所謂傳統(tǒng)的雷電流波形。正極性閃電的電流波形一般較負極性閃電的波形平坦一些，持續(xù)時刻較長，上升到幅值的時刻約數(shù)十微秒，下降到半值時刻約為數(shù)百微秒。 圖2雷擊參數(shù)定義在對雷電的研究中，需要在千千萬萬的實波形中找出典型波形并轉化為用數(shù)學式表示曲線。比較流行的代表曲線有兩種：1波頭部分用兩個指數(shù)曲線之差表示，其公式為：用這公式表示的波形如圖3a，當i=0時，電流上升速度di/dt最大；而當電流逐漸增大時，di/dt逐漸減?。坏搅薸=Im時，di/dt變?yōu)榱恪?波頭部分用余弦曲線表示其公式為：用這公式表示的波形如圖

39、3b，當i=0時，di/dt=0；隨著電流上升，di/dt也上升；當I=Im/2時，di/dt到達最大值；然后di/dt減??；當i=Im時，di/dt降為零。一般適應于用兩個指數(shù)曲線之差的形式來表示雷電流波形，同時認為這種表示方式和大多數(shù)實際測得的波形比較相似。然而通過近年的觀測得到大多數(shù)的第一次主放電電流波形在其上升到幅值之前時比較緩慢，然后再轉入陡的部分，其波頭接近于用余弦來表示的波形。用余弦曲線表示時，因為雷電流最大陡度出現(xiàn)在Im/2處，以此進行雷擊的電位計算時能夠得到較高的結果而偏于可靠。然而，余弦曲線計算較為繁瑣，因而往往簡化為直線，也確實是用斜角波來表示，通過最大陡度和平均陡度的轉

40、化，能夠使采納斜角波的計算結果和采納余弦波的計算結果差不多一致。關于雷電流波形的各個量的標志方法各國也不是統(tǒng)一的。典型的雷電流波形是以IEC規(guī)定的如圖4所示，在幅值Im 往常叫波頭部分，幅值Im以后叫波尾部分。早先規(guī)定由O點到幅值的時刻叫波頭長度，由0點到波尾半幅值的時刻叫全部波長。然而在實際測量中發(fā)覺，0點及幅值這兩點的時刻專門難精確測定的。為了幸免測量中出現(xiàn)的含混，IEC建議測量脈沖電流的實測值按下列方法定義：實效波頭時刻T1：脈沖電流的實效波頭時刻，是指脈沖電流在10幅值及906幅值兩個瞬間之間的間隔時刻再乘以125倍(兩個瞬間點A和B見圖4（a)。實效半幅值時刻T2：脈沖電流的實效半幅

41、值時刻T2，是指實效原點O-與波形下降到半幅值的瞬間之間的間隔時刻。測量脈沖電壓的方法與脈沖電流相似，所不同的只是選擇參考點A的方法不一樣。脈沖電壓的實效波頭時刻T1是指從脈沖電壓在306幅值及906幅值兩瞬間之間的間隔時刻乘以167倍。實效原點O。是指A點之前0.3T1的一點，如圖4b。一般以分式符號表示波頭時刻及半值時刻(又稱波尾)，例如1540便是指波頭時刻為15微秒，半值時刻為40微秒的波形。通常將雷電流由零增長到幅值這一部分稱為波頭，只有幾個微秒；電流值下降的部分稱為波尾，長達數(shù)十微秒到幾百微秒。在1995年的EIC613121中的典型10350us和8720us雷電流波形。1035

42、us波是直接雷的電流波形，其能量遠大于820us波，用這種波型來確定接閃器的大小尺寸。820us波是感應雷和傳導雷電的電流波形，用這種波形來檢驗防雷器件耐雷擊能力的一種通用標準。它代表雷電電流通過分流、衰減的電流波，又是線路靜電感應電壓波和防雷導體通過雷電流時對其附近電氣導線的電磁感應過電壓波。例如防雷的引下線，建筑物LPZI區(qū)及其內部計算雷電流的波。由于雷電參數(shù)值隨地理環(huán)境不同，傳輸線的結構不同，關于國際標準所規(guī)定的波形只是推舉，容許各國依照本國實際情況加以引用或制訂。由于我國尚無這方面的資料，故直接引用了IEC和ITU的推舉波形。關于架空明線的波形采納了我國郵電部門的觀測資料制訂。建筑物防

43、雷設計規(guī)范(GB50057-94)規(guī)定了防雷愛護區(qū)的概念，便于設計者利用系統(tǒng)的層次分析各防雷愛護區(qū)界面處的金屬導體等電位聯(lián)接和裝設過電壓愛護器去分流和限壓的措施，使侵入波干擾信號不斷減少。這同我們過去的多道防雷的愛護是一致的，在不同防雷愛護區(qū)的界面上有不同層次的結合，確實是要求注意各個介面處內外系統(tǒng)的相互關系與相互作用，即要依照流過電壓愛護器的電流波形，殘壓特性和大小，過電壓愛護器的伏秒特性以及雷電流通過后產生的工頻續(xù)流大小等選擇過電壓愛護器才是合理的。 NextPage 3防雷元件性能防雷元件的沖擊特性與試驗方法的關系甚為緊密，它是規(guī)定防雷元件技術參數(shù)標準的基礎之一。但試驗方法又與雷電波形有

44、聯(lián)系。因為電子設備大都在一定的頻率范圍內工作，不同頻率范圍的通路，對沖擊波有著不同的響應。因此，對雷電沖擊波形進行頻譜分析，不管對電子設備的防雷設計和試驗差不多上有意義的。防雷元件種類繁多，概括起來可分間隙式的(如放電間隙、閥型避雷器、放電管等)和非間隙式的(如壓繁電阻、齊納二極管)，再推廣一下像扼流線圈、電阻、電容也可歸人這一類，從動作時刻來講有快慢的區(qū)不。使用在電涌愛護器(sPD)中幾類元件的有關參數(shù)，盡管有廠家產品講明，但在選用時有的參數(shù)還須注意了解。例如放電管的伏秒特性：表征放電管點火電壓與時刻的關系。它反映了各種不同上升速度的電壓波作用在放電管上其點火電壓和延遲時刻的關系。由伏秒特性曲線能夠推斷放電管的防護能力。放電管屬間隙式，有空氣間隙、氣體放電管等。再如氧化鋅壓敏電阻，是一種對電壓敏感的元件，是一種陶瓷非線性電阻器，有氧化鋅、氧化硅。這種元件，其電壓非線性系數(shù)高、容量大、殘壓低、漏電流小、無續(xù)