防雷器的參數(shù)與應(yīng)用隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)已進(jìn)入是電子化時(shí)代。日益繁雜的事務(wù)通過(guò)電腦、自動(dòng)化和通信設(shè)備的處理得以井然有序。而這些電子設(shè)備的工作電壓卻在不斷降低，其數(shù)量和規(guī)模又在不斷擴(kuò)大，因而它們受過(guò)電壓特別是雷電襲擊而遭受損壞的可能性就顯著增加了。這是由于以雷擊中心1.5?2.0KM范圍內(nèi)都可能出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓破壞線路上的設(shè)備。其后果可能使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中斷，造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失.雷電和浪涌已成為電子化時(shí)代的一大公害.有資料給出全球雷擊的一些統(tǒng)計(jì)數(shù)字：l全球每年有數(shù)以千計(jì)的人死于雷電事故；l全球平均每年發(fā)生1,600萬(wàn)次閃電；l在馬來(lái)西亞每年有近280天是雷暴天,而印尼則高達(dá)322天；l根據(jù)記錄，直擊雷的最大電流可達(dá)210kA，其平均值也有30kA;l每次雷擊所產(chǎn)生的能量約550,000kWh;l雷電所產(chǎn)生的溫度高達(dá)3,000K;l根據(jù)IEEE統(tǒng)計(jì)，在一處電網(wǎng)中每8min便有一個(gè)過(guò)電壓產(chǎn)生，相當(dāng)于每14h就有一次破壞性沖擊；l據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美國(guó)家每年有20%?30%的電腦故障是由感應(yīng)雷造成的；l在我國(guó)廣東省每年有雷擊1000多次，造成直接或間接損失達(dá)數(shù)億元。為了預(yù)防這種災(zāi)害所造成的損失，一些單位都要安裝防雷器(Arresters),它是在最短時(shí)間(納秒級(jí))內(nèi)將被保護(hù)的線路接入等電位系統(tǒng)中，使設(shè)備各接口等電位，同時(shí)釋放電路中因雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量泄放到大地，降低設(shè)備各接口端的電位差，從而保護(hù)線路上的用戶設(shè)備。對(duì)系統(tǒng)設(shè)備而言，電源線路和信號(hào)線路是雷電襲擊產(chǎn)生過(guò)電壓并進(jìn)行傳導(dǎo)的兩條主要通道，因此防雷器分為電源系統(tǒng)防雷器和信號(hào)系統(tǒng)防雷器兩類。防雷器的主要技術(shù)參數(shù)(1)標(biāo)稱電壓UN該值與被保護(hù)系統(tǒng)的額定電壓相符，在信息技術(shù)系統(tǒng)中此參數(shù)與選用的保護(hù)器的類型相對(duì)應(yīng)，它標(biāo)出交流或直流電壓。比如在單相供電中一般標(biāo)為230V/50Hz。額定電壓Uc(最大持續(xù)操作電壓)這個(gè)值表明了保護(hù)器的最大持續(xù)工作電壓。即能夠長(zhǎng)久施加在保護(hù)器的指定端，而不引起保護(hù)器特性變化和激活保護(hù)元件的最大電壓有效值。比如385VAC、500VDC。額定放電電流Isn它指給保護(hù)器施加如圖1所示8/20Ms脈沖寬度的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊10次時(shí)，保護(hù)器所能耐受的最大沖擊電流峰值。該圖是國(guó)際上如IEEE-587,BS6651，IEC1024和UL等用于測(cè)試防雷器性能的雷電模擬沖擊波的標(biāo)準(zhǔn)波形。比如20kA，40kA等。圖1雷電模擬沖擊波短路電流波形最大放電電流Imax它指給保護(hù)器施加上述8/20Ms脈沖寬度的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊1次時(shí)，保護(hù)器所耐受的最大沖擊電流峰值。比如型號(hào)為ZYSPD40K385B防雷器的Isn=40kA時(shí)，Imax=60kA。