雷電或大容量電氣設(shè)備的操作會(huì)在供電系統(tǒng)內(nèi)外產(chǎn)生電涌，其對(duì)供電系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。低壓供電系統(tǒng)的外部電涌主要來(lái)自于雷擊放電，它由一次或若干次單獨(dú)的閃電組成，每次閃電都攜帶若干幅值很高、持續(xù)時(shí)間很短的電流。一個(gè)典型的雷電放電過(guò)程包括兩次或三次閃電，每次閃電之間大約相隔1/20s的時(shí)間。大多數(shù)閃電電流在10~100kA之間降落，其持續(xù)時(shí)間一般小于100μs. 供電系統(tǒng)的內(nèi)部浪涌主要來(lái)自于供電系統(tǒng)中大容量設(shè)備、變頻設(shè)備和非線行用電設(shè)備的使用。供電系統(tǒng)的內(nèi)、外部浪涌會(huì)對(duì)一些敏感的電子設(shè)備造成損壞，即使是很窄的過(guò)電壓沖擊也會(huì)造成設(shè)備的電源部分或整個(gè)電子設(shè)備損壞。在雷電對(duì)設(shè)備造成的損害事故中，由電源線引入的雷電波占有相當(dāng)大的比例，所以對(duì)電源線路的安全防護(hù)顯得格外重要。 雷 電防護(hù)系統(tǒng)由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護(hù)，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。過(guò)渡防護(hù)，由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過(guò)各入侵通道引入的感應(yīng)。內(nèi)部防護(hù)，由均壓等電位連接、過(guò)電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過(guò)電壓幅值。 在此，我僅介紹一下電源防護(hù)。

　　一、電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)對(duì)象

　　根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)所擬定的IEC1312《閃電電源脈沖的防護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)，一般電源系統(tǒng)(不包括發(fā)電系統(tǒng))、應(yīng)在其LPZI雷電保護(hù)區(qū)。在此區(qū)域，不易遭受直擊雷，所感應(yīng)的雷電電流不大于20KA，電壓不高于6KA。其防雷保護(hù)對(duì)象有兩個(gè)方面：

　　1、 電源輸入、輸出端口的防雷

　　不同電源系統(tǒng)設(shè)備千差萬(wàn)別，這里以通信電源為例。通信電源一般有交流配電、直流配電、整流模塊、監(jiān)控模塊等單元。交流配電單元整流模塊的輸入端都應(yīng)設(shè)計(jì)防雷 網(wǎng)絡(luò)來(lái)吸收雷電流，抑制雷電引起的尖峰電壓。這樣對(duì)整流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，理想的情況是，交流配電單元的防雷網(wǎng)絡(luò)吸收掉大部分雷電流，并將浪涌電壓抑制在遠(yuǎn)低于6KA的水平，整流模塊內(nèi)的防雷網(wǎng)絡(luò)再吸收掉剩下的雷電流，并將浪涌電壓箝位在模塊內(nèi)器件能承受的水平。這樣，才能保證電源系統(tǒng)既有效防雷，又能盡量延長(zhǎng)防雷器件的壽命。

　　2、 電源通信端口的防雷

　　當(dāng)電源系統(tǒng)通過(guò)電話線進(jìn)行遠(yuǎn)程通信時(shí)，通信電纜就可能引入雷電。雷電進(jìn)入電源系統(tǒng)通信用的調(diào)制解調(diào)器或系統(tǒng)的端口時(shí)，就可能使其損壞。通信線路的防雷首先要了解線路上的電壓水平，據(jù)此來(lái)選擇防雷器件。其次，要注意不能影響通信質(zhì)量，如產(chǎn)生誤碼等

　　二、電源防雷器的配置

　　防雷器又稱(chēng)等電位連接器、過(guò)電壓保護(hù)器、浪涌抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用于電源線防護(hù)的防雷器稱(chēng)為電源防雷器。鑒于目前的雷電致?lián)p特點(diǎn)，雷電防護(hù)尤其在防雷整改中，基于防雷器防護(hù)方案是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的雷電防護(hù)解決方案。防雷器的主要作用是瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)將其兩端的電位保持一致或限制在一個(gè)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)移 有源導(dǎo)體上多余能量。進(jìn)入地下泄放，是實(shí)現(xiàn)均壓等電位連接的重要組成部分。防雷器的一些主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓、額定工作電流，特批串并式電源防雷器的載流量。

　　1、TN-C系統(tǒng)防雷保護(hù)

