学文网浪涌电流篇1
交错引脚法
交错引脚法是目前最常用到的热插拔浪涌电流控制技术之一,有的工程师也习惯性的将其称为“预充电引脚法”。可以说,这种方法是最基本的热插拔浪涌电流控制 方案,从物理结构上引入一长、一短两组交错电源引脚,在长电源引脚上串联了一个预充电电阻,以此起到控制作用。当板卡插入背板时,长电源引脚首先接触到电 源,通过预充电电阻为插入板卡负载电容充电,并进行滤波和充电电流限制,板卡将要完全插入时,短电源引脚接入电源,从而旁路连接在长电源引脚的预充电电 阻,为插入板卡供电提供一个低阻通道,信号引脚在插入板卡的最后时刻接入。板卡从背板拔出时,控制过程正好相反,长电源引脚最后与背板分离,通过预充电电 阻为板卡负载电容放电。
然而,这种最基础的热插拔浪涌电流控制方法,也同样具有较大的弊端。在实际的应用过程中,交错引脚法不能控制负载电容的充电速率,除此之外,预充电电阻的 选择必须权衡预充电流和浪涌电流,如果电阻选择不合理,会影响系统工作。交错引脚方案需要一个特殊的连接器,这将会给选型设计带来一定的困难。
热敏电阻法
浪涌电流篇2
关键词：电压跌落；浪涌电流；DC/DC变换器
1 开机浪涌电流和母线电压跌落
目前，考虑到体积，成本，技术指标等因素，大多数通信用DC/DC变换器输入滤波采用LC输入滤波方式，因为48V母线电压上的杂波较少，所以滤波电感L1的电感量较小，电路原理如***1所示。由于电容器上电压不能跃变，在DC/DC变换器插入机架上电之初，滤波电容电压几乎为零，等效为输出端短路，输入浪涌电流远高于整流器工作时的电流。如***2所示。如果电源内阻比较小，容量为470μF滤波电容，第一个电流峰值会超过50A，为正常工作电流峰值的数倍。
浪涌电流会造成48V直流母线电压波形跌落，供电质量变得很差，并接在母线上的同坐设备会受到影响，而且会使保护电路动作；为避免浪涌电流冲击DC/DC变换器的输入熔断器，可以选用更高电流容量的熔断器，但会出现过载时熔断器不可以熔断，从而起不到保护DC/DC变换器及其他电电路的现象；上电浪涌电流过高对DC/DC变换器和48V直流母线会造成破坏。因此，必须限制电容滤波的整流器输入浪涌电流。
2 上电浪涌电流的限制
限制上电浪涌电流最有效的方法是，在48V直流母线与滤波电容器之间加一负温度系数热敏电阻（NTC），如***3所示。为了限制上电浪涌电流，利用负温度系数热敏电阻，来减小NTC上的损耗，但是存在问题，因为NTC的初始温度和在环境温度会影响上电浪涌电流的性能。在彩色电视机和显示器上，采用串一限流电阻来限制上电浪涌电流，电路如***4所示。最常见的应用是彩色电视机，这种方法的简单，可靠性高，工作境温度范围要求比较宽，缺点是限流电阻上有损耗，电源效率降低了。事实上DC/DC变换器因为输入电压较低（48V），输入电流较大，当DC/DC变换器达到工作稳态后，限流电阻已经不起限流作用，起到发热、消耗功率的负作用，因此，DC/DC变换器的功率较大时，采用上电后，延时一段时间，然后用一机械触点短路限流电阻，如***5所示。这种限制上电浪涌电流方式性能虽好，但占用体积较大，电路较复杂。为使应用这种抑制上电浪涌电流方式，象仅仅串限流电阻一样方便，本文推出DC/DC变换器上电浪涌电流抑制模块。
3 上电浪涌抑制模块
将功率电子开关-MOSFET与控制电路封装在一个相对很小的模块（如500W以下为25mm×25mm×11mm）中，引出3个引脚，外接电路如***6所示。DC/DC变换器上电后最初一段时间，外接限流电阻抑制上电浪涌电流，上电浪涌电流结束后，模块导通将限流电阻短路，上电浪涌电流峰值被有效抑制。
上电浪涌电流抑制模块的工作原理：
***7是N沟道场效应管的漏极特性曲线，曲线分为三个部分，夹断区、恒流区、可变电阻区。在可变电阻区时，ID与VDS的几乎成线性比例，其变化值受VGS控制，而D、S间的电阻为线型变化。使场效应管在可变电阻区工作一段时间，可以除浪涌电流。
浪涌电流篇3
关键词：浪涌保护器；防雷；应用
中***分类号： O434 文献标识码： A
1.浪涌产生的原因及防护
浪涌也叫突波，就是超出正常电压的瞬间过电压。供电系统的浪涌来源分为外部(雷电原因)和内部（电器操作过电压）。
目前水泥生产线中的建筑物，一般属于第三类防雷建筑物，直接雷防护、屏蔽和隔离、合理布线、等电位连接和公共接地在水泥生产线供配电中一般都得到的有效设计和应用，而由于GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》没有强制性的规定一定窑使用浪涌保护器，因此在设计中安装使用浪涌保护器这一措施常常得不到重视，甚至被忽略。但是在GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》明确指出了浪涌保护器的使用范围，和各级使用时应满足的雷电电流，因此，一个完整的防雷设计，浪涌保护器的使用必不可少。
2．浪涌保护器
浪涌保护器（SPD）是用来限制瞬态过电压及泄放相应瞬态过电流，保护电子电气设备安全的装置，它实际上是一种等电位连接器，在雷电和浪涌冲击的瞬间实现均压或者相互等电位，从而避免系统内有害的瞬时电位差，起到防护冲击、保护系统的作用。
浪涌保护器一般根据其应用的系统电压等级的不同，可以分为电源浪涌保护器和信号浪涌保护器。电源浪涌保护器主要应用于生产设备的供配电系统，而信号浪涌保护器一般应用于仪表、DCS控制系统等。
3．应用实例
以国内某3000t/d水泥熟料生产线为例，其供配电状况如下，35KV电压进线，总降由当地供电部门设计，各开关站10kV电压进线，下设原料、生料磨、窑头三个开关站，每个开关站设有若干配电柜、仪表柜、DCS控制柜（UPS电源供电），中控室设有工程师站1个、操作员站4个、工业电视看火、***扫描等计算机。根据以上配电情况，参照防雷设计规范中分区要求，我们将生产线浪涌保护设计成二级保护。
首先，在在 LPZ0与 LPZ1区的界面处，即各个车间电气室变压器的低压侧，安装三相电压开关型电源浪涌保护器，也就是在低压380V的进线柜内安装，其雷电流容量不应低于60KA，每一相能够承受最大冲击容量应不小于100 kA,要求的限制电压应为1500V，一旦系统发生雷击或者雷电感应大电流，可将大量浪涌电流分流到大地。第一级电源防雷器可防范10/350μs、100KA的雷电波，达到规定的最高防护标准。
仅靠第一级防护并不能完全保护配电系统内部的所有元器件，因此，我们在LPZ 2和更高区的界面处，即低压专用设备配电柜的进线端安装第二级浪涌保护器，第二级电源浪涌保护器采用C类保护器进行相―中、相―地以及中―地的全模式保护，例如在软启动、变频器、仪表柜以及有些设备自带控制箱的进线端，我们安装限压型浪涌保护器。其雷电流容量不应低于20KA，每一相能够承受最大冲击容量应不小于45 kA,要求的限制电压应为1200V，第二级防护完成，一般所有配电设备的保护就完全了。
此外，对于DCS控制柜、中控电脑等使用整流电源的通讯设备，我们一般除了在220V电源进线处安装电源浪涌保护器外，我们针对雷电电磁脉冲可能对系统产生的破坏性影响，我们在直流24V电源的出线端，我们还安装了信号浪涌保护器，避免雷电浪涌电流对信号模块的破坏。主要技术参数为：雷电通流容量大于或等于10KA(8/20μs)；残压峰值不大于600V；响应时间不大于1ns。