(5)電壓保護(hù)級(jí)別Up它指在下列測(cè)試中，防雷器兩端的電壓最大值，這里有兩項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容：額定放電電流時(shí)的殘壓值，如ZYSPD20K385C/4時(shí)防雷器的殘壓值<1.6kV。施加上升率為1kV/µS時(shí)防雷器兩端的電壓值，如ZYSPD-T-RJ11/2防雷器的電壓保護(hù)級(jí)別<260V。(6)響應(yīng)時(shí)間tA這個(gè)值反映在在保護(hù)器內(nèi)特殊元件的動(dòng)作靈敏度和擊穿時(shí)間，在一定時(shí)間內(nèi)的變化取決于如/dt或di/dt的斜率，防雷器的響應(yīng)時(shí)間在10?100ns之內(nèi)。(7)數(shù)據(jù)傳輸速率Vs表示在一秒內(nèi)傳輸多少比特(bps)的信息，是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中正確選用防雷器的參考值。防雷保護(hù)器的數(shù)據(jù)傳輸速率取決于系統(tǒng)的傳輸方式；比如網(wǎng)絡(luò)信息保護(hù)線路的保護(hù)器ZYSPD-N-系列適用于網(wǎng)絡(luò)信息、數(shù)據(jù)傳輸線路設(shè)備的過(guò)壓保護(hù)，這類防雷器適用于500kbps?100Mbps傳輸速率的線路。(8)插入損耗AE它主要指的是信號(hào)線路保護(hù)器，其含義是在給定頻率下保護(hù)器插入前和插入后的電壓比率。比如用于高頻天線饋線的保護(hù)器ZYSPD-C-系列的插入損耗AE<0.5dB。(9)回波損耗AR它主要指的是用于高頻天線饋線的保護(hù)器。是指?jìng)鬏斝盘?hào)的前沿波在保護(hù)設(shè)備(反射點(diǎn))被反射回去的比例，是直接衡量保護(hù)設(shè)備同系統(tǒng)阻抗的匹配性能。比如用于高頻天線饋線的保護(hù)器ZYSPD-C-系列，其回波損耗N20dB。防雷器的分類(1)雷擊與瞬間過(guò)電壓分類最嚴(yán)重的是直擊雷，當(dāng)直擊雷發(fā)生時(shí)，由于其二次感應(yīng)效應(yīng)通過(guò)電阻性及電感性途徑破壞電子設(shè)備。實(shí)際上，造成破壞的真正原因是因?yàn)榭陀^存在在電源線、信號(hào)線或數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生了瞬間沖擊電壓(在毫秒與微秒級(jí)之間)，這個(gè)瞬間沖擊電壓的峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般設(shè)備所能承受的700V。根據(jù)國(guó)際上防雷標(biāo)準(zhǔn)如AS1768、IEEE-587、IEC-1024等把一個(gè)建筑物的電源輸入線及數(shù)據(jù)線所能感應(yīng)到的最高電壓和電流分為A、B、C、D、E五個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的最高感應(yīng)電壓和電流又視此建筑物所在位置的不同而分為高、中、低三級(jí)雷擊風(fēng)險(xiǎn)度，不同風(fēng)險(xiǎn)度又有不同感應(yīng)電壓和電流。(2)防雷器分類根據(jù)設(shè)備所處不同區(qū)域的類別選用不同等級(jí)的防雷器是必要的。因此，防雷器也根據(jù)不同區(qū)域和使用特點(diǎn)而制造出種類繁多的品種。用于A區(qū)的交流電源防雷保護(hù)器該區(qū)的特點(diǎn)是：可能出現(xiàn)直擊雷，雷電電壓高，當(dāng)然放電電流也大，保護(hù)器在該區(qū)的作用是把上萬(wàn)伏的雷電電壓抑制在一定電壓以下，以保護(hù)線路上的用電設(shè)備。比如ZYSPD40K系列防雷器，在額定放電電流40kA時(shí)的殘壓@2.2kV。這種防雷器可用于三相四線制及單相二線制交流電源系統(tǒng)。用于B、C區(qū)的交流電源防雷保護(hù)器該區(qū)的特點(diǎn)是感應(yīng)雷，雷電電壓遠(yuǎn)低于A區(qū)，用在該區(qū)的防雷器額定放電電流一般為20kA，殘壓一般在1.5kV以下。這種級(jí)別的產(chǎn)品適用于三相或單相交流電源系統(tǒng)。如ZYSPD20K系列防雷器就屬于這一類。