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  1、电涌保护器（SPD）工作原理及结构电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中必不可少的一种装置，过去常称为避雷器或过电压保护器英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。电涌保护器的类型和结构按不同的用途不一样，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。 用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。一、SPD的分类：1、按工作原理分：1开关型

  2、：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。2限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。3分流型或扼流型分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波

  3、长短路器等。按用途分：(1)电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。(2)信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。二、SPD的基本元器件及其工作原理：1放电间隙(又称保护间隙)：它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成(如图15a)，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好

  4、，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。2气体放电管：它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了更好的提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的，气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(正常的情况下Up(23)Udc;工频而授电流In;冲击而授电流Ip；绝缘电阻R(109)；极间电容(1-5PF)气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下：在直流条件下使用：Udc1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压）在交流条件下使用：U dc

  5、1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)3压敏电阻：它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CU中的非线性系数），最大可承受能量大（2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-710-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和最大可承受能量），对瞬时过电压响应时间快（10-8s），无续流。压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。压敏电阻的

  6、使用条件有：压敏电压：UN（21.2）/0.7U0（U0为工频电源标称电压）最小参考电压：Ulma（1.82）Uac (直流条件下使用)Ulma（2.22.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压）压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即(Ulma)maxUb/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。4抑制二极管：抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区（图19），由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，很适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用

  7、下式表示：I=CU，上式中为非线性系数，对于齐纳二极管=79，在雪崩二极管=57。抑制二极管的技术参数主要有（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V200V范围内。（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000s）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。（4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护

  8、电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。（5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。 （6）响应时间：10-11s5扼流线圈：扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，如图15e所示，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。这种扼流线圈在制作时应满足以下要求：1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在

  9、瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯别出现饱和。3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。6 1/4波长短路器1/4波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器，其结构如图21所示。这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要

  10、分布在n+KHZ以下（如图22所示），此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。由于1/4波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐冲击电流性能好，可达到30KA（8/20s）以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为220左右，另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置，使某些应用受到限制。三、SPD的基本电路电涌保护器的电路根据不一样的需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介绍的几种，一个技术精通的防雷产品研究工作者，可设计出五花八门的电路，好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品，是防雷工作者的重任。构筑和

  11、作用于建筑物内部的防雷工程称内部防雷工程。内部防雷工程主要有屏蔽、防雷器和等电位连接三部分所组成。建筑物内部防雷工程涉及面较宽，面对的是包括感应雷、球雷、传导雷或因线路上浪涌高电压所造成电网波动在内的众多损害，归纳起来危害最大的主要方面是高电压引入。高电压引入是指雷电高电压通过金属线引导到另外的地方和室内造成破坏的雷害现象。高电压引入的电源有三种：其一是直击雷直接击中金属导线，让高压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内；第二种是来自感应雷的高电压脉冲，即由于雷雨云对大地放电；或雷雨云之间迅速放电形成的静电感应和电磁感应，感生出几KV到几十KV至数百KV的地电位反击，这种反击会沿着电力系统的零线、，保护接地线和各种各样的形式的接地线，以波的形式传入室内或传播到更大的室内范围，造成大面积的危害。雷击电子设备的途径和损坏机理雷击电子设备的途径，雷击电子设备的途径可分为三种情况：(一)雷电直接击中电子设备网络物理落雷点为电源高电压侧,雷电沿供电线路侵入到电子设备系统供电部分,产生过电流与过电压造成网络供电系统的UPS电源损坏、断电、致使总系统瘫痪。雷电直击网络无线通信的天线，沿天馈进入网络系统，造成通信接口、接收系统、室内单元、路由器等网络主要通信设施损坏?lt;/P 雷击网络通信有线线路（如光缆、DDN、帧中继、.25专线、电话线）产生强大的机械力，猛烈的冲击波，炽热的高温使通信线、坏；过电压过电流沿通信有线线路侵入到网络系统内，造成路由器、交换机及前端设备的损坏。(二)感应过电压回路感应过电压由于网络系统在建筑物内大量布设各种导体线路（如电源线、数据通信线、天馈线），这些线路网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相接的电子设备。线路感应过电压是网络通信线路上感应过电压，分静电感应与电磁感应）静电感应主要是指架空线路设于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当

  14、雷云主放电开始，雷云中电荷速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷被速释放，形成暂态过电压波。这种波以接近光速向架空线两测传播，侵入导线路端接的网络设备将其损坏。）当雷电直接击在避雷针、避雷带上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近形成一个很强的感应电磁场。这强大的感应电磁场将直接感应在电源 线或网络通信设施上，形成感应过电压侵入到网络系统中，损坏网络设备。高强度（30KA雷电流）雷电放电可以对距离雷击点1KM范围内网络系统产生电磁感应作用，造成系统设备损坏。据统计，这种感应雷击占计算机雷击事故的70%以上。耦合与转移过电压雷击引起暂态高电压或过电压常常能够最终靠网络线、网络设备上，造成设备的损坏。 (三)雷击地电位抬高入侵建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与周围网络设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不共地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致网络设备严重破损毁坏，甚至人身安全。这种由于接地技术处理不当引起地电位的反击，造成整个网络系统设备全部击毁。地电位暂态高电位危及到相邻建筑物内网络设备，如网络系统建筑物没有遭雷击又无采取过电压保护的方法，附近建筑物遭雷击后，暂态高电位将沿地下管道传至网络设备接地系统中对线路发生反击，使得与这些线路相连接的设备受到暂态高电