　　TN-C系統(tǒng)：俗稱(chēng)三相四線制，供電系統(tǒng)中相線與零線并行敷設(shè)，由于從變壓器中心點(diǎn)引來(lái)的N線在該處接地，因此安裝防雷器時(shí)可在相線與零線之間安裝防雷模塊，但在有些情況下，由于零線與接地情況不好，接地電阻過(guò)大，此時(shí)可在配電箱近旁立柱的主鋼筋中引一地線，作為防雷電源地。

　　2、TN-S系統(tǒng)防雷器的配置

　　PE線與N 線在變壓器低壓側(cè)出線端相連并與大地連接，而在后面的供電電路中PE線與N線分開(kāi)布放，因此在選用和安裝防雷器時(shí)需要分別在相線與PE線之間以及N 線和PE線之間進(jìn)行保護(hù)。

　　3、TN-C-S系統(tǒng)防雷器的配置

　　TN-C-S系統(tǒng)是TN-C和TN-S兩種系統(tǒng)的組合，其中第一部分是TN-C系統(tǒng)，第二部分為T(mén)N-S系統(tǒng)，其分界面在N線與PE線的連接處。該系統(tǒng)一般用在建筑物由區(qū)域變電所供電的場(chǎng)所，進(jìn)戶之前采用TN-C系統(tǒng)，進(jìn)戶處作重復(fù)接地，進(jìn)戶后變成TN-S系統(tǒng)。

　　根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)條文，建筑電氣設(shè)計(jì)選用TN系統(tǒng)時(shí)應(yīng)作等電位連接，消除自建筑物外沿PEN線或PE線竄入的危險(xiǎn)故障電壓，同時(shí)減小保護(hù)電器動(dòng)作不可靠帶來(lái)的危險(xiǎn)，有利于消除外界電磁場(chǎng)引起的干擾，改善裝置的電磁兼容性能。TN -C-S系統(tǒng)的N線和PE線，在變壓器低壓側(cè)就合為一條PEN線，這時(shí)只需在相線與PEN線之間加裝防雷器。在進(jìn)入建筑物總配電屏后，PEN線又分為N線 和PE線兩條進(jìn)行獨(dú)立布線，PEN線接在建筑物內(nèi)總等到電位接地母排上并入地。因此進(jìn)入配電屏以后，N 線對(duì)PE線就安裝防雷器。

　　4、TT系統(tǒng)防雷器的配置

　　N線只在變壓器的中性點(diǎn)接地，它與設(shè)備的保護(hù)接地是嚴(yán)格分開(kāi)的，因此在選用防雷器時(shí)需要在相線與N線之間以及N線與地線之間進(jìn)行保護(hù)。

　　5、  IT系統(tǒng)防雷保護(hù)

　　IT系統(tǒng)：俗稱(chēng)三相三線制，IT系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)不接地或大電阻接地，線路中無(wú)工作零線。此種供電系統(tǒng)適于三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載，常用于工廠供電系統(tǒng)中給電動(dòng)機(jī)供電。其防雷保護(hù)需在負(fù)載的輸入側(cè)做一接地體，作為系統(tǒng)防雷保護(hù)地。

　　對(duì)不同的供電系統(tǒng)中SPD的安裝位置，原則上應(yīng)安裝在各雷電防護(hù)區(qū)的交界處，其接地端應(yīng)就近接到等電位連接帶上，但由于各種原因，SPD的安裝位置不會(huì)正好 設(shè)在雷電交界處附近，此時(shí)B級(jí)SPD 應(yīng)安裝在建筑物內(nèi)總等電位連接端子處，實(shí)行多級(jí)保護(hù)的末端SPD應(yīng)靠近被保護(hù)設(shè)備安裝。

　　三、分級(jí)防護(hù)

　　由于雷擊的能量是非常巨大的，需要通過(guò)分級(jí)泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。第一級(jí)防雷器可以對(duì)于直接雷擊電流進(jìn)行泄放，或者當(dāng)電源傳輸線路遭受直接雷擊時(shí)傳導(dǎo)的巨大能量進(jìn)行泄放，對(duì)于有可能發(fā)生直接雷擊的地方，必須進(jìn)行CLASS —I的防雷。第二級(jí)防雷器是針對(duì)前級(jí)防雷器的殘余電壓以及區(qū)內(nèi)感應(yīng)雷擊的防護(hù)設(shè)備，對(duì)于前級(jí)發(fā)生較大雷擊能量吸收時(shí)，仍有一部分對(duì)設(shè)備或第三級(jí)防雷器而言是相當(dāng)巨大的能量會(huì)傳導(dǎo)過(guò)來(lái)，需要第二級(jí)防雷器進(jìn)一步吸收。同時(shí)，經(jīng)過(guò)第一級(jí)防雷器的傳輸線路也會(huì)感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當(dāng)線路足夠長(zhǎng)感應(yīng)雷的能量就變得足夠大，需要第二級(jí)防雷器進(jìn)一步對(duì)雷擊能量實(shí)施泄放。第三級(jí)防雷器是對(duì)LEMP和通過(guò)第二級(jí)防雷器的殘余雷擊能量進(jìn)行保護(hù)。