4．综述
浪涌电流篇4
关键词：机载电子设备；雷电防护；浪涌保护
中***分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）29-0235-03
机载电子设备由于在空中执行任务的时间长、所处的地理位置高等特点，导致机载电子设备遭受雷电危害的概率大大增加。机载电子设备由于安装在设备舱内，一般不会遭受直击雷，大部分危害来自于感应雷。感应雷可在机载电子设备的电源线、信号线上感应出过电压、过电流，由于其瞬变时间极短，所以具有很强的破坏性。感应雷产生的感应电磁脉冲可干扰数据通信，甚至影响电子设备的性能、寿命或直接损毁，因此雷电防护设计已经成为机载电子设备设计的一个重要组成部分。
1雷电防护要求
雷电防护是新品研制的一项重要指标，应作出详细的计划与安排，必须根据自身的特点采取适当的防护措施，尽可能减少雷电对机载电子设备的危害。国外标准主要包括美国宇航工业推荐标准《SAE ARP5412飞机雷电环境和相关试验波形》、《sAE ARP5414飞机雷电分区》和《sAE ARP5416飞机雷电试验方法》等。国内***用飞机雷电防护要求《G***2639-1996***用飞机雷电防护》，雷电防护鉴定试验标准包括《G***3567-99***用飞机雷电防护鉴定试验方法》和《HB6129-87飞机雷电防护要求及试验方法》。
2雷电防护措施
雷防护的目的是减少雷电对机载电子设备的损害，雷电防护的主要措施有以下几项。
2.1接地
接地是雷电防护的基础，它的目的是雷电流通过低阻抗接地系统向大地释放，从而保护电子设备和人员的安全。雷电的破坏作用主要是雷电流引起的，雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流。要想达到良好的防雷效果，接地电阻必须越小越好。良好的接地是防雷成功的重要保证之一。
2.2屏蔽
屏蔽的主要作用是减少电磁干扰。机载电子设备设计一个金属外壳，并且有效接地，使其发挥一定的屏蔽作用。同时将信号线、电源线采用屏蔽电缆或穿金属管屏蔽，同时需要沿线路多点接地。
2.3等电位联接
等电位联接就是将设备舱内各种电子设备搭接起来，让设备之间的电位相等或相近，从而消除或减少设备间电位差引起的破坏。
2.4浪涌保护
浪涌保护是雷电防护的最后一道防护墙，它主要是防止雷电波从信号线、电源线入侵造成各设备的损坏。在进入机载电子设备的信号线、电源线上加装相应的浪涌保护器，提供瞬间浪涌回路，将浪涌能量导人参考地，将线路上的电压箝制在安全范围内，从而起到保护机载电子设备的作用。
3雷电防护器件选用
为了避免雷电产生的浪涌电压损害电子设备，需要将浪涌电压控制在一定的范围内。浪涌器件工作的基本原理是，当它的两端经受瞬间的高能量冲击时能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，吸收瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击，从而使后级电子设备可靠工作。常用的浪涌器件有气体放电管、压敏电阻、TVS管等器件。根据不同的应用场景选用不同的浪涌器件及他们的组合电路，浪涌器件选用注意事项如下：
3.1响应时间
响应时间就是当过电压出现时，浪涌保护器件由高阻态变为导通状态，高峰值脉冲电流通过的时间一般称的响应时间。同样，当过电压消失时，保护元件应从低电阻导体迅速变为高阻值绝缘体。响应时间反映了电压保护元件对于快速脉冲的响应能力，在实际应用中只有响应时间小于线路过电压的上升时间，才可具有过电压抑制功能。同时对于高频信号，只有快速地恢复状态，才能保证线路信号的接收与传输的效率，所以高频信号需要选择响应时间短的器件。
3.2最小击穿电压
最小击穿电压是1mA电流流过浪涌保护器件时，相加在器件两端的电压值。为了保证电路在正常的工作范围内，最小击穿电压必须大于被保护电路的最大额定工作电压。
3.3最大箝位电压
峰值电流流过浪涌保护器件时，其两极的最大峰值电压为最大钳位电压。为了良好的保证被保护电路不受损害，选择的浪涌保护器件的最大限制电压，一定要小于电路的耐压水平。
3.4通流容量
通流容量是指在规定的条件下，允许通过的最大峰值电流值。在实际应用中，浪涌保护期间所吸收的浪涌电流应大于产品的最大通流量，所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量，从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些。
3.5使用寿命
浪涌保护器件的使用寿命是有限的，在一定峰值电流的浪涌电流冲击下，只能动作有限次，而且每次动作后，性能都会下降。所以，对于这些器件一定要查看厂家提供的相关的寿命曲线***，使器件有足够的峰值电流裕量，保证器件有足够多的动作次数。
4雷电防护设计
4.1接地设计
在机载电子设备的机箱外壳上设计接地点，安装接地端子，便于和飞机地连接。尽可能降低接地线的高频阻抗，选用宽厚、扁平的导线。机箱内部的零部件采用导电氧化处理，降低接触面的阻抗，提供一个低阻抗接地系统。
4.2屏蔽设计
采取电磁滤波、抑制辐射源、切断传播途径等措施，来提高设备的电磁屏蔽性能，减小电磁干扰。在机箱上安装了电源滤波器，电连接器进入机架后先通过滤波器进行滤波，提高了电磁兼容性能；在箱盖板与箱体间设计低电阻的导电密封材料进行密封，减少对内的电磁干扰及对外的电磁辐射；对于机箱上的风孔可以采用蜂窝状屏蔽网或者采用小孔阵列，既可以保证通风也可以屏蔽；采用带有滤波功能的航空连接器，切断传导途径。
4.3浪涌保护设计
在接口电路中增加浪涌保护电路。根据不同的信号类型，电平幅值，通信速率采用不同的浪涌保护器件或者组合电路，常用的方法是将浪涌器件和被保护信号并联，将器件放置在靠近信号人口的位置，保护后级电路在雷电环境下的安全。
5雷电防护验证
雷电防护措施的可靠性、有效性应通过试验来验证。国内***用飞机雷电防护试验方法、试验条件和过程执行主要参考《G***3567-1999***用飞机雷电防护鉴定试验方法》，《HB6129-87飞机雷电防护要求及试验方法》进行。
5.1验证流程
雷电防护设计是一个不断验证改进的过程，基本的验证流程如***1所示。
5.2雷电试验
以某型核心处理机为例，在实验室条件下进行雷电间接效应模拟试验，根据系统要求确定试验方法、试验波形和电平参数，具体见表1～表4所示。
试验结论：核心处理平台在雷电试验的过程中功能正常、性能稳定，通过了雷电试验的考核，达到了系统雷电防护的要求。
浪涌电流篇5
关键词:石油化工;电气设备;浪涌保护装置
1浪涌保护器简介