  16、位的损害。雷击过电压不管是雷电冲击波或者是地电位反击，都会在网络、线路或设备上产生瞬时的雷击过电压。雷击过电压又分为纵向过电压和横向过电压。1、 纵向过电压：在平衡电路某点出现的对地的过电压称之为纵向过电压。地电位上升起的电压，可看做是从地系统侵入的纵向过电压。2、 横向过电压：在平衡电路线与线之间，或不平衡电路的线对地之间出现的过电压称之为横向过电压。连接对称平衡传输线路的设备由于线路中两线分别对地的纵向过电压不平衡，或因纵向防护元件动作时间的差异，都可能会导致横向过电压的产生。连接同轴电缆系统的电子设备，纵向过电压即为横向过电压。电子设备的损坏机理纵向冲击对平衡电路中设备元部件的损坏有：损坏跨

  17、接在线与地之间的元部件或其绝缘介质；击穿在线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层间或线对地绝缘等。横向冲击则同信息一样可在电路中传输，损坏内部电路的电容、电感及耐冲击能力差的固体元件。设备中元部件遭受雷击损坏的程度，取决于不同的绝缘水平及受冲击的强度。对具有自行恢复能力的绝缘，击穿只是暂时的，一旦冲击消失，绝缘很快得到恢复，有些非自行恢复的绝缘介质，如果击穿后只流过很小的电流，常不会立即中断设备的运行，但随时间的推移，元部件受潮其绝缘逐渐下降，电路特性变坏，最后将使电路中断。有的设备元部件如晶体管的集电极与发射极或发射极与基极，若发生反向击穿就出现了永久性损坏，对易受能量损坏的元器件，受损

  18、坏程度主要根据流过其上的电流及维持的时间。雷击电磁脉冲保护措施（1） 大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特别的条件的各种不同地线） 对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式要求：通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽可能的避免紧靠建筑物立柱或横梁，并与之保持较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。（3） 根据雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直接雷击区域；建筑物内部及计算机房所处

  19、的位置为非暴露区，越往内部，危险程度越低。雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面由外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏敝层形成。电气通道以及金属管等金属构件，穿过各级雷电保护区时必须在每一穿过点做等电位连接。（4） 进入建筑物大楼的电源线区交界处、以及终端设备的前端，根据IEC1312-雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类SPD，以及通讯网络类SPD（瞬态过电压保护器）。SPD是用以防护电子设备因受雷电闪击及其它干扰造成传导电涌过电压危害的有效手段。防雷基本知识作者： 来源： 时间：2008-03-18

  20、常规避雷装置及其发展 1750年，富兰克林提出以针尖放出电荷缓慢中和雷云中的电荷的避雷针用来防雷。后来的实践证明，它不能“避雷”，而是将雷引向自身来保护其周围的设备。随后俄国罗蒙诺索夫在重复了富兰克林的著名风筝试验（他的朋友利赫曼和他一起试验，因被引下的直击闪电击中而牺牲）之后，于1753年发表的论文（关于因电力而产生的大气现象的发言）中也对此作了重要论证。一个鲜为人知的重要事实是，富兰克林发表避雷针理论之后不久，法国一位工程师即按其理论建立一个避雷针，并且很快发生一次接闪。这是人类首次主动设法改变雷闪途径，也是直击雷可以防护的证明。这位法国工程师作为一个正直的科学家，当即高兴地报告了富兰克林

  21、避雷针的引雷成功。 避雷针的实际应用，一定要解决的是它的保护范围问题。这是在试验室和实际应用中多年逐步定量化的，而且其精确性已基本满足了工程设计的需要。正是各国高压输电和电力系统的发展推动了这一科研工作的前进。 1925-1926年，Peek第一个在实验室内利用冲击电压发生器造成“人工雷”对避雷针模型放电，研究保护范围保护系数与雷云高度对针高之比（H/h）的关系,并研究了雷云极性对保护系数的影响。1930-1934年，各国开始广泛利用避雷针保护发电厂和变电所。当时230KV电网已然浮现多年，287KV超高压电网正在建设中。如美国煤气和电力公司(AGE)1934年开始用避雷针、避雷线、雷线的保护范围是这样确定的:当架构强度足够时,每保护水平距离0.45m,避雷线m;架构强度受限制时，每保护水平距离0.6m，要抬高0.3m。这分别相当于保护角56和64。这与日本60年代末的防雷规范60相近。到60年代初（1963年Davis）、70年代初美、英等国对保护输电线路的避雷线的保护范围陆续提出击距理论，即考虑雷电流辐值的大小来选定保护范围。我国高电压工作者（朱木美教授指导王小瑜同志）在职19621964年研究输电线路防雷时也提出了类似方法。至于用来保护发电厂和变电所，我国50年代因担心避雷线断线会波及全厂和全变电所而只采用避雷