　　1、第一級(jí)保護(hù)

　　目的是防止浪涌電壓直接從LPZ0區(qū)傳導(dǎo)進(jìn)入LPZ1區(qū)，將數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)伏的浪涌電壓限制到2500—3000V。

　　入戶電力變壓器低壓側(cè)安裝的電源防雷器作為第一級(jí)保護(hù)時(shí)應(yīng)為三相電壓開(kāi)關(guān)型電源防雷器，其雷電通流量不應(yīng)低于60KA。 該級(jí)電源防雷器應(yīng)是連接在用戶供電系統(tǒng)入口進(jìn)線各相和大地之間的大容量電源防雷器。一般要求該級(jí)電源防雷器具備每相100KA以上的最大沖擊容量，要求的 限制電壓小于1500V，稱(chēng)之為CLASS I級(jí)電源防雷器。這些電磁防雷器是專(zhuān)為承受雷電和感應(yīng)雷擊的大電流以及吸引高能量浪涌而設(shè)計(jì)的，可將大量的浪涌電流分流到大地。它們僅提供限制電壓（沖擊電流流過(guò)電源防雷器時(shí)，線路上出現(xiàn)的最大電壓稱(chēng)為限制電壓）為中等級(jí)別的保護(hù)，因?yàn)镃LASS I級(jí)保護(hù)器主要是對(duì)大浪涌電流進(jìn)行吸收，僅靠它們是不能完全保護(hù)供電系統(tǒng)內(nèi)部的敏感用電設(shè)備的。

　　第一級(jí)電源防雷器可防范10/350μｓ、100KA的雷電波，達(dá)到IEC規(guī)定的最高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)參考為：雷電通流量大于或等于100KA（10/350μｓ）；殘壓值不大于2.5KV；響應(yīng)時(shí)間小于或等于100ns。

　　2、第二級(jí)防護(hù)

　　目的是進(jìn)一步將通過(guò)第一級(jí)防雷器的殘余浪涌電壓的值限制到1500—2000V，對(duì)LPZ1—LPZ2實(shí)施等電位連接。

　　分配電柜線路輸出的電源防雷器作為第二級(jí)保護(hù)時(shí)應(yīng)為限壓型電源防雷器，其雷電流容量不應(yīng)低于20KA， 應(yīng)安裝在向重要或敏感用電設(shè)備供電的分路配電處。這些電源防雷器對(duì)于通過(guò)了用戶供電入口處浪涌放電器的剩余浪涌能量進(jìn)行更完善的吸收，對(duì)于瞬態(tài)過(guò)電壓具有極好的抑制作用。該處使用的電源防雷器要求的最大沖擊容量為每相45kA以上，要求的限制電壓應(yīng)小于1200V，稱(chēng)之為CLASS   II級(jí)電源防雷器。一般用戶供電系統(tǒng)做到第二級(jí)保護(hù)就可以達(dá)到用電設(shè)備運(yùn)行的要求了

　　第二級(jí)電源防雷器采用C類(lèi)保護(hù)器進(jìn)行相—中、相—地以及中—地的全模式保護(hù)，主要技術(shù)參數(shù)為：雷電通流容量大于或等于40KA(8/20μｓ)；殘壓峰值不大于1000V；響應(yīng)時(shí)間不大于25ns。

　　3、第三級(jí)保護(hù)

　　目的是最終保護(hù)設(shè)備的手段，將殘余浪涌電壓的值降低到1000V以內(nèi)，使浪涌的能量有致?lián)p壞設(shè)備。

　　在電子信息設(shè)備交流電源進(jìn)線端安裝的電源防雷器作為第三級(jí)保護(hù)時(shí)應(yīng)為串聯(lián)式限壓型電源防雷器，其雷電通流容量不應(yīng)低于10KA。