浪涌的含义就是在瞬间出现了超出平常的稳定值的峰值，而其主要出现在电力系统中，有浪涌电压和浪涌电流两种，这种现象一旦发生，就会对很多电气设备和连接起来的线路造成很大的损伤，会导致供电系统出现很大的故障和事故，为了保护设备的稳定安全，通常会使用浪涌保护器这种装置来加强防御和抵抗能力，而根据产生浪涌的原因来分析，该装置要很好的防雷抗雷的功效，这主要是浪涌的外部来源，而内部来源在于很多电气设备在启动或者关闭时产生的瞬时高压，或者出现故障时诱发的。总之，保护装置能够对上述原因所产生的电涌进行有效的防护，尤其对于石油化工工业来说会更加适合，而且具备多种保护模式，企业可以根据实际需求来选择最恰当的模式，维持生产和经营的安全稳定。因为有雷电灾害天气而产生浪涌的这个原因，所以保护器又可以叫做避雷器，这种装置最开始就是为了防止由于雷击造成的设备损伤和危害而出现的，保护绝缘装置和输电线路免受雷击伤害，经过多年的发展，不同的避雷器都发挥了起重要的作用，在当今供电系统愈加复杂的情况下，现代用于高压浪涌的保护装置已经得到了广泛的应用，它可以针对不同原因和情况下造成的电涌实施相应的保护，尤其是针对由于系统操作失误造成的瞬时高压问题具有良好的保护效果。
2石油化工行业中浪涌保护器的分类
在石油化工行业内部的供电系统中所使用的浪涌保护器主要分为两大类型，按照不同的依据和实际使用情况，可以保护石化产业生产和经营过程中所使用的电气设备的安全与稳定。
2．1按照不同的工作机理来划分，包括电压开关型、组合型和限压型(1)电压的开关型保护装置，是在没有产生瞬间的高压国电状态下呈现出高阻抗的一种装置，一旦遭到雷击而导致的浪涌现象出现，电压会在瞬间超过额定电压达到一个峰值，装置就会迅速做出应有的反应，高阻抗就会迅速转化为低阻抗，供高压下的电流顺畅的通过，达到分流减轻供电系统压力的目的。(2)限压型保护装置的正常状态与开关型相同，保持着高阻抗的电流通过状态，与开关型不同之处在于其响应瞬时高压的过程中，阻抗的变化过程是逐渐降低的，随着不断减小的阻抗，引导高压电流通过。(3)组合型保护装置就是将开关型以及限压型的构件和设备组装结合在一起使用，这种组合的模式能够适应多种电涌的状况，可以根据电压的特性来选择保护的装置。
2．2按照具体用途来划分，包括电源线路以及信号线路这两种保护装置(1)电源线路中的保护装置能够将瞬时产生的巨大电压下的电流通过分级分流的方式来减轻对设备造成的损害，也降低了供电的风险系数，其分为多级保护装置，形成梯级分配受到的浪涌高压负荷，将巨大的能量分级释放，达到稳定安全的保护效果。(2)信号线路中的保护装置其本质就是一种信号避雷设备，是用来防止雷电形成的雷电波通过信号线路的前端对设备形成损害。
3石油化工行业中浪涌保护器的应用
石化工业生产和操作的安全性是经营的首要任务和必要保障，供电设备的安全性就是其中关键的环节，形成良好的防护举措和系统不但可以加强生产安全与稳定性，而且还可以保护好大量的电器设备能够持续的运转，减少企业和整个行业内部的经济损失，避免了很多重大事故出现，浪涌保护装置的应用发挥了极大的作用，下面就着重的探讨保护装置在石化产业中的具体用途和注意事项。(1)浪涌保护的模式有很多种，针对石化产业的供电系统的具体特点来科学合理的选择不同的保护模式是最佳的做法，主要采用的是七、十等保护模式，但是我们也要注意它们自身存在的不足和缺陷，在使用时要注意关注和弥补缺陷，完善保护措施。(2)电气设备的布局和位置，是保护装置安放的重要依据和参照，只有合理的分析最佳的保护装置的安装位置，才能更好的发挥保护功能。(3)对于石油化工行业中，为保护电器设备的安全运行，可以安装浪涌保护器来减少浪涌对低压电器系统的危害，我们可以采用级间配合分析来安装浪涌保护器，确保设备的正常运行。在对石油化工行业进行浪涌保护器SPD的级间配合时，为确保低压配电设备的安全，可以采用多级保护的措施来减少感应雷、雷击等造成的危害。在实际的安装中，可以在不同地方对浪涌保护器分别进行安装，这样就可以防止电力经过时对电器设备造成的损伤和破坏，也就是说在大量电源通过安装有浪涌保护器的位置，电流在经过第一级的时候就会被大量的释放，以此类推电流经过第二级以及第三级的时候也会被其释放。因此在实际的浪涌保护器安装中应该确保各级之间的有效配合，保证各级之间对电流的有效释放，提高石油化工行业中电气设备的工作效率。
4结语
由上可知，在石油化工行业中电气设备的应用，提高了工作的效益，同时也给工作中的安全保护提出了更高的要求，浪涌保护器的出现，正是为了应对雷电、感应雷、电池脉冲等危害的有效武器。
参考文献:
［1］高云鹏，章程，飞，张华斌，朱斌，曹伟，费枫．浪涌保护器两端引线长度及线径问题的探讨［J］．低压电器，2011(13)．
浪涌电流篇6
1浪涌试验介绍
浪涌测试作为EMC（电磁兼容）抗扰度测试的一个重要项目，主要是测试待测设备在实际使用过程中受到浪涌电压的冲击后损坏和设备性能下降的程度。浪涌电压干扰可以由自然界的雷击、设备电源系统的电路变化、或其他一些意外事件（如电线杆意外被车撞倒导致的电压剧烈变化）所产生。其中自然界的雷击是众多原因中最为主要的，而雷击又是自然界一个极为普通的物理现象。因此，浪涌电压干扰是一项频繁出现的，而且会对设备产生严重影响的干扰。浪涌电压干扰的干扰方式主要有两种。第一种方式经过用电设备的供电系统将浪涌干扰施加在设备上，这个方式也是浪涌干扰最为主要的干扰途径，它可以干扰到所有的连接到电源系统的用电设备。第二种方式是通过设备的电话线、电缆或天线等与室外环境有直接或间接相连的互连线缆，将干扰信号施加在设备上。浪涌抗扰度测试就是一项为了检测设备在遇到这些浪涌干扰信号时的工作情况而进行的测试，也就是使浪涌干扰信号通过上述两种方法来干扰待测设备。标准IEC61000-4-5就是为了标准化浪涌抗扰度测试而制定的，该项标准规定了设备的浪涌抗扰度测试方法及其测试等级。标准中根据雷击干扰的两种不同途径分别给出了测试规范。本文对浪涌干扰通过互连线发生作用的情况进行探讨。标准IEC61000-4-5：2005中描述了两种不同的波形发生器，一种是雷击在电源线上感应产生的1.2/50μs混合波发生器；另一种是针对互连线的浪涌波形发生器—10/700μs混合波发生器。互联线浪涌测试中常常用到的是第二种发生器，***1、***2、***3给出了10/700μs混合波
2.发生器的线路简***及其在开路电压和短路电路情况下的波形定义。Rs=50Ω，Cs=0.2μF。发生器提供电压和电流两种波形，其开路电压波形前沿为10μs±30%，半峰值时间为700μs±20%；其短路电流波形前沿为5μs±20%，半峰值时间为320μs±20%。对于非屏蔽不对称互连线，例如RS232互连线，应优先采取电容耦合。对于电容耦合不能使用的场合（例如电容连接到EUT会引起功能方面的问题），应当采用箝位耦合方式和气体放电管耦合方式。对于非屏蔽对称互连线，例如RS422互连线以及RJ45互连线（网线），则在去耦网络中可以使用电流补偿电感。耦合电容会对线路的功能造成影响，电容器就不能使用了，而采用相应的箝位耦合方式和气体放电管耦合方式。当线路有较高的信号传输速率（大于100kHz）时，由于物理结构的原因，大多数耦合/去耦网络在频率达到时是受到限制的，在这种情况下，将没有合适的耦合/去耦网络可供商业应用。此时，卸掉通信线，对于某些特定样品，可以考虑在其内部关断或松开通信端口，不经过耦合/去耦网络，而将浪涌直接加到通信端口上。在这个试验中，被测设备的功能应当保持，在浪涌试验结束后，再重新测试该端口的功能。对于屏蔽线进行试验，这种耦合/去耦网络将不再适用，这时可依照接地情况分为两种。当待测样品互连线两端都有接地时，则直接将浪涌信号直接施加在它的屏蔽层上；如果待测样品互连线只有一端接地，则浪涌施加在待测样品的测试端口，适用于使用单层或多层屏蔽电缆的设备。对于没有金属外壳的待测样品则浪涌信号直接施加在屏蔽线外壳上。