  23、针。到70年代中期，才明确避雷线可用于发电厂和变电所的保护。 避雷带 避雷带是在建筑物的屋脊和屋顶四周敷设的接地导体，是由避雷针、避雷线发展而来的。作者最早是由德国资料中了解到这项技术。避雷网是在避雷带的中间敷设接地导体，以保护建筑物的中间部位。用于保护建筑物，其优点是敷设简便、造价低,而且同高耸的避雷针相比,引雷的几率大为减少。而且它接闪后一般是由多根引下线泄散电流，室内设备上的反击电压相比来说较低。我国建筑防雷工作者提出并在全国大范围的应用的笼型防雷方式则是利用建筑物钢筋形成的法拉笼。同时也解决了等电位连接问题，极大地提高了建筑防雷的可靠性。此外，它也便于笼内（屋内）电力、电信、电子设施统一接地（

  24、共地式）。我国电力部门发电厂厂房、机房、变电所及主控室，包括控制和信号电缆等不同用途不同电压设备，并制订1952、1956年以来各版过电压和接地标准。这同IEC近年规定、国外公司广泛宣传的统一接地和等电位连接相比，要早40年以上。 人们曾企图利用在针尖敷设上放射物质来提高引雷作用，扩大保护范围，后来证明无效。60年代末、70年代初，英、德等国建筑物防雷规范已明确做出否定的结论。80年代，水利电力部电力科学院在高压试验室内所做的试验也证明，放射性避雷针在引雷效果上与同尺寸的普通避雷针没有差别。我国过电压与绝缘配合标准对它一直持否定态度。尽管国际上已有定论,法国及一些法语国家还有一些地方，继续使用

  25、带有放射物的避雷针。我国一些从法语国家引进的工业设施,还有用这种避雷针保护的。这不仅浪费资金,无助于防雷改进,而且由于其放射性物质，还造成人身的环境方面的隐患。它违反我国所有有关防雷的标准。 提前放电避雷针的工作原理 提前放电避雷针的工作原理是产生一个比普通避雷针更加快的上行先导。 此描述基于负极性下行放电的情况下，此类放电形式最具有普遍性。 单位怎样进行雷电灾害防护 1、 单位应定期由专业防雷公司检测防雷设施，评估防雷设施是不是满足国家标准要求，比如：学校、公司、区级以上医院、四星级以上宾馆、城区内高度在45米以上的高层建筑需两年检测一次。 2、 单位应设立防范雷电灾害责任人，负责防雷安全工

  26、作，建立各项防雷安全工作，建立各项防雷设施的定期检测，雷雨后的检查和日常的维护。如雷雨过后,安装在电话程控交换机、电脑等电器设备电源上和信号线上的过压保护器应检查有没有损坏，发现损坏时应按时换。 3、 建筑设计企业在防雷设施的设计和建设时，应根据地质、土壤、气象、环境、被保护物的特点，雷电活动规律等因素综合考虑，采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工。 4、 应采用技术和质量均符合国家标准的防雷设备、器件、器材、避开使用非标准防雷产品和器件。 5、 新增加建设和新增加安装设备应同时对防雷系统来进行重新设计和建设，如：重新铺设电脑网络线、室外天线的移位和加高等等都应该重新设计和建设防雷设施。 6、

  27、 雷灾发生时应立即处理，采取一定的措施，避免再次雷击。 雷电保护的整体概念 六点防雷计划 针对雷电的危害，我们大家都认为防雷必须是全面的。最重要的包含以下六方面： A 控制雷击点（采用大保护范围的避雷针） B 安全引导雷电流入地网 C 完善的低阻地网 D 消除地面回路 E 电源的浪涌冲击防护 F 信号及数据线接闪 接闪就是让在一些范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去。地面通信台站的安全在很大程度上取决于能不能利用有效的接闪装置，把一定保护范围的闪电放电捕获到，纳入预先设计的对地泄放的合理途径之中。避雷针是一种主动式接闪装置，其英文原名是Lightning Conducto

  28、r，原意是闪电引导器，其功能就是把闪电电流引导入大地。避雷线和避雷带是在避雷针基础上发展起来的。采用避雷针是最首要、最基本的防雷措施。 2均压连接 接闪装置在捕获雷电时，引下线立即升至高电位，会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络，并使其电位升高，进而对人员和设备构成危害。为减少这种闪络危险，最简单的办法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。台站内的金属设施、电气装置和电子设备，如果其与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时，则应该用较粗的导线把它们与防雷系统来进行等电位连接。这样在闪电电流通过时，台站内的所有设施立即形成一个“等

  29、电位岛”，保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以有效的预防闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。 3接地 接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，良好的接地才能够有效地降低引下线上的电压,避免发生反击。过去有些规范要求电子设备单独接地，目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作。90年代以前，部队的通信导航装备以电子管器件为主，采用模拟通信方式，模拟通信对干扰很敏感，为了抗干扰，所以都采取电源与通信接地分开的办法。现在，防雷工程领域不提倡单独接地。在IEC标准和ITU有关标准中都不提倡单独接地，美国标准IEEEStd1100-19

