淺談防雷器在電源系統中原理以及應用

　摘要：雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導雷電致損裝置；一種是閃電通道及洩流通道的雷電電磁脈衝以各種耦合方式感應到金屬管線或地線產生浪湧致損裝置。絕大部分雷損由這種感應而引起。對於電子資訊裝置而言，危害主要來自於由雷電引起的雷電電磁脈衝的耦合能量，通過以下三個通道所產生的瞬態浪湧。本文主要簡析防雷器在電源系統中的應用等。 　　關鍵詞：防雷器 電源系統 應用　　一、雷電防護基本原理　　雷電及其它強幹擾對通訊系統的致損及由此引起的後果是嚴重的，雷電防護將成為必需。雷電由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成。其主要通過兩種形式，一種是通過金屬管線或地線直接傳導雷電致損裝置；一種是閃電通道及洩流通道的雷電電磁脈衝以各種耦合方式感應到金屬管線或地線產生浪湧致損裝置。絕大部分雷損由這種感應而引起。對於電子資訊裝置而言，危害主要來自於由雷電引起的雷電電磁脈衝的耦合能量，通過以下三個通道所產生的瞬態浪湧。金屬管線通道，如自來水管、電源線、天饋線、訊號線、航空障礙燈引線等產生的浪湧；地線通道，地電們反擊；空間通道，電磁小組的輻射能量。　　其中金屬管線通道的浪湧和地線通道的地電位反擊是電子資訊系統致損的主要原因，它的最見的致損形式是在電力線上引起的雷損，所以需作為防擴的重點。由於雷電無孔不入地侵襲電子資訊系統，雷電防護將是個系統工程。雷電防護的中心內容是洩放和均衡。　　1.洩放是將雷電與雷電電磁脈衝的能量通過大地洩放，並且應符合層次性原則，即儘可能多、儘可能遠地將多餘能量在引入通訊系統之前洩放入地；層次性就是按照所設立的防雷保護區分層次對雷電能量進行削弱。防雷保護區又稱電磁相容分割槽，是按人、物和資訊系統對雷電及雷電電磁脈衝的感受強度不同把環境分成幾個區域：LPZOA區，本區內的各物體都可能遭到直接雷擊，因此各特體都可能導走全部雷電流，本區內電磁場沒有衰減。LPZOB區，本區內的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區電磁場沒有衰減。LPZ1區，本區內的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導體的電流比LPZOB區進一步減少，電磁場衰減和效果取決於整體的遮蔽措施。後續的防雷區（LPZ2區等）如果需要進一步減小所導引的電流和電磁場，就應引入後續防雷區，應按照需要保護的系統所要求的環境區選擇且續防雷區的要求條件。保護區序號越高，預期的干擾能量和干擾電壓越低。在現代雷電防護技術中，防雷區的設定具有重要意義，它可以指導我們進行遮蔽、接地、等電們連線等技術措施的實施。　　2.均衡就是保持系統各部分不產生足以致損的電位差，即系統所在環境及系統本身所有金屬導電體的電位在瞬態現象時保持基本相等，這實質是基於均壓等電位連線的。由可靠的接地系統、等電位連線用的金屬導線和等電位聯結器（防雷器）組成一個電位補償系統，在瞬態現象存在的極短時間裡，這個電位補償系統可以迅速地在被保護系統所處區域內所有導電部件之間建立起一個等電位，這些導電部件也包括有源導線。通過這個完備的電位補償系統，可以在極短時間內形成一個等電位區域，這個區域相對於遠處可能存在數十千伏的電位差。重要的是在需要保護的系統所處區域內部，所有導電部件之間不存在顯著的電位差。　　3.雷電防護系統由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接匯入地下洩放。過渡防護，由合理的遮蔽、接地、佈線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應。內部防護，由均壓等電位連線、過電壓保護組成，可均衡系統電位，限制過電壓幅值。　　二、防雷器的作用及技術引數　　防雷器又稱等電位聯結器、過電壓保護器、浪湧抑制器、突波吸收器、防雷保安器等，用於電源線防護的防雷器稱為電源防雷器。鑑於目前的雷電致損特點，雷電防護尤其在防雷整改中，基於防雷器防護方案是最簡單、經濟的雷電防護解決方案。防雷器的主要作用是瞬態現象時將其兩端的電位保持一致或限制在一個範圍內，轉移有源導體上多餘能量。　　進入地下洩放，是實現均壓等電位連線的重要組成部分。防雷器的一些主要技術引數：額定工作電壓、額定工作電流，特批串並式電源防雷器的載流量。通流能力，防雷器轉移雷電流的能力，以千安為單位，與波開開式有關。防雷器在功能上可分為可防直擊雷的防雷器和防感應雷的防雷器。可防直擊雷的防雷器通常用於可能被直擊雷擊中的線路保護，如LPZOA區與LPZ1區交界處的保護。用10/35μs電流波形測試與表示其通流能力。防感應雷的防雷器通常用於不可能被直擊雷擊中的線路保護，如LPZOB區與LPX1區、LPZ1區交界處的保護。用8/20μs電流波形測試與表示其通流能力響應時間，防雷器對瞬態現象起控制作用所需的時間，與波形性質有關。殘壓，防雷器對瞬態現象的電壓限制能力，與雷電流幅值及波形性質有關。