浪涌电流篇7
关键词：电涌保护器，过电压，浪涌，能量配合
0 引言
电涌电涌保护器（以下简称SPD）是用以防护电子设备遭受雷电过电压的有效手段，《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）要求在建筑物内系统安装SPD来限制瞬态过电压及泄放相应的瞬态过电流。按工作原理分，SPD分为开关型、限压型和组合型，开关型特点是通流量大，漏流小，缺点是反应时间慢，有跟随电流，残压高；限压型特点是残压低，动作精度高，反应时间快，缺点是老化速度较快。一般电源线路综合防雷中，将开关型和限压型保护器组合使用，分级泄流。
1 电源保护器的选取
目前浪涌保护器市场还不是很规范，很难发现那些性能不符合规范要求的产品，这些产品的使用不仅不能起到保护作用，甚至可能导致设备的重大损坏。首先，选用的产品应符合GB18802.1和GB/T18802.21标准的要求，经国家认可的检测实验室检测并出具检测报告；其次需要关注SPD的一些重要参数，如工作电压、最大持续工作电压UC、标称放电电流In、最大放电电流Imax及残压等，根据保护设备参数选取适配的SPD产品；最后，在运输过程中，可能由于气温高、外力撞击等因素，导致热脱扣装置的误动作等损坏，所以安装之前应对SPD做一些基本检查。
2 安装位置的选择
可见，安装位置离被保护设备越近，防浪涌效果越好。
采用多级SPD组合能够最大限度的将雷击产生的过电流、过电压抑制在较低的水平。一般情况下，在LPZO区与LPZ1区应安装符合10/350μs波形浪涌电流试验的SPD，泄放大部分雷电流，UP应不大于2.5kV；在LPZ1区与LPZ2区交界处，安装符合8/20μs波形浪涌电流试验的SPD，进一步降低过电压至设备耐受能力以下，UP在约2.0kV；在重要的终端设备处安装符合8/20μs波形浪涌电流试验的SPD，UP应低于电子信息设备能承受的冲击电压的水平。根据不同的电源系统接地型式，选择SPD的安装位置，通常情况，三相TN-S、TN-C-S、TT系统，在漏电保护器之后安装4级模块保护器，三相TT系统在漏电保护器之前选择3P+1（N-PE）模块保护器【1】。
3 安装工艺与能量配合
由于SPD的响应时间不同，当雷电高电压脉冲沿电源线路入侵时，为了保证各级SPD都能启动，分级泄放雷电流，避免SPD之间出现盲点，根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）要求“当电压开关型SPD至限压型SPD之间的线路长度小于10m、限压型SPD之间的线路长度小于5m时，在两级SPD之间应加装退藕装置”，当线路距离难以满足要求时，需要在SPD之间利用退藕元件的延时、滤波等特性来等效线路距离，也可将线路绕圈来增加长度。
为了保证浪涌能通过接地线顺利导入接地系统，根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）要求，连接导线最小截收面积宜符合下表要求：
表1.1 浪涌保护器连接导线最小截面积
当SPD导通放电时，被保护设备上电压为SPD残压加上其接线上的电压降，为了减小电压降，SPD连接导线应短、粗、直，长度不宜超过0.5m，接地导线过长时，可就近接至配电箱金属柜体，如受环境限制，长度可适当放宽，但是导线截面积必须加大。SPD的接线方式宜采用“凯文”接法，减小设备两端的电涌电压，进出线可使用塑料绑扎带固定在一起，抵消线路间的感应，线路也显得整洁、美观。
5 与空开的配合使用
开关型SPD的放电间隙受雷击导通放电后，如发生故障，不能及时灭弧，跟随续流可导致线路故障；限压型SPD为压敏电阻器件，正常情况漏流很小，长期的使用，压敏元器件的老化、劣化等原因造成漏流变大，此外漏流也会随着雷击次数的增加而增大，造成内部短路。为防止SPD本身出现短路击穿或工频续流等情况造成电源线路跳闸，其前段必须串联熔断器或断路器等保护装置。
6 后期检查与维护
实际使用中，大部分SPD在安装之后处于无人管理的状态，在遭受雷击后可能损坏，元器件老化、劣化的加速，以及由于生产工艺、材料的原因，元器件的发热变形导致热脱扣装置失效等原因，使得SPD可能成为定时炸弹。建议每年都要由有资质的单位对SPD进行安全检查，特别是雷雨季节过后，及时排除故障隐患，在无人值守的地方，可安装声、光报警浪涌保护器，一经损坏可及时发现。
7 结语
SPD作用的发挥建立在正确的选择与安装，后期到位的检查与维护同样重要。SPD只是雷电浪涌的保护措施之一，并非所有的配电箱都必须安装，应根据设备的位置、重要性、经济条件等因素综合考虑，可进行雷电灾害风险评估或按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质计算确定设备的雷电防护等级和各级SPD的通流量，避免浪费。
参考文献
浪涌电流篇8
[关键词]防雷技术设备防雷感应雷的防护差模及共模浪涌的防护。
[编者按]从某种意义上讲，通信网络运营绝对是个“靠天吃饭”的行当――尤其是遭遇强雷暴天气时，位于户外的传输线缆、无线基站和交接箱等部分，都会遭遇“被雷一下”的问题。对于有线网络而言，随着运营市场化、服务规范化和管理精细化的程度不断加深，以及业务线的不断延展，对无间断持续服务能力提出了严苛的要求，如何有效预防雷电对网络造成的破坏，不但是个安全问题，更是一个业务问题、经济问题在本期的专题中，来自保定及南京的作者结合当地实践经验，在分析雷电损害形成原因的基础上，对各种防雷技术及实际效果进行了深入探讨，希望能为您的日常工作带来有益参考。热忱欢迎您的实践经验，来稿请发。
对于有线网络来说，对于雷电的防护，不仅要做到遭遇强雷电时自身不受损伤，更重要的是保证网络信号不中断。在2008年以前，保定有线网每次遭遇强雷暴天气时，均会出现大量放大器停止工作的现象，最严重时达到500余台，如何有效避免雷电对有线网络正常运行造成的影响，成为保定有线面临的突出问题。为此，从2008年8月开始，保定经过深入研究及全面测试，出台了解决此问题的防雷技术方案。截至目前，该方案已经过两次强雷暴天气的检验，有效避免了有线电视网络因受雷电影响而中断信号的现象。
重点与难点
1 防护重点：感应雷
造成灾害的雷电主要有直击雷及感应雷两种形式，其中感应型雷电会对有线电视网络构成威胁及损害。
直击雷是指网络设备或线路成为雷暴的放电回路，带电云团直接通过它们放电，但这种情况对于有线电视网络来说极其罕见，尤其在城市中几乎不可能遇到。这主要是因为，城市中众多的建筑及很多设施均远高于有线电视线路及设备，其构成了有线电视网络的保护屏障，能有效避免有线电视网络遭遇雷电直击。在野外或山区，失去建筑、植物及其他设施保护的有线电视网络有可能会遭遇直击雷的损害，但相对于感应雷电来说，其几率要低得多，一般来说概率小于1％。其主要是由于带电云团只有通过有线电视线路或设备对地放电才会形成直击雷，而大约有95％的雷电是云间放电，剩下5％的云地放电，在位置及高度上要与有线电视网络或其设备巧合，显然几率非常低。防止直击雷的方式主要包括加装避雷针或避雷线，避雷线是指在有线电视线路上方架设类似于高压输电线路上方的避雷线，并对其进行有效接地，此问题不是本文的论述重点，不予详述。