  30、92更尖锐地指出:不建议采用任何一种所谓分开的、独立的、计算机的、电子的或其它这类不正确的大地接地体作为设备接地导体的一个连接点。接地是防雷系统中最基础的环节。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来。防雷接地是地面通信台站安装检验收取规范中最基本的安全要求。 4 分流 分流就是在一切从室外来的导线（包括电力电源线、电话线、信号线、天线的馈线等）与接地线之间并联一种适当的避雷器。当直接雷或感应雷在线路上产生的过电压波沿着这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，将闪电电流分流入地。 分流是现代防雷技术中迅猛发展的重点，是防护各种电气电子设备的关键措施。近年来频

  31、繁出现的新形式雷害几乎都需要采用这样的形式来解决。由于雷电流在分流之后，仍会有少部分沿导线进入设备，这对于不耐高压的微电子设备来说仍是很危险的，所以对于这类设备在导线进入机壳前应进行多级分流。 现在避雷器的研究与发展，也超出了分流的范围。有些避雷器可直接串联在信号线或天线的馈线上，它们能让有用信号顺畅通过，而对雷电过压波进行阻隔。 采用分流这一防雷措施时，应格外的注意避雷器性能参数的选择，因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能。比如信号避雷器的接入应不影响系统的传输速率；天馈避雷器在通带内的损耗要尽量小；若使用在定向设备上，不能导致定位误差。 5屏蔽 屏蔽就是用金属网、箔、壳、管等导

  32、体把需要保护的对象包围起来，阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。局域网防雷电攻击方法完全解析作者： 来源： 时间：2008-03-10高效、安全是局域网设备工作运行的主旋律之一，不过提到局域网安全，相信多数人都会把目光聚焦到网络防病毒、网络防攻击上来，而很少有人会考虑雷击或感应雷击也能给局域网设备造成致命的安全威胁。在高层建筑物日益增多的今天，局域网设备遭受到雷击的可能性慢慢的变大，如果我们不及时采取防雷措施，那么轻则轻易造成网络设备异常工作，严重的话能损坏或烧毁网络设备，从而给我们大家带来经济上的损失。为了让局域网设备远离雷电的攻击，提高

  33、网络设备的工作稳定性，我们一定要格外的重视、积极应对局域网防雷问题。下面，笔者就局域网设备如何避免雷电攻击，提出自己的一些看法，希望各位网友能批评指正。由于局域网中使用的网络设备大部分是精密的电子设备，这些电子设备抗电流、抗电压或抗电磁脉冲的能力十分有限，而且局域网设备大部分都需要持续不断地工作，这样的话许多重要的网络设备都必须24小时处于开机状态，这么一来只要雷雨天气来临，局域网设备就可能会遭受到雷电的袭击。倘若雷电发生在离局域网不远的位置时，那么由雷电产生的强电流，可能会通过进出局域网的通信线缆或者电源线缆，入侵到局域网系统中，一旦局域网设备没有采取任何防雷措施的话，那么这些设备肯定是无法抵挡

  34、高达几万伏的强电压或者几万安培的强电流，这样的话轻则导致局域网设备发生错误操作、数据丢失或者出现死机现象，严重的话能烧毁计算机系统或其他网络设备，甚至还能对局域网工作人员的生命造成威胁;即使某些网络设备没有被强大的雷击电流或电压损坏，但只要它们遭受过雷电袭击之后，它们内部的某些电气性能将受到某些特定的程度的影响，这样的话就易影响到局域网整体性能的稳定性。 雷电为何会给局域网系统带来灾害，除了与雷电的攻击性和破坏性强有关，还与网络管理人员没有依规定正确安装防雷设备或选用的防雷设备质量不合格有关。从许多网络设备被雷电攻击的事件来看，部分单位或网络工作人员对局域网系统防雷重要性认识不足，防雷设备年久

  35、失修，根本没办法起到预防雷击作用，安全风险隐患比较突出;还有一些人思想上存在着麻痹、侥幸现象，觉得自身的网络设备在建筑物内部不会受到雷电的袭击。尤其，随着Internet网络的逐步普及，各单位或同一单位中的各部门上网欲望越来越强烈，网络管理人员随意布置网线的情况也比较普遍，由于网络连接线中没安装防雷装置，室外的网络连接线几乎就变成了引雷器，因此导致雷击故障频频发生。 小提示:雷击电流除了通过通信线缆或电源线缆，给局域网设备造成直接攻击之外，还能够最终靠感应雷击电流对局域网系统造成间接伤害，例如雷击电流在沿着局域网所在大楼的避雷引线流向地面时，在避雷引线四周会产生强大的电磁场，如果局域网设备离避雷引线、距离较近的话，那么网络设备“身上”就会自动地产生强大的雷击感应电流，这些强电流会很轻易地将网络设备损坏掉;此外，雷击电流通过避雷引线向地面倾泄时，会产生很高的地网电位，这些高电位可能会通过局域网的接地线入侵到局域网设备中，从而给网络设备造成了严重的伤害。定期检修防雷设施 别认为安装好了防雷设施，局域网设备就不可能会受到雷电袭击了，我们该时刻树立防雷意识，在每年雷雨季节即将来临之际，认真组织专业技术人员定期对局域网系统的防雷设备做检修和维护，检验防雷设施是否老化、失效，是否受到人为破坏或损伤，一经发现防雷设施不能正确工作的话，应该按时换安装新的设备，以彻底杜绝雷击隐患。 正确进行接地 由于雷击电流或雷击