用于D區(qū)的交流電源防雷保護(hù)器該區(qū)的特點(diǎn)同樣是感應(yīng)雷，雷電電壓低于B、C區(qū)，用在該區(qū)的防雷器額定放電電流一般為10kA，殘壓一般在1.2kV以下；如ZYSPD10K系列防雷器。用于直流電源的浪涌吸收保護(hù)器此類保護(hù)器是專門用于12V、24V等直流電源系統(tǒng)的過(guò)壓保護(hù)，它可以將保護(hù)電壓等級(jí)保持在60V以下。屬于該類的產(chǎn)品如ZYSPD05K系列。雙絞線通信線路防雷保護(hù)器主要用于雙絞線通信信號(hào)線路設(shè)備的防雷保護(hù)。如程控交換設(shè)備、傳真設(shè)備、電子電話、警報(bào)發(fā)生器等。屬于這種功能保護(hù)器的產(chǎn)品有ZYSPD-T系列。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線路防雷保護(hù)器它主要用于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)數(shù)據(jù)、信息傳輸線路設(shè)備的防雷保護(hù)，如DDN專線、HUB、DTU等設(shè)備。屬于這種功能保護(hù)器的有ZYSPD-N系列。高頻天饋線防雷保護(hù)器因?yàn)樘祓伨€是直接暴露在戶外的，在雷雨天氣時(shí)很容易受雷電感應(yīng)并傳導(dǎo)引入其發(fā)送接收設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備受損。由于這種保護(hù)器要串聯(lián)在饋線中，所以必須保持和饋線有良好的阻抗匹配，以避免有較大的反射波（回波）。一般常用同軸天饋線的特征阻抗為50Q、75Q和93Q。屬于此類保護(hù)器的產(chǎn)品有ZYSPD-C系列。防雷器的安裝根據(jù)TN和TT兩種供電系統(tǒng)，電源防雷器有兩種安裝形式：①在TN供電系統(tǒng)中，三條火線（L1、L2、L3）和零線（N）對(duì)地（PE）安裝防雷器，稱為L(zhǎng)-PE，N-PE保護(hù)，如圖2（a）所示；②在TT供電系統(tǒng)中，三條火線（L1、L2、L3）對(duì)零線（N）安裝防雷，然后零線（N）對(duì)地（PE）再安裝防雷器，即所謂L-N,N-PE保護(hù)，如圖2（b）所示。信號(hào)線防雷器的安裝由于它們的外形完全是按照被保護(hù)設(shè)備的要求設(shè)計(jì)的，而且在說(shuō)明書中也給出了安裝方法，所以是很容易安裝的。上述各種防雷器性能再好，如果沒(méi)有很好的接地裝置也是難以奏效，因?yàn)橐郧О灿?jì)算的強(qiáng)大雷電流要在地電阻上形成很高的電壓，接地電阻越大，這個(gè)電壓就越高。因此，盡量把接地電阻做小是有效防雷的基礎(chǔ)條件。防雷器設(shè)計(jì)報(bào)告主題：SP系列視頻監(jiān)控多功能電涌保護(hù)器(SPD)關(guān)鍵詞:視頻、監(jiān)控、電涌保護(hù)器、防雷器報(bào)告提出：杭州尚普電氣科技有限公司研發(fā)部吳曉春一、報(bào)告背景綜述直擊雷產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)常造成火災(zāi)，建筑物損壞和人身傷亡等災(zāi)害。人們?yōu)榱藢?duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)，多年以來(lái)采用Franklin避雷針(由接閃器、引下線和接地裝置組成)實(shí)現(xiàn)直擊雷防護(hù)，有效地保護(hù)了各種建筑物和工業(yè)設(shè)施，減少雷害的發(fā)生。伴隨直擊雷同時(shí)產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖(LEMP)的防護(hù)是隨著微電子技術(shù)發(fā)展提出的，這是因現(xiàn)代電氣和電子系統(tǒng)中廣泛的應(yīng)用的集成電路和其他微電子器件耐受雷擊電磁脈沖的能力極低，用避雷針?lè)览撞坏荒鼙Ｗo(hù)電氣、電子系統(tǒng)的安全，通過(guò)避雷針的雷電流周圍產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖會(huì)導(dǎo)致電氣、電子系統(tǒng)微電子器件劣化、損壞，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓?jiān)斐山?jīng)濟(jì)損失和人身傷害。