　　最后的防線可在用電設(shè)備內(nèi)部電源部分采用一個(gè)內(nèi)置式的電源防雷器，以達(dá)到完全消除微小的瞬態(tài)過(guò)電壓的目的。該處使用的電源防雷器要求的最大沖擊容量為每相20KA或更低一些，要求的限制電壓應(yīng)小于1000V。對(duì)于一些特別重要或特別敏感的電子設(shè)備具備第三級(jí)保護(hù)是必要的，同時(shí)也可以保護(hù)用電設(shè)備免受系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓影響。

　　對(duì)于微波通信設(shè)備、移動(dòng)機(jī)站通信設(shè)備及雷達(dá)設(shè)備等使用的整流電源，宜視其工作電壓的保護(hù)需要分別選用工作電壓適配的直流電源防雷器作為末級(jí)保護(hù)。

　　4、根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的耐壓等級(jí)，假如兩級(jí)防雷就可以做到限制電壓低于設(shè)備的耐壓水平，就只需要做兩級(jí)保護(hù)，假如設(shè)備的耐壓水平較低，可能需要四級(jí)甚至更多級(jí)的保護(hù)。第四級(jí)保護(hù)其雷電通流容量不應(yīng)低于5KA。

　　四、電源防雷器分級(jí)防護(hù)的一般配置

　　配置電源防雷器時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)

　　1、若電源進(jìn)線為架空線，則在電源總配電柜處安裝標(biāo)稱(chēng)通流容量在20KA（10/350μｓ）及以上的開(kāi)頭型電源防雷器，其放電電壓Usg≥4Uc（Uc為最大工作電壓）;也可安裝標(biāo)稱(chēng)通流容量在80KA(8/20μｓ)以上的限壓型電源防雷器,標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓Un≥4Uc,響應(yīng)時(shí)間小于或等于100ns,該電源防雷器作為一級(jí)防護(hù).

　　2、若電源進(jìn)線為埋地引入電纜且長(zhǎng)度大于50m,則在電源總配電柜處安裝標(biāo)稱(chēng)通流容量在60 KA(8/20μｓ)以上、標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓Un≥4Uc、響應(yīng)時(shí)間小于或等于100 ns的電源防雷器作為一級(jí)防護(hù)。

　　3、在樓層電源的分配電箱上應(yīng)安裝標(biāo)稱(chēng)通流容量在40 KA(8/20μｓ)以上、標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓Un≥3Uc、響應(yīng)時(shí)間小于或等到于50ns的電源防雷器作為二級(jí)防護(hù)。

　　4、在設(shè)備前應(yīng)安裝標(biāo)稱(chēng)通流容量在20 KA(8/20μｓ)以上、標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓Un≥2.5Uc、響應(yīng)時(shí)間小于或等到于50ns的電源防雷器作為三級(jí)防護(hù)。

　　5、對(duì)于重要的電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)機(jī)房，在不間斷電源后宜安裝標(biāo)稱(chēng)通流容量在10KA(8/20μｓ)以上、標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓Un≥2Uc、響應(yīng)時(shí)間小于或等到于50ns的電源防雷器作為精細(xì)防護(hù)。

　　6、在二次（直流）電源的設(shè)備前宜安裝低壓直流電源防雷器，其標(biāo)稱(chēng)容量大于或等于10 KA(8/20μｓ)，標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)通電壓Un≥1.5Uz（Uz為直流工作電壓），響應(yīng)時(shí)間小于或等于50ns。

　　為防止電源防雷器老化造成短路，電源防雷器安裝線路上應(yīng)用過(guò)電流保護(hù)裝置；宜選用有劣化顯示功能的電源防雷器。

　　五、電源系統(tǒng)SPD的安裝：

　　1、 雷電會(huì)在配電線路上感應(yīng)出雷電過(guò)電壓，它既可能是相線對(duì)地或中性線對(duì)地的感應(yīng)過(guò)電壓，也可能是相線與中性線之間的感應(yīng)過(guò)電壓。在不同的配電系統(tǒng)中SPD的 安裝方法是不一樣的：TN系統(tǒng)一般采用相線、中性線分別對(duì)地加裝過(guò)壓型SPD的方式；TT系統(tǒng)一般采用相線分別對(duì)中性線加裝過(guò)壓型SPD的方式，中性線對(duì) 地采用放電間隙SPD。

