電源防雷技術(shù)概述



雷電對于各種建筑物和設備的危害性是不言而喻的。國外一些廠家如英國FURSE公司等，致力于研究開發(fā)防止雷擊破壞手段，已有上百年的歷史。在國內(nèi)，一直以來對直擊雷的發(fā)生采取了許多有效的防護措施，但對感應雷的破壞性，在近期才開始引起重視。事實上，感應雷的破壞同樣造成每年各系統(tǒng)為數(shù)不小的損失。目前氣象系統(tǒng)信息多通過計算機網(wǎng)絡傳送，一旦產(chǎn)生感應雷破壞，后果十分嚴重。　　

　　國外通行的概念，將雷擊分為兩種——直擊雷和感應雷。感應雷指雷擊引致設備電源線上的感應電流而產(chǎn)生的瞬間過電壓，即在微秒至毫秒之內(nèi)所產(chǎn)生的尖峰沖擊電壓(有別于一般電源過壓，因此種過壓可能維持數(shù)秒或以上)?！　?br/>
　　根據(jù)多種世界認可研究標準，一般電源線上的感應電流在3000安培左右，絕不超過10000安培，電壓則不超過6000伏。在數(shù)據(jù)／訊號線及電話線上，感應電壓一般在5000伏左右，感應電流則大約為數(shù)百安培(據(jù)CCITT測試)?！　?br/>
一、瞬間過電壓的成因和后果

　　瞬間過電壓的成因有兩種：雷擊和電器開關動作。一般建筑物避雷網(wǎng)只能保護其本身免受直擊雷損毀，但雷電會通過以下形式和途徑破壞電子設備：　

(1)雷電直擊到電源輸入線，繼而進入和損壞設備。雖然電力傳輸線上都安裝了各種保護間隙和電力避雷器如隔離變壓器，但這只可使雷電沖擊波經(jīng)過輸電線路侵入時，將線對地的電壓限制到小于6000伏(IEEEC62.41)，而線對線則無法控制。　　

(2)以感應方式如：電阻性電感性或電容性耦合到電源、訊號及電話線上，最終危害設備。

　　電器開關動作眾所周知當電流在導體上流動時會產(chǎn)生磁場，把能量儲存。電流越大及導線越長則儲能越多。所以當大負載(特別是電感性負載如變壓器)電器設備開關時，便產(chǎn)生瞬間過電壓。瞬間過電壓所造成的破壞性后果體現(xiàn)于以下四點：　　

(1)傳輸或儲存的訊號或數(shù)據(jù)，不論是數(shù)位或模擬，受到干擾或丟失，甚至可使電子設備產(chǎn)生錯誤動作或暫時癱瘓。

(2)由于重復受到較少幅度的瞬間過電壓影響，元器件雖不致馬上燒毀，但性能和壽命已嚴重降低?！　?br/>
(3)若情況嚴重，電子設備的線路板及元件便燒毀。　　

(4)整個系統(tǒng)停頓造成大量間接損失，如銀行電腦服務停頓、移動電話通訊中止等，遠遠超過設備本身受損的直接金錢損失?！　?br/>
　　高集成半導體元器件的急速發(fā)展使電子設備的體積趨于細小，但另一方面卻使其更易受到瞬間過電壓的破壞。雖然暫時沒有一套通用的標準可指出電子設備可承受多大的瞬間過電壓，但根據(jù)IEEE組織指出，一般元器件可經(jīng)受兩倍于其額定電壓以上。因此一般單相設備在230V士10％便能經(jīng)受2×(230V×2×1.1)＝700V左右的峰值過電壓。　　

二、防雷器的使用和選擇　　

　　要發(fā)揮最有效及最完整的避雷功能，使電子設備免受因感應雷或開關動作而產(chǎn)生的瞬間過電壓所破壞，必須考慮各類傳輸線，包括：電源進出入線、數(shù)據(jù)、訊號及電話線，此外如有程控交換機也要裝上適當?shù)姆览灼鳌！　?br/>
　　要發(fā)揮良好的避雷功能，一個防雷器必須具備以下各點：　　

(一)相容性：一個理想的防雷器應不會對其所保護的設備或線路造成任何干擾及中斷現(xiàn)象。廠家必須提供以下技術(shù)規(guī)格以確保防雷器完全不會干擾被保護設備的性能：　　

(二)能承受高電流雖然雷電電流可高達20萬安培，但一般二次感應電流不會超過10000安培，因此防雷器必須能承受最少10000安培的瞬間電流通過。　　

(三)低“通過”電壓防雷器必須能把瞬間尖峰電壓降至一般電子設備所能承受的范圍，即低于二倍于設備的尖峰電壓(約700V)?！　?br/>
(四)全面保護電源防雷器必須能提供以下每一種的保護作用：相對地、中對地及相對中接地。　　

(五)操作狀態(tài)顯示無論是在正常工作狀態(tài)、功能減退狀態(tài)或發(fā)生故障時，都應能在面板上清楚顯示出來。

(六)遙測功能當防雷器發(fā)生故障時能透過遙測干觸點把故障狀態(tài)通知遠端的監(jiān)察中心?！　?br/>
(七)反復使用及長壽命在正常使用情況下可經(jīng)受多次雷擊后仍能反復使用，而且其自身工作壽命必須長達20年以上?！　?br/>
　　以上為英國FURSE公司積累上百年經(jīng)驗總結(jié)出的有關防雷技術(shù)的基礎理論。而國內(nèi)外生產(chǎn)開發(fā)防雷產(chǎn)品的廠家有近40多家，但多為“消雷器”，且因其設計思路簡單和追求造價低廉，并未真正發(fā)揮有效作用。如何使我國防雷工作提高層次，與國際研究水平和世界公認標準同步，是需要各部門共同努力的方向?！　?br/>
　　另外目前我國大部分地區(qū)已漸近雷雨季節(jié)，如何使防雷器在實際工作中發(fā)揮作用，減少雷害造成的經(jīng)濟損失，是擺在氣象部門及其他各單位面前刻不容緩的課題。