電氣和電子系統(tǒng)的雷擊電磁脈沖的防護(hù)應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、屏蔽、等電位連接、共用接地和進(jìn)出系統(tǒng)的各端口安裝電涌保護(hù)器(SPD)等措施進(jìn)行綜合防護(hù)以防止和減少雷電入侵,雷擊電磁脈沖造成的危害。直擊雷防護(hù)是給雷電流提供泄放通道，使雷擊電流順利的泄放到大地以保護(hù)建筑物。屏蔽和接地系統(tǒng)結(jié)合就能阻止和減弱雷擊電磁波侵入被保護(hù)電氣和電子系統(tǒng)，通過(guò)屏蔽和接地系統(tǒng)連接把雷擊電磁波感應(yīng)的瞬時(shí)過(guò)電壓、過(guò)電流泄放到地。等電位連接與接地系統(tǒng)相結(jié)合為了減少侵入的雷擊電磁脈沖在電氣、電子系統(tǒng)所在建筑物金屬物體與系統(tǒng)之間或系統(tǒng)與系統(tǒng)之間產(chǎn)生的電位差，使電位均衡，防止電位差對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的損壞。對(duì)無(wú)法進(jìn)行等電位的電源線、信號(hào)線等功能性線路采用電涌保護(hù)器方法，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)等電位連接以防制瞬時(shí)過(guò)電壓來(lái)保護(hù)電氣、電子系統(tǒng)正常工作。直擊雷防護(hù)、屏蔽、等電位連接、共用接地和安裝的電涌保護(hù)器各有其責(zé)，是

全系統(tǒng)中的串聯(lián)子系統(tǒng)，缺一不可。只有各措施做到位才能做好雷電防護(hù)工作。二、 設(shè)計(jì)的目的及意義避雷針、避雷帶等外部防雷裝置能保護(hù)室外物體免受直擊雷損害，而通過(guò)電纜、通信線、金屬管道等引入設(shè)備的感應(yīng)雷電、操作過(guò)電壓所造成的破壞，則是外部防雷系統(tǒng)無(wú)法防護(hù)的。因此，重要的供電線路、監(jiān)控線路、通信線路等需要專用的電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。設(shè)計(jì)思路是設(shè)計(jì)出一個(gè)視頻監(jiān)控多功能電涌保護(hù)器，將視頻信號(hào)電涌保護(hù)器、控制信號(hào)電涌保護(hù)器和交/直流電源電涌保護(hù)器合為一體，構(gòu)成多重保護(hù)電路，使其能適用于各種視頻監(jiān)控設(shè)備的專用線路電涌保護(hù)和多種接口形式。三、 開展本設(shè)計(jì)具有以下有利條件：背景條件：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，雷電造成自然災(zāi)害的范圍日趨擴(kuò)大，特別是雷電電磁脈沖對(duì)各行各業(yè)廣泛使用的微電子設(shè)備和系統(tǒng)的破壞，可能影響到社會(huì)生活的方方面面。國(guó)家有關(guān)部門要加大對(duì)防雷減災(zāi)工作的投入，增大雷電防護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)術(shù)研究的力度，努力提高防雷技術(shù)水平。防雷技術(shù)人員要積極參加同行的技術(shù)交流活動(dòng)，吸取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，要熟悉和掌握國(guó)內(nèi)國(guó)際的技術(shù)方法和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步做好防雷減災(zāi)工作?；A(chǔ)條件：杭州尚普電氣科技有限公司是專業(yè)的防雷產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),不論是在硬件上還是軟件上都有著很好的基礎(chǔ)，對(duì)本設(shè)計(jì)有著良好的優(yōu)勢(shì).