　　2、根據(jù)GB50343-2004中規(guī)定，電源線路浪涌保護(hù)器的安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　2． 1、電源線路的各級(jí)浪涌保護(hù)器應(yīng)分別安裝在被保護(hù)設(shè)備電源線路的前端，浪涌保護(hù)器各接線端應(yīng)分別與配電箱內(nèi)線路的同名端相線連接。浪涌保護(hù)器的接線端與配電箱的保護(hù)接地線（PE）接地端子板連接，配電箱接地端子板應(yīng)于所處防雷區(qū)的等電位接地端子板連接。各級(jí)浪涌保護(hù)器連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其長(zhǎng)度不宜超過(guò)0.5米。

　　2．2、帶有接線端子的電源線路浪涌保護(hù)器應(yīng)采用壓接；帶有接線柱的浪涌保護(hù)器宜采用線鼻子與接線柱連接。

　　3、 如果各級(jí)電源的SPD單獨(dú)安裝，則應(yīng)首先確定各級(jí)SPD的安裝位置，保證各級(jí)間的導(dǎo)線長(zhǎng)度符合《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)要求，滿足各級(jí)能量配合的要求，并且注意最后的一級(jí)SPD的安裝點(diǎn)與所要保護(hù)的設(shè)備間的導(dǎo)線距離盡量短，避免在設(shè)備前端的線路上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)入設(shè)備。在由直流電源供電的設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)，在開(kāi)關(guān)電源直流輸出端要安裝直流浪涌吸收保護(hù)器。

　　六、接地

　　1、接地的目的和種類(lèi)：

　　接地是利用大地作為接地電流回路，在電氣設(shè)備與大地之間實(shí)現(xiàn)低阻抗的電氣連接，它將設(shè)備接地處的電位固定為所允許的值。接地的目的一是為設(shè)備的操作人員提供 安全保障；二是防止設(shè)備損壞和提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性。接地電位的大小，除與電流的幅值和波形有關(guān)外，還和接地體的幾何尺寸及大地的電磁參數(shù)有關(guān)。

　　在電氣設(shè)備中，按照接地用途的不同，可分為工作接地、保護(hù)接地、屏蔽接地和防過(guò)電壓接地。

　　2、電源防雷器接地時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

　　2．1為了使接地電位相等，被保護(hù)設(shè)備與防雷器必須再用一個(gè)接匯集排。

　　2．2為了減小防雷器泄放的雷電流在接地引線上形成殘壓，防雷器的接地線應(yīng)盡可能短、粗、直。

　　2. 3為了使被保護(hù)設(shè)備的地電位與接地匯集排的地電位相等，設(shè)備的保護(hù)接地線中不能有電流流過(guò)，接地連接線可適當(dāng)加長(zhǎng)。

　　2．4避雷針（帶）引下線和其他干擾電流不能流過(guò)設(shè)備與防雷器用的接地匯集排，以免造成接地匯集排上各連接點(diǎn)的電位不相等。

　　3、電源裝置接地的分類(lèi)

　　目前在我國(guó)應(yīng)用的各種電源裝置的接地種類(lèi)繁多，歸納起來(lái)可分為以下幾類(lèi)?

　　3.1給電源裝置供電電源中性點(diǎn)的工作地：指穩(wěn)定的供電系統(tǒng)中性點(diǎn)電位的接地；

　　3.2電源裝置的防雷保護(hù)接地：指在雷雨季節(jié)為防止雷電過(guò)電壓的保護(hù)接地；

　　3.3電源裝置的安全保護(hù)地：指為防止接觸電壓及跨步電壓危害人身和設(shè)備安全，而設(shè)置的微電子裝置金屬外殼的接地；

　　3.4電源裝置直流系統(tǒng)地?又稱(chēng)為邏輯地、工作地　，它為微電子裝置各個(gè)部分、各個(gè)環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位（一般是零點(diǎn)位）。這個(gè)地可以接大地，也可以僅僅是一個(gè)公共點(diǎn)。系統(tǒng)地如果與大地不相連，即系統(tǒng)地處于懸浮工作狀態(tài)，稱(chēng)之為浮空地；

　　3.5電源裝置的屏蔽地：為抑制各種干擾信號(hào)而設(shè)置的，屏蔽的種類(lèi)很多，但都需要可靠的接地。

　　結(jié)束語(yǔ)：

　　雷電防護(hù)將是個(gè)系統(tǒng)工程，雷電防護(hù)的中心內(nèi)容是泄放和均衡：

　　1.泄放是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過(guò)大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引入通信系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護(hù)區(qū)分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行削弱。

　　2.均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是基于均壓等電位連接的。

　　電源系統(tǒng)的防護(hù)只是雷電防護(hù)中的一部分，更科學(xué)更詳細(xì)的做法還需要我們進(jìn)一步的研究。