  37、电压等都是通过地线来向地面倾泄的，接地效果的好坏直接影响着防雷效果的好坏，因此妥善做好局域网设备的接地是预防雷击的关键环节。一般来说，局域网中的各个网络设备不宜单独接地，不然各个设备的接地系统易产生电位差，这个差值达到一定数值后，也会对网络设备造成损伤;为了尽最大可能避免不同接地系统存在电位差，最好将局域网中的所有设备共用同一个接地系统，这样就能保证各个网络设备之间的接地电位相等。此外，局域网中使用的独立屏蔽双绞线线路两端屏蔽层，可以和网络设备的金属外壳相互连在一起，并进行单独的建筑接地(当然建筑物本身一定要符合接地要求)。 牢固树立防雷意识 只有心中牢固树立防雷意识，才会在平时的网络管理和维护工作中，

  38、培养成良好的防雷操作习惯。例如，一旦看到雷雨天气即将来临时，应该提前切断室外连接线缆和室内网络设备之间的物理连接;在雷电发生期间建议还是不要操作计算机，并将局域网机房电源全部切断;不要将重要的网络设备紧靠住墙壁或者避雷引线放置。 上面的各种预防雷击措施，不应孤立开来单独使用，而应该为局域网系统采取多层次的防雷措施，只有这样才可以确保局域网设备的安全运行，最大限度地减轻雷击电流或电压对网络系统造成的损失和危害。综合防雷工程作者： 来源： 时间：2008-02-20 富兰克林发明避雷针已二百多年了，在实践中它保护建筑物及内部工作人员的雷电安全起到了积极有效的保护作用。自20世纪80年代以来，由于经济的发

  39、展，以计算机网络为主的各种通信系统快速地发展，大量微电子技术在信息产业中大范围的应用，这些高科技的微电子设备遭雷电危害却呈增加趋势。 由于雷电具有高电压、大电流和瞬间性特点，强大的闪电产生静电场、电磁场和电磁辐射，以及雷电波侵入、地电位反击等，统称雷电电磁脉冲LEMP，严重干扰无线电通讯和各种电子设备的正常工作，在一些范围内造成许多微电子设备损坏。IEC指出：“ 雷电，高科技的天敌”。因为防雷电电磁脉冲LEMP这是富兰克林避雷针等防直击雷系统没办法保证的。雷击释放出数百兆焦耳能量，这一能量与足可影响敏感的电子设备毫焦耳量级的能量差别悬殊，需要有一种合理的工程保护方式。即要防护直接雷击；又要防护雷电电磁

  40、脉冲LEMP， 秒为综合防雷工程。中光认为富兰克林避雷针其闪电电流大，在四周产生很强的脉冲电磁场，被公认为是它的一个很大特点，或者说副作用的祸害，这是高科技设备大范围的应用之后出现的一个大问题。所以中光高技术研究所已研制出中光避雷针ZGUIII系列。它利用间隙放电和感性阻抗链相结合的降辐延时技术，即保留了传统避雷针吸引雷电和导入地的特长，又能使入地雷电流波头陡度di/dt降低33倍以上，雷电流幅值也相应降低。克服了富兰克林避雷针地电位反击高和二次雷击效应严重的弊病，大范围的使用在建筑、通信、机场、码头等防直击雷危害。中光避雷针、天馈避雷器系列、计算机信号避雷器系列、非金属接地模块系列等，于1997年9月

  41、18日至19日由邮电部60位专家鉴定验收的通过四川中光高技术研究所研制的五个系列防雷避雷产品，进入邮电通信网；1998年4月17日建设部又组织著名的防雷专家通过评审进入现代高层建筑及智能建筑作为直击雷防护和雷电电磁脉冲的过电压保护。 人类社会持续健康发展至今，没法做到避免闪电的发生。防雷技术的水平还局限于任何一个单一的防雷器件都还没办法保证某一特定空间所有保护对象的防雷安全。因此，中光积多年来的经验，在人类历史上率先提出现代应采用综合治理、整体防御、多重保护、层层设防的防治雷击灾害的原则。综合防雷工作一是要防护直接雷击；二是要防闪电电磁脉冲。电涌保护器SPD应用常识随国民经济发展的持续不断的发展，现代化水平的快

  42、速提高，在信息化带动工业化的指引下，各类信息设备、电子计算机、精密仪器、数据网络设备的应用愈来愈普遍，此类设备一般工作电压低、耐压水平低、敏感性高、抗干扰能力低，因而极易受到雷电电流脉冲的危害。每年都给人类造成巨大的直接经济损失。而因重要设备损坏使网络陷入瘫痪而造成的间接损失更是惊人，已引起国内相关领域对此类系统加强保护的格外的重视。近年来，“SPD”这个名词已慢慢的变多地被专业研究、产品制造及工程设计的人们所提到。作为雷电防护装置体系中的重要组成部分，“SPD”已被大范围的使用在邮电通讯、广播电视、金融证券、保险、电力、铁道、交通、机场、石化、市政建设等各个行业。可以毫不夸张地说，凡是装有IT设备的场