感应雷是雷暴产生的电磁场在传播途中遇到有线电视线路或设备时产生的感应电流及电压。这种感应电流及电压的强弱与雷暴的强弱及雷暴与线路或设备的距离有关，同时无论云间放电还是云地放电，均会在有线电视线路及设备上产生感应电流和电压。据气象专家介绍，由于气候及环境的变化，近年来雷暴的密度及强度均呈显著提高的趋势，因雷暴形成的电磁场非常强，能在有线电视线路及设备上产生很高的感应电压和电流。因此，如何避免感应雷对有线电视线路及设备带来的危害，是有线电视网络防雷的重点及难点。
2 防护难点：由供电线路引入的感应雷
由雷电引起，在有线电视网络和设备内产生感应电流和感应电压有两个途径：一是射频信号传输途径，如电缆和各种设备的信号通道；二是由供电线路引入。其中，防止供电线路中的雷电感应电压施加到设备内部电路上对设备造成的损伤，是有线电视网络设备防雷的重点及难点。
由于有线电视信号采用非平衡传输，电缆的屏蔽层、设备及器件的外壳既是外导体，也是信号通道的组成部分，因此，当电缆屏蔽层、设备及器件的外壳产生的感应电压超过一定数值后，就会损伤设备的元件和电路。另外，由于电缆的屏蔽网、设备及器件的外壳，能有效屏蔽雷暴形成的电磁场进入内导体或内部电路，因此有线电视网络设备及器件遭雷击损坏，并不是由于雷暴电磁场穿透屏蔽，在内导体或内部电路上形成高感应电流及电压引起的，而是由于在外导体上产生了较高的感应电压，而良好的接地则可避免在外导体上形成高电压。因此，根据网络所处的环境，对外导体进行规范接地，在少数受雷电威胁较大的区域，提高接地密度，不但是避免有线电视网络受雷暴影响的有效措施，而且也是将感应电流及时泄掉的根本之法。另外还可以采用一些补充手段，如在设备及器件的内外导体间增加隔离电容。因为雷电的频谱能量主要集中在100～200kHz范围内，远低于有线电视5MHz的信号频率，因此隔离电容可有效阻止外导体产生的感应电压施加到内部电路上。
但当外导体的感应电压超过电容的耐受值之后，电容就会被击穿，进而对设备造成损害，因此这种将感应电压堵在外面的办法，只是防雷措施中一个辅助的办法。笔者认为，在确认接地良好的前提下，仍不能有效避免器件或设备损坏时，可将后者作为前者的补充，但不能本末倒置或舍本求末。
保定几年的调查数据显示，受雷电影响而停止工作的网络设备全部是电源部分受损，其中较轻的为保险管烧断，较重的则是电源板损坏，极少数信号通道受损的设备也伴随着电源板损坏。而无论电源受损的情况如何，均会造成网络停止工作，因此对以上三种现象我们必须一视同仁，应通过必要的技术手段予以有效避免。需要注意的是，网络中有源设备的接地，并不能直接将电力线路中强大的感应雷电电流泄掉，甚至可以说对其毫无作用，即单靠加强接地，并不能提高网络设备对感应雷的防护能力。因此，如何有效避免电力线中的感应雷对网络设备正常工作造成影响，是有线电视网络防止受雷电影响的难点。
防护性能需求分析
1 有线网络基本处于雷暴威协性最大的区域
在ICE61312《雷电电磁脉冲的防护》中，将雷电威胁的区域划分为4个等级。其中，受威胁性最大的暴露区域为LPZO区，建筑物外部很少遭到直接雷击但本区电磁场没有衰减的防护区域称为LPZOB区。根据以上定义。有线电视网络设备几乎均处于LPZOB区域。这里需要注意的是，某些有线设备虽然安装在室内，但只要其供电线路直接从室外引入，且供电线路自室外至设备间没有安装SPD(防雷保护器)，也应看作是处于LPZOB区。
2 差模、共模浪涌的防护同等重要
供电线路中的浪涌电压有两种模式：在其相一相和线一线之间的浪涌电压被称作是差模浪涌，在相一地和线一地之间的浪涌电压被称作是共模浪涌。由于电力线相一相及相一线之间的距离很近，甚至会紧紧并靠在一起，中间只有绝缘层相隔，受雷暴电磁场感应，在供电线路各条线上形成浪涌电压的相位及幅度差异很小，因此，供电线路中由雷暴引起的浪涌基本上均是共模浪涌。 但笔者经过进一步思考后发现，实际情况并不完全如此：由于各相、线之间的负载不平衡，随着雷电浪涌***路中的传播，相一相和相一线间浪涌电压的差异也会越来越大，即差模成份越来越大，尤其是对单相用电设备来说此现象更加突出，原因是在单相电供电回路中，其中的一条是直接与大地相连的中性线，其与相线相比，两者与大地之间的负载极不平衡。因此，对单相用电设备来说，差模及共模浪涌的防护同等重要。
3 防护标准分析
鉴于有线网络均处于雷电威胁区的现状，决定了有线设备对感应雷电应具备很强的防护能力，同时，有线的网络特点决定了其防护最终目标为：遇有强雷暴时有线有源设备能正常运行。我们发现目前尚没有国家及行业标准对相关问题给出具体规定，在有关防雷的各项标准中，只有原信息产业部颁发的YD/T1492-2006《通信局(站)在用防雷系统的技术要求和检测方法》可以借鉴。该标准附录c中规定：“各类通信设备应具有一定的雷电过电压抗扰度要求，根据需要通过抽测网上运营设备的抗扰度水平，掌握通信局站防御雷电的整体综合安全指标。”其中，对接入网及传输设备的交流电源接口规定见表1。
该标准给定的通信设备抗扰度测试方法如***1。
由YD／T1492-2006得知，通信行业接入网及传输设备对浪涌的防护水平要求高于6kV，且要求在规定浪涌电压的冲击下，设备不产生损害或出现其他紊乱，如保护器件的误动作等。显然有线电视网络设备要高于通信局(站)内的通信接入网和传输设备，因此其防护标准也应高于6kV，根据保定的实践应达到10kV(注：保定相关测试均在北京雷电防护装置测试中心进行)。
4 现有的常规设备防护性能不理想
目前的有线电视网络有源设备采用的均是开关电源，由于缺少了串联稳压电源中的变压器，因此抗浪涌能力非常差。保定的实际应用证明，不但雷电会引涌，日常停电、来电、大负荷设备的开关等，均会在电网中产生浪涌，对网络设备的正常工作造成影响。而早期的网络设备(主要是放大器)一旦遇到雷雨天气则会发生大量的电源板损坏，那时设备自身的防护措施为：在电源保险管后的220V相线及中性线间跨接一只门限电压为600V的气体放电管。
笔者认为，在设备拥有保护措施的情况下，仍发生电源板损坏有以下几方面的原因：首先，SPD后面的电路抗浪涌电压值为600V(厂家提供)，超过此值后，电源板就有可能损坏；其次，气体放电管反应较慢，在其导通之前，过电压已导致后面的电路损坏；第三，保护措施对共模浪涌不起作用，而供电线路中的雷电感应主要以共模为主，即使在单相供电系统中，其共模成份也占主流。厂家应保定要求对电路进行改进后，烧坏电源板的现象降低到3％(在受影响设备中的比例)，但改进后，烧断保险管的现象仍大量存在，通过对改进后的设备进行测试(早期设备已无样品)，结果触目惊心：当测试电流为120A(8/20μs波形)时，首次出现烧断保险管现象，表明回路电压已超过SPD组件的门限电压；更换保险管后，其防护能力更降至100A以下。测试中心的专家研究分析后认为，面对如此之低的防护能力，再测下去已毫无意义，因此，没有测得该产品的真实抗压数据。***2为厂家提供的设备雷电防护原理***，其他厂家的产品在原理上基本与其相同。下面，笔者就依此对开关电源型网络设备的抗压保护特性进行分析。