四、研究的重點(diǎn)內(nèi)容本防雷器的設(shè)計(jì)涉及到的主要內(nèi)容有：熟悉防雷原理、理解防雷標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)用防雷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)、元器件的選購(gòu)、如何控制產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程、產(chǎn)品的檢驗(yàn).以下為各主要內(nèi)容的基本情況：熟悉防雷原理理解雷電產(chǎn)生的危害、防雷的意義、防雷保護(hù)區(qū)的劃分、防雷的方法等。理解防雷標(biāo)準(zhǔn)部分防雷標(biāo)準(zhǔn)參照：IEC61312-1《雷電電磁脈沖的防護(hù)》第一部分一般原則IEC61312-2《雷電電磁脈沖的防護(hù)》第二部分建筑物在受到直接雷擊和鄰近雷擊情況下內(nèi)部的電磁場(chǎng)IEC61312-3《雷電電磁脈沖的防護(hù)》第三部分電涌保護(hù)器的要求IEC61312-4《雷電電磁脈沖的防護(hù)》第四部分現(xiàn)有建筑物內(nèi)部設(shè)備的保護(hù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB7450《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》YD/J26-89《通信局(站)接地設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定》YD/T944-1998《通信電源設(shè)備的防雷技術(shù)要求和測(cè)試方法》YD-T993-1998《電信終端設(shè)備防雷技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》YD/T5068-98《移動(dòng)通信基站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》YD/T5078-98《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定》YD/T5098-2001《通信局(站)雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB18802.1-2002《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器》第一部分性能要求和試驗(yàn)方法產(chǎn)品開發(fā)流程從市場(chǎng)調(diào)研到電路原理設(shè)計(jì)、原器件的選用、PCB板的設(shè)計(jì)、試樣。從市場(chǎng)調(diào)研到產(chǎn)品外型及各模具的設(shè)計(jì)、試樣。元器件的各項(xiàng)參數(shù)必須滿足設(shè)計(jì)要求，要符合產(chǎn)品推向市場(chǎng)的幾條基本原則，產(chǎn)品合格，能達(dá)到高性能停低成本的投入，產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)要求新穎性、實(shí)用性。元器件的采購(gòu)需要結(jié)合各方面的指標(biāo),從參數(shù)、成本、工藝水平上看,從符合防雷標(biāo)準(zhǔn)上看，所選取的元器件是否合理。產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程開發(fā)部設(shè)計(jì)文件的輸出、產(chǎn)品作業(yè)指導(dǎo)書、產(chǎn)品作業(yè)指導(dǎo)卡、生產(chǎn)工藝流程圖、全檢。(4)產(chǎn)品的檢驗(yàn)如何運(yùn)用檢測(cè)儀器和方法來(lái)檢測(cè)與控制產(chǎn)品質(zhì)量。附：SPD國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一般要求(部分)用于低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器的正常使用條件和異常使用條件(摘抄)a.正常使用條件：頻率：電源的交流頻率在48Hz和50Hz之間。電壓：持續(xù)施加在SPD的接線端子之間的電壓不應(yīng)超過(guò)其最大持續(xù)工作的電壓。海拔：海拔不應(yīng)超過(guò)2000m。使用和存儲(chǔ)溫度：正常范圍：-50C?+400C；極限范圍：-400C?+700C。濕度一