  43、所，就有应用SPD的必须。那么SPD究竟是一种什么产品呢？SPD有哪些功能呢？SPD是如何明智的选择应用的呢？在这里我们着手用尽可能通俗的语言向各位介绍一些有关SPD产品的基础知识。希望对那些尚未接触过SPD或对SPD知之甚少而又想掌握SPD知识，并进而使用SPD产品的读者有所收益。一、 什么是SPD（SPD介述）SPD这一名词英语全称是surge protectiye device其译意为电涌保护器，是限制雷电反击、侵入波、雷电感应和操作过电压而产生的瞬时过电压和泄放电涌电流（沿线路传送的电流、电压或功率的暂态波。其特性是先快速上升后缓慢下降）的器件。一端口SPD与被保护电路并联，能分开输入和输出

  44、端，在这些端子之间设有特殊的串联阻抗；二端口SPD有两组输入和输出端子，在这些端子之间有特殊的串联阻抗；电压开关型SPD在没有电涌时具有高阻抗，有电涌电压时能立即变成低阻抗，电压开关型SPD常用的元件有放电间隙、气体放电管、闸流管（硅可控整流器）和三端双向可控硅开关元件。这类SPD有时也称“短路型SPD”；电压限制型SPD在没有电涌时具有高阻抗但随着电涌电流和电压的上升其阻抗将持续地减小。常用的非线性元件有压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时也称为“箝位型SPD”；复合型SPD是由电压开关型元件和电压限制型元件组成的，其特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。无限流元件

  45、的SPD在信息线路中的使用只有一个或数个用于限制过电压的元件，而无限流元件；有限流元件的SPD在信息线路中使用既有限制过电压的元件，又有限流元件。SPD限压元件可分为电压开关型和限压型SPD需通过I、和级分类试验。SPD有户内型、户外型、易触及的、不易触及的（碰不到的）。固定安装方法及移动式的。二、 应用SPD抑制异常过电压的种类通常将超出原有设计规定的正常工作电压上限值的电压叫做“异常过电压”简称“过电压”。它是SPD的工作对象，假如没有过电压也就没有SPD的生存价值了。因此要了解SPD就必须对过电压有个基本了解。过电压将对电气或电子装置中的电路、元器件造成直接破坏，这种破坏依据其严重程度大至可

  46、分为以下四种情况。1、使设备、装置短时间工作错乱。2、造成潜故障，使得电路和器件的性能直线下降，寿命减少，提前失效。3、造成电路或器件的永久性损坏。4、导致起火、触电等安全事故。异常过电压可能是外来的，也可能是设备、装置内部自生的。外侵过电压的侵入途径，能够最终靠导线、电路、管道传导进入；也能够最终靠静电感应、电磁感应侵入。过电压的出现可能是有规律性的、周期性的。但更多的则是随机的。因此在大多数情况下，很难准确在把握它，异常过电压依据其成因的不同，可大致分为雷击过电压、操作过电压、静电和暂态过电压等。下面作分类介绍：1)雷击过电压：雷云直接对设备、装置放电时，设备装置所承受的是“直击雷过电压”，这种情况

  47、发生概率少，而通常所说的雷击过电压是指“感应过电压”。当雷击对地面某一点放电时，通常在它周围方园1.5km范围内的导线、导体中都会有一定幅值的瞬态电压产生。而产生这种冲击电压的主要机理如下：雷云对附近地面的物体放电，或在附近云层中放电，产生的电磁场 会在供电系统的线路导体中产生感应电压。附近云地之间放电所产生的入地电流。耦合到接地网的公共接地阻抗上，在接地网的长度和宽度方向上产生电压差。若雷击时，变压器一次侧的的避雷器动作，一次侧电压快速跌落。这种快速跌落通过变压器的电容耦合传送到二次侧。迭加在通过正常变压器耦合的电压上，形成二次侧冲击电压。雷电直接击中高压一次侧线路，向一次侧线、流，这种大电流流过接地电阻或一次侧导体的冲击阻抗。都会产生高电压，一次侧的这种高电压又可通过电容耦合和正常的变压器耦合，在低压交流电源线路中出现。雷电直接击中二次侧线路，极大的电流和由这种电流所产生的极高电压远超于设备本身和接在二次侧线路中的保护器件的承担接受的能力。为模拟雷电冲击，国际上规定“1.2/50”电压波为标准雷电压波（其波前时间为1.2s，波尾下降到半峰值的时间为50s。）“10/350”电流波为半径传导衰减的雷电流波；“8/20”电流波为经传导衰减的感应雷电流波。雷电冲击波的特点维持的时间短，但峰值高。2)操作过电压是指电路中的断路器、隔离开关、继电器、可控硅开关等通断转接时，在系统电