从***2中可以看出，防浪涌保护电路由两级组成：第一级对共模浪涌的保护电压为900V(DRI+RVl或DR2+RV1)，对差模浪涌的保护电压为1200V(DRI+DR2)；第二级中，T1对共模浪涌起阻碍作用，c2和c3起泄流作用，RV2对差模的保护电压为300V(这与我们的测试结果相吻合)。理论上这种两级保护电路基本能有效保护后面的电路免遭浪涌电压损害，但是，从实际应用角度，这种模式却存在着致命的缺陷：首先，无论是出现共模还是差模浪涌，只要SPD导通，前面的保险管就会被烧断，导致设备停止运行，尤其是第二级保护电路中的RV2对差模浪涌的保护电压只有300V，当来自供电线路的差模浪涌超过此值后，RV2会导通烧断前面的保险管；其次，***2中的DR1及DR2两只气体放电(***中符号为瞬态抑制二极管)反应速度慢，T1又太小，当共模浪涌来临时，在保险管被烧断之前，后面电路可能已被损坏。保定的情况为，当出现强雷暴天气时，总会有10～20台设备的电源板损坏，一般情况均是其是保险管被烧断。
技术措施及性能分析
1 先堵后限是最佳方式
防雷采用的是均衡原则，即通过阻碍、泄流(限压)两种基本方法或混合运用这两种方法，避免在设备相关端口上出现过压现象。针对有线遇到的问题，不能采用单一的泄流方式，而阻碍方式的原理为依靠串接感性器件来阻挡雷暴感应电流的通过，单一采用阻碍方法就可大大提高网络设备对供电线路中雷电浪涌的防护能力。如果在感性器件后面并接限压型SPD，则防护能力会更强，可将感性器件后面的电压限制在设备所能承受的范围内。另外，由于所加感性器件对雷电脉冲呈高阻，所以，当雷电浪涌来临时，限压型SPD所释放的电流也会大大降低(测试数据显示，能降低一个数量级)，从而有效避免烧断保险的现象发生。
需要说明的是，这里所论述的先堵后限，与前面介绍的信号通道的防护要以泄为本并不矛盾。这里的先堵，是为了避免供电线路中的感应雷电脉冲进入设备；前面论述的以泄为本，则是为了避免在信号通道的外导体上产生高电压，根本目的均是为了避免在设备上出现高电压，因两者防护的对象不同，因此采用的方法也有所不同。
2 感性器件的选择
由于差模电感只对差模浪涌起作用，因此不予考虑；共模电感理论上只对共模浪涌起作用，但因存在漏磁。对差模浪涌也能起到一定防护作用，可作为一个选项；共模电感的漏磁越大，对差模浪涌的防护作用也就越大，但对共模浪涌发挥的作用会相对减小，考虑单相用电设备对共模及差模浪涌的防护能力要求基本一致，因此应选择对共模及差模浪涌感抗基本一致的共模电感；50Hz电源变压器除对差模浪涌有较强的抑制作用外，还能够完全阻断共模浪涌，主要是由于共模浪涌在变压器输入端没有电位差，形不成初级电流，因此次级也就不会存在感应电流。结论：对于感性器件来说，50Hz变压器是最佳选择。满足要求的共模电感次之，差模电感则不可选。
3 不同防护措施的性能比较
为了验证分析结果，寻找出最佳的防护措施，保定对5种不同的防护措施进行了测试，测试采用电流注入法，冲击波行为8/20μS，测试模式为差模，注入点在220V的90度相位上。各种防护措施的防护性能如下：
(1)SPD+串联稳压电源模式，防护性能最弱(***3)。
测试数据 为：测试电流为3.5kA时正常，形成的回路电压为2.07kV，回路电流为1.56kA。当测试电流上升至4kA时，保险管被烧断，此时形成的回路电压为2.35kV，回路电流为1.79kA。
(2)SPD+共模电感+原设备开关电源模式，防护性能略优于(1)模式，原理见***4。
测试数据为：测试电流为4kA时正常。形成的回路电压为2.48kV，回路电流为1.72kA。当测试电流上升至4.5kA时，保险管被烧断。此时形成的回路电压为2.99kV，回路电流为2.23kA。
(3)共模电感+SPD+原设备开关电源模式，防护性能排第三。原理***见***5。
测试数据为：测试电流为14kA时正常，回路电压为6.5kV，回路电流为0.3kA。当测试电流上升至16kA时，保险管被烧断，回路电压为9.03KV，回路电流为3.7kA。测试数据显示，与(1)、(2)模式相比，该方式的浪涌防护性能明显提高，而回路电流却降低了―个数量级。
(4)串联稳压电源模式，防护性能为位列第二。原理如***3，只是将变压器前面的SPD组件全部去掉。测试数据为：测试电流为16kA时正常，回路电压为7.45kV，回路电流为0.2kA。当测试电流上升至18kA时，保险管被烧断，此时形成的回路电压为8.3kV，回路电流为6.0kA。但其烧断保险时的现象比(3)要柔和得多，保险座无损伤，仅保险管爆裂。
(5)隔离变压器+SPD+原设备开关电源模式，防护性能最高，原理见***6。
测试数据及测试现象为：当测试电流为18kA时，220V电源接线端子处击穿空气，形成放电；加大接线距离后继续测试，20kA时，前面加装的5A磁插保险保险丝被烧断，此时线路中感应的回路电压及电流分别是9.9kV和7.4kA；将磁插保险短接后继续测量，当测试电流为24kA时，设备电源线接头处放电。测试专家认为，产生这种情况可能是由于包裹电源线接头的胶带缠绕不规范，或胶带性能较差，使绝缘胶带及空气被击穿所致，此时回路电压和电流分别是10.2kV和10kA。特别要强调的是，在整个测试过程中，包括在出现空气被击穿现象时。放大器一直在正常工作，这表明：流过放大器保险管的瞬间电流在保险管可承受范围之内。由于此时已开始出现频繁放电情况，因此专家建议结束测试，专家的意见为：考虑到放大器的工作环境，这样的防护性能已能完全满足要求。
保定只是对差模防护进行了测试，考虑到变压器可对共模起到阻断作用，因此此措施对共模的防护性能基本没有问题。
4 综合结论
结合原理及测试数据进行综合分析，可得出如下结论：
SPD置于感性器件之后的先堵后限措施，防护性能大大优于SPD置于感性器件之前的先限后堵措施；
变压器的防护性能大大优于共模电感；
加大共模电感后的电感量，可进一步提高共模电感方式的防护性能，但对共模浪涌的防护则无法达到变压器方式的水平；
在串联稳压电源中加入SPD后，其防护性能可达到或接近变压器+SPD组合的性能。其中，只有单一的变压器发挥作用时，就可使串联稳压电源的防护性能超过16kA；如果在变压器次级并接适当的SPD(视工作电压而定，要介于工作电压和后面电路耐压之间)，防护性能将接近或达到隔离变压器+SPD的水平。因此，当设备处于LPZO区域时，只有采用变压器为感性器件的方式才能满足防护要求；在其他雷暴威胁相对较弱的区域，则可选择共模电感方式。
5 实际应用情况
保定有线希望通过提高现有设备的防雷能力，保证有线电视网络信号不间断地传输，因此采用了隔离变压器+SPD方法，具体做法为：首先，在电源板输入端的保险管之前并接了一支压敏电阻，型号为20D561K，压敏电阻焊接在电源板上，因新加压敏电阻需要空间，因此，我们将原电路板上第一级SPD的组件全部拆掉；其次，在原设备电源线上串接一支11变压器，变压器安装在设备箱内(为便于变压器散热)。
浪涌电流篇9
关键词：防雷；建筑物；浪涌保护；接地；等电位
中***分类号：TU85 文献标识码：A
雷电是一种大气物理现象，最初人类对雷电现象的认识主要体现在人能直接感觉到的“雷声”、“闪电”及其所造成的破坏。雷电给人类带来各种破坏：引起火灾，引发大面积停电，毁坏建筑物、损坏财物、伤害人畜等，将各种网络损坏，加速设备老化甚至损坏设备，造成计算机信息系统重要数据丢失，因此需要对雷电进行防护。
1 雷电入侵建筑物的途径
雷击***路上引起的过电流、过电压以及极强的交变电磁场是损坏建筑物内设备的主要原因，有配电线路、通信线路（包括无线天线）、地反击、雷击电磁场四种途径，具体分析如下。
1.1 配电线路引入雷电
高压线路上都安装有氧化锌避雷器，因其分工不同，其残余电压很高，变压器虽有一定的隔离和衰减作用，但不能有效地抑制，仍有相当大的剩余雷电能量会由一次线圈感应到二次线圈，从而传导至后续设备。配电线路产生过电压后，该过电压直接传到弱电子设备，并将设备损坏，一般是将设备的电源部分损坏，根据线路上的过电压的成因及危害可分为6种情况：
市电线路架空布设时遭直接雷击，因线路较长，发生的几率较大，线路上的雷电流相当大，危害也很大。
市电线路架空布设，附近发生雷击时，雷电电磁场使得线路上感应到雷电流。有较大的发生几率，但雷电流不太大。
市电线路走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线路上感应到雷电流。相对前面两种情况来讲，发生几率及雷电流都不大。
建筑物内配电线路受避雷针引下线电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小和发生几率与建筑结构及布线有关。垂直方向的线路、没有屏蔽而且离引下线较近时，发生几率及雷电流较大。
建筑物内配电线路受户外附近雷击电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点电流等有关。当建筑物屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时，线路感应雷电流就较大。
1.2 通信线路引入雷电
通信线路一般有光纤、数据线、电话线、天线、馈线、控制线等，其中光纤主要是由非导电介质构成，所以将光纤增强芯进行可靠接地。通信线路感应雷电后，雷电直接传到设备，并将设备损坏，一般是将设备的通信口损坏，与电源线路上产生雷电流的情况相似，一般来讲，通信线路上的雷电流比电源线路上的雷电流要小，通信线路上产生雷电的6种情况：
通信线路在室外架空布设时遭直接雷击，因通信线有绝缘层、架空布线的情况不多等原因，因此，发生几率较低，但一旦发生，线路上的雷电流大。
通信线路在室外架空布设，附近发生雷击时，线路上感应到雷电流。如架空线路较长，则有较大的发生几率。
通信线路在室外走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线路上感应到雷电流，雷电流不大。
建筑物内通信线路受引下线电磁场感应而产生雷电流，如线路没有屏蔽又离引下线较近，则发生几率大，而且雷电流也足以将通信口损坏。
建筑物内通信线路受户外附近雷击电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点雷电流等有关。当建筑物屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时，线路感应雷电流较大。
1.3 地反击危害
地反击是指同一设备或系统同时连接到几个互相没有直接电气连接的地网，当雷击时，各地网之间可能存在较高的电位差，该电位差通过地线直接加在同一设备系统上，该电位差有可能将设备损坏。接地系统不符合要求的主要危害是会产生地反击，雷击时地电位抬高，该高电位通过地线传到设备，此时，如设备有低电位的外接线则会形成电位差损坏设备，如设备没有外接线或外接线都呈高阻状态则没有电位差，属于水涨船高性质，设备不会损坏。
1.4 雷电电磁场
雷电电磁场是指：建筑物附近发生雷击或建筑物本身遭雷击时，建筑物内有较强的交变电磁场，处在该交变电磁场中的设备有可能损坏。
2 建筑物的防雷措施
GB 50057-1994（2000年版）建筑物防雷设计规范、GB 50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范对建筑物防雷进行了详细的规定。GB 50057适用于进行建筑设计时的雷电防护措施，标准中包含很多计算方法及公式；GB 50343对建筑物电子信息系统综合防雷工程的设计、施工、验收、维护与管理做出了规定和要求，适用于新建、扩建、改建机房等建筑物电子信息系统的雷电防护，其中6条为强制性条文，必须严格执行。
建筑物防雷设计时，既要考虑对直接雷击进行防护，也要考虑对感应雷击的防护。对于直接雷击，最有效的措施是采用避雷针、避雷网等接闪器，通过引下线将强大的雷电流引入大地，这就要求建筑物接地良好，防雷接地电阻要求10Ω以下，接地不良将影响屏蔽及等电位效果。在电力系统中，也采用高压氧化锌避雷器进行直接雷击的防护。
对于感应雷击，通常采用专用的浪涌保护产品进行防护。需要注意的是，避雷针、避雷网等接闪器的引下线，绝对不能作为防感应雷击的浪涌保护设备的地线，需要单独另外埋设地线。否则，当强大的雷电流通过引下线进入大地时，共地线将可能引起地反击、雷击电磁场对设备造成损坏。
3 浪涌保护产品的情况
目前，浪涌保护器（SPD）采用的是多种器件的组合，包括放电间隙、气体放电管、晶闸管和三端双向可控硅元件类型的开关型浪涌保护器件，以及压敏电阻器和瞬态电压抑制二极管（TVS）类型的限压型浪涌保护器件。通过多级防护达到，为雷电流提供泻放回路，抑制瞬态电压升高。
国外早已开发出一系列浪涌保护产品，用于交/直流电源、各类通信线路、电视监控、家用电源插座的浪涌保护。国内生产浪涌保护产品的厂家也有近百家，技术逐渐成熟，产品价格逐步降低。
在选择浪涌保护产品时，要注意选择残余电压低、全面保护、智能化的产品。残余电压是雷电压经浪涌保护器泄流钳位后的电压，在保证工作电压前提下，残压越低设备越安全。安装浪涌保护器的最根本的目的就是将雷电压抑制下来，因此残压是防雷器最重要的性能参数。浪涌保护器只有线对地的保护是不安全的，各线之间、各线对地之间都应有保护。
智能化的产品便于管理及维护，浪涌保护器通常提供继电器触点接入到消防报警等其它系统中，有的厂家产品还提供声音报警、放电次数统计、氧化锌劣化指示，通过数码管或液晶屏显示雷击发生时刻、三相电压及三相负载是否平衡，可根据具体需要进行选择。
浪涌保护器内通常采用并联、串连结构，设置多路快速熔断保险丝监测各个氧化锌压敏电阻。发生强烈雷击后，浪涌保护器中氧化锌压敏电阻有个别损坏时，相应的保险丝熔断，通流能力出现劣化，浪涌保护器还有保护功能，发生后续雷击时浪涌保护器还能起到保护作用。
结语
通过避雷针等可以对直接雷击进行防护，对感应雷击通常采用浪涌保护器。近几年在银行、电力、海关、电信、石化、铁路等行业中，浪涌保护器得到广泛应用，取得了很好的防雷显著。通过合理的、系统的防雷设计，就可以有效地防止雷电对建筑物的侵害。
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浪涌电流篇10