  49、路中、电路对地以及开关两端所产生的过电压。产生操作过电压的原因是由于线路及其中的元器件都带有电感和电容，储存在电感中的磁能和储存在电容中的静电场能量，在电路状态突变时产生的能量转换，过渡的振荡过程，由振荡而出现过电压。操作过电压的维持的时间比雷击过电压长，比暂态过电压短，在数百微秒到100mS之间，并且衰减很快。3)众所周知，在天气干燥的冬天，人体与衣服间的磨擦会使人体带电，当带电的人与电子科技类产品接触时，就会对电子科技类产品（如手机）放电，这是一种典型的静电放电，静电放电的特点是电压很高，但时间很短，为纳秒级。IEC61000-4-2规定的模拟接触静电放电的电压，等级为2kv8kv，相应的电流峰值为（7

  50、.530）A。4)暂态过电压是指当电力系统发生接地故障，切断负荷或谐振时所产生的相-地，或相-相间的电压升高，它的特点是维持的时间比较长（0.1S60S，与系统的保护方式有关）。暂态过电压的幅值随供电系统的接地方式而异，接地电阻大的系统，暂态过电压倍数就大。表3.1给出了一组供电系统内部过电压倍数K的统计数字。过电压倍数K的定义是内部过电压的峰值与系统的最高运行相电压峰值之比。表3.1 供电系统内部过电压倍数K暂态过电压 操作过电压过电压名称 K 过电压名称 K单相接地故障 1.11.3 切断电感性负载 14.0甩负荷 1.21.3 合闸空载线、载线此外，在实用中，还可能碰到所谓“错电”事故，即设计用于110V电源的设备错误地接入220V的系统中，或设计用于220V电源的设备错误地加上380V电压等，这样所引起的过电压，不仅是接入电压的峰值，还有过渡过程的震荡性电压。总之，异常过电压成因复杂，维持的时间和电压、电流的强度差异极大，因此防护异常过电压有时是个复杂而困难的任务。一般来说压敏电阻器是防护维持的时间较短的静电，雷击过电压和操作过电压的“瞬态”过电压保护器，对于维持的时间较长的暂态过电压只能用熔断器，断路器等器件来防护。三、 SPD产品的主要术语定义SPD产品的术语很多，其中主要有以下

  52、几个术语较常用1、 标称放电电流In：流过SPD具有8/20波形的电流峰值。用于级试验的SPD分级以及I级、级试验的SPD的预处理试验。2、 最大放电电流Imax：流过SPD具有8/20波形电流的峰值，其值按级动作负载的程序确定。Imax大于In .3、 冲击电流Iimp：由电流峰值Ipeak和电荷量Q确定，其试验应根据动作负载试验的程序进行，是用于I级试验的SPD分类试验。4、 最大持续工作电压Uc：允许持久施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压。5、 电压保护水平Up：表征SPD限制接线端子间电压的性能参数，其值可从优选值的列表中选择，该值应大于限制电压的最高值。6、 限制电压：施加

  53、规定波形和幅值的冲击电压时，在SPD接线端间测得的最大电压峰值。7、 残压：放电电流流过SPD时，在其端子间的电压峰值。8、 SPD的脱离器：当SPD失效时，把SPD从电源系统断开所需的装置。9、 持续运行电流：在对SPD加上Uc时，流入SPD保护元件的电流和流入与其并联的内部电路的电流之和。10、 续流If：当SPD放电动作刚结束瞬间，流过SPD的由供电电源提供的工频电流。11、 插入损耗：在特定的频率下，连接到给定供电系统的SPD插入损耗是指试验时，插入SPD之前和以后，出现在横跨干线紧靠插入点之后的电压比，对信息线路用SPD而言，插入损耗是在传输系统中接入SPD前后传输系统的功率之比值。

  54、用dB（分贝）表示。12、 比特差错率BER：在一给定的时间内，信息传输系统中不正确地传输比特数与总传输比特数之比。13、 SPD的频率范围fG：连接至信号线路的SPD在接入线路后，能产生能量损耗，规定在3dB的插入损耗下，取起始频率至截止频率为用于信号线、 SPD的数据传输速率bPS：用于信息线路的SPD在接入网络系统后应不影响系统传出的上限数据传输速率，用1s内传输比特值bPS表示，即bPS/S。15、 回波损耗AR：在高频工作条件下，前向波在SPD插入点产生反射的能量比，它是衡量SPD与被保护系统的波阻抗匹配程度的一个参数。AR是反射系数倒数的一个模量，单位为分贝

  55、（dB）。当阻抗可确定时，可从下列公式确定AR：AR=20lgMOD(Z1+Z2)/( Z1- Z2)式中：Z1：阻抗不连续点之前传输线的特性阻抗或源阻抗。 Z2：不连续点之后的特性阻抗或从源和负载间的结合点所测到的负载阻抗。MOD是阻抗模的计算。16、 近端交扰NEXT：交扰在干扰通道中的传播方向与电流在干扰通道中的传播方向相反。持续近端交扰的干扰通道端口通常与干扰通道的供能端接近或重合。17、 I级分类试验：对试品进行标称放电电流In，1.2/50s冲击电压和最大冲击电流Iimp的试验，Iimp的波形为10/350s。18、 级分类试验：对试品进行标称放电电流In，1.2/50