【关键词】水厂泵站；电气设备；防雷技术；应用
一、前言
油田供水系统包括四个水厂（黄山水厂、魏岗清水处理厂、双河水厂、江河水厂）、四个泵站（郭滩一泵、井楼泵站、倪河泵站、双河泵站），它们地处建筑群边缘、乡村、河边等开阔地带，位置比较偏僻。水厂泵站中的超声波流量计、功率因数表、PID智能控制器、电机保护器、变频器的传感器以及水位计等微电子设备都是关系到供水系统的计量准确度和优质安全供水的关键设备。近几年，这些微电子设备常因雷击而损坏，供水系统的安全可靠性和计量准确度受到严重的影响。因此对它们采用先进的防雷技术是非常必要的。
二、油田水厂泵站电气设备防雷技术现状
通过对油田水厂泵站电气设备的现场进行研究发现：油田水厂泵站电气设备都没有采用防雷技术，并且存在以下问题：
1.低压配电系统、线路无防雷电波侵入的措施。
如：油田水厂泵站的低压配电系统、线路均无防范措施。低压配电系统、线路未加装浪涌保护器是油田水厂泵站的共性问题，因电源线路引入雷电波而发生的雷电事故不在少数，虽然目前没有造成大的损失，但在雷电灾害日益严重的现在，应未雨绸缪，按《建筑物防雷设计规范》GB50057-94第3.3.9条的要求完善防雷电波侵入的措施。
2.信号控制部分无防范措施。
如：变频器的传感器信号传输部分、水位计的信号传输部分以及超声波流量计的信号传输部分。
三、防雷技术方案的确认及应用
针对油田的四个水厂（黄山水厂、魏岗清水处理厂、双河水厂、江河水厂）、四个泵站（井楼泵站、倪河泵站、郭滩一泵、双河泵站）的电气设备的实际情况，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》、GB15599-95《石油与石油设施雷电安全规范》等国家标准及IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》标准，电源线路至少采取两级雷电防护，信号线路至少应采取一级雷电防护才能达到雷电防护的要求，提出了以下技术方案并在油田水厂泵站加以应用。
（一）电源防护：
电源部分的防雷主要是为了防止雷电波通过电源线路而对电子设备造成危害。由于电子设备工作电压低，抵抗过压能力弱，用单一的器件或单级保护很难满足电子设备对电源的要求，所以电源系统的防护应采用多级防护（油田水厂采用三级防护），以泄放各级线路因雷电感应产生的过电压。即在水厂泵站的配电系统在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作为一级保护；在总配电盘到各个楼层配电箱间的电缆芯线两端应对地加装电涌保护器，作为二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端加装电源保护器，作为三级保护。
应用如下：
1.对四个水厂、四个泵站的电源进线进行过电压防护。在低压母柜处装设三相电源浪涌保护器，浪涌保护器选用箱体式结构SPS-B/BOX-60，消除或削弱从室外引入的直击雷过电压波、开关操作过电压、感应过电压、反射波效应过电压。额定工作电压230VAC，单相标称放电电流In（8/20?s）60KA，单相最大放电电流Imax（8/20?s）120KA，电压保护水平Up小于1.6KV。
2.对距离配电室较远的电源进行第二级三相电源浪涌保护器，浪涌保护器选用箱体式结构SPS-B/BOX-20，额定工作电压230VAC，单相标称放电电流In（8/20?s）20KA，单相最大放电电流Imax（8/20?s）40KA，电压保护水平Up小于1.5KV。
3.对仪表配电端加装第二级单相电源浪涌保护器，浪涌保护器选用箱体式结构SPS-B/BOX-20S，额定工作电压230VAC，单相标称放电电流In（8/20?s）20KA，单相最大放电电流Imax（8/20?s）40KA，电压保护水平Up小于1.5KV。
4.终端设备加装第三级防浪涌保护器，浪涌保护器选用箱体式结构SPS-D/BOX-PLUG，额定工作电压230VAC，标称放电电流In（8/20?s）10KA，最大放电电流Imax（8/20?s）20KA。电压保护水平Up小于1.2KV，带有劣化显示及指示功能，消除或减弱开关操作过电压、感应过电压。
（二）信号控制线防护
由于雷电波***路上能感应出较高的瞬时冲击能量，因此要求通信线路两端加装必要的防雷保护装置以确保通信系统的安全运行。数据信号防雷保护低电平数据信号部分，包括水厂泵站的变频器的信号传输、超声波流量计和水位计、双绞线传输、通讯信号线、同轴电缆、串口等处安装信号防雷保护器。
应用如下：
1.变频器控制线路首端装设控制线路浪涌保护器，浪涌保护器选用SPS-SC（12）/2，额定电压DC12V，工作电流300mA，标称放电电流In（8/20?s）5KA，最大放电电流Imax（8/20?s）10KA，频宽10MHZ，插入损耗小于2DB。
2.仪表间超声波流量计装设数据线路浪涌保护器，浪涌保护器选用SPS-ASP（12）/2，额定电压DC12V，标称放电电流In（8/20?s）5KA，最大放电电流Imax（8/20?s）10KA，频宽100MHZ，插入损耗小于2DB。
（三）等电位处理
将分开的装置、导电物体等用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。
应用如下：
储水罐与仪表外壳等进行等电位处理；控制中心做等电位处理，屏蔽处理和接地处理。
（四）接地处理
防雷的最终措施是泄放，因而对接地切不可轻心。一般厂内的接地主要有构筑物接地、配电系统及强电设备接地、计算机自控系统接地。如这三种接地配置不合理，极易在雷击时通过接地网对自控系统造成反击。
油田水厂及泵站接地应采用统一的接地形式，并在各处做等电位连接，即变压器外壳、配电柜外壳、其他设备外壳等均应与接地系统做可靠的电气连接，其统一接地电阻要求≤4?。接地电阻达不到要求的需要重新做地网。
应用如下：
在控制中心附近区域制作一组人工接地体，接地系统采用“垂直法”制作：在大楼附近土壤中开挖200 mm（宽）×800mm（深）的地沟，垂直埋入L50mm×5mm×2500mm镀锌接地体，接地体间隔大于2500mm。接地体顶部距离土壤表面大于800mm，各接地棒通过-5*50镀锌扁钢，引出后与避雷带引下线焊接，并引至配电箱内，作为配电箱体的接地排和等电位总汇流接地排。接地冲击电阻实测值须小于1欧姆。
四、结束语
油田水厂泵站低压配电系统自动控制及信息系统设备上加装了防雷保护器以后，经历了多次的设备停/复操作和几次雷击，没有发生设备因雷击而被损坏的现象，表明上述安装的防雷保护器具备良好的防雷效果。该项目的实施减少了供水系统微电子设备的损坏次数，增大了供水系统低压配电的安全可靠性，确保了计量的准确性，保障了油区生产生活的正常用水，为保油上产提供了强有力的保证。
参考文献：
[1]林建民/宁波《防雷装置设计与安装（雷电防护系列教材）/防雷实用技术丛书》 气象出版社，2010.4.
[2]陈家斌，高小飞《电气设备防雷与接地实用技术（电力新技术实用丛书）》 水利水电出版社，2010.4.1.
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