  56、s冲击电压和最大放电电流Imax的试验。Imax的波形为8/20s。19、 级分类试验：对试品进行混合波（1.2/50s，8/20s）试验。注：IEC61643-1序言中指出：I级分类试验用于模拟导入的部分雷电流冲击，经I级分类试验的SPD一般建议安装在暴露处，如装有防雷装置的建筑物入户处，级和级分类试验用于承受维持的时间短的雷击电磁脉冲，此类SPD一般安装在较少暴露处。四、 低压配电系统SPD的选择应用现在的防雷工程技术已进入一个新时期，要考虑雷电的各种物理特性和作用而实施。强大的闪电产生的静电场变化、磁场变化和电磁辐射，在一些范围内造成许多微电子设备的损坏。从前的防雷概念局限于沿着闪电电流或

  57、者闪电电压波传输的一维通道来考虑，但到了20世纪80年代以后则不同了，闪电在一维通道四周的三维空间产生危害。因此防雷工程必须从三维空间来设防。这是一种全新的思维，原来以为一个雷击被避雷针引入大地就达到了防雷的需要，不会出现雷灾。可是在几公里空间范围内仍有许多单位出现雷灾，甚至损失严重。这是因为，现今的各种电气和电子科技类产品不得不在严重污染的电磁环境中工作。这种污染来自雷电、电气系统操作及故障，还有静电。它们所产生的异常高电压对信息技术产品的危害尤其严重。因为这类产品中大量使用着各种集成电路（IC）,其中元器件的尺寸，导线之间的间距只有几微米，甚至小于1m。因此作用在它们上面的冲击电压只要稍微比设计

  58、值高一点就能使它们损坏。而这种损坏所造成的损失主要不在设备本身，而是因这一些信息技术设备停止工作或工作错乱所造成的间接损失。例如一台银行电脑的电源板被雷击感应电压打坏，更换其中损坏的元件可能仅仅是百元左右，但由于停机或内存资料丢失所造成的损失则无法计算。所以对于现代电子设备，特别是信息技术产品，防护异常过电压是个必须认真解决，丝毫不能马虎的课题。简单而草率地将SPD装置在各种线路中并不代表就是最优的保护方案，只有正确地选择、配置、安装才能使SPD达到预期的效果，使保护方案成功地付诸实施。SPD正常发挥效用的前提是将浪涌电压而引起的浪涌电流以最短的途径通过等电位系统接地。电源线、信号线、都要通过等电位连接导体或电涌保护器进行等电位连接，各个局部等电位连接排互相连接。并最后与主等电位连接排相连。根据感应原理，电感量越大瞬间电流在电路中产生的电压越高。V=Ldi/dt。而电感量主要与导线长度有关，而和导线截面关系不大。因此应使导线尽可能地短，尽量做到在需保护的区域内，所有导电部件都可认为是有接近相等的电位，因而不存在非常明显的电位差。1、 电涌保护器配置方案等级的确定：(1)决定系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数NcNc=5.810-3/(C1+C2+C3+C4+C5) 次/年 (1)其中C1、C2、C3、C4、C5的取值见表4.1注：有些专家觉得Nc应

  60、为5.810-2/( C1+C2+C3+C4+C5)较适合我国国情和业主的接受能力。(2)根据地区雷暴日Td，决定地区雷击频度NgNg=0.24Td1.3次/K年 (2)注：C4一栏中防雷分区的概念引自GB5005794（2000年版）LPZ0A区：本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ0B区：本区内的各物体不大可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。LPZ1区：本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。LPZn+1后续防雷区：

  61、当要进一步减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。注：n=1、2、。在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物做等电位连接，并宜采取屏蔽措施。注：LPZ0A与LPZ0B区之间无界面。三、分级防护 由于雷击的能量是非常巨大的，一定要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放，对于有可能发生直接雷击的地方，一定要进行CLASSI的防雷。第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备，对于前级发生较大雷击能量吸收时，

  62、仍有一部分对设备或第三级防雷器而言是相当巨大的能量会传导过来，需要第二级防雷器进一步吸收。同时，经过第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP，当线路足够长感应雷的能量就变得足够大，需要第二级防雷器进一步对雷击能量实施泄放。第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。 1、第一级保护 目的是防止浪涌电压直接从LPZ0区传导进入LPZ1区，将数万至数十万伏的浪涌电压限制到25003000V。 入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时应为三相电压开关型电源防雷器，其雷电通流量不应低于60KA。该级电源防雷器应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防雷器。一般要求该级电源防雷器具备每相100KA以上的最大冲击容量，要求的限制电压小于1500V，称之为CLASS I级电源防雷器。这些电磁防雷器是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸引高能量浪涌而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压（冲击电流流过电源防雷器时，线路上出现的最大电压叫做限制电压）为中等级

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  第1章《声现象》单元测试卷（基础卷）八年级物理上册同步考点解读与专题训练（苏科版）（解析版）

  GB/T 22665.2-2008手持式电动工具手柄的振动测量方法第2部分：螺丝刀和冲击扳手