電子設(shè)備雷擊保護導(dǎo)則

1、中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)UDC：621.38：621.316：933GB 7450-87電子設(shè)備雷擊保護導(dǎo)則Guldance for lightnlng protectionfor electronlc equipments本導(dǎo)則論述了電子設(shè)備防雷擊保護原則，供從事電子設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)及使用人員考慮設(shè)備質(zhì)量、成本、人身安全時，將電子設(shè)備上產(chǎn)生的雷電沖擊限制到設(shè)備容許范圍內(nèi)，以達到GB 3482-83電子設(shè)備雷擊試驗方法所規(guī)定的技術(shù)要求。本導(dǎo)則適用于與外線相聯(lián)接的電子設(shè)備的雷擊保護，對雷電直擊設(shè)備不能提供保護。1 總則1.1 名語術(shù)語1.1.1 縱向過電壓及縱向保護縱向過電壓指由于某種原因，使平衡電

2、路上某點與地間出現(xiàn)的超過容許的電壓。用來抑制此種過電壓的保護稱縱向保護。1.1.2 橫向過電壓及橫向保護橫向過電壓指由于某種原因，使平衡電路的線間，或不平衡電路的線與地間出現(xiàn)的超過容許的電壓。用來抑制此過電壓的保護稱橫向保護。1.1.3 內(nèi)電路指不直接聯(lián)接于外線的機內(nèi)側(cè)電路。1.1.4 粗保護指限幅電壓較高，耐流能力較大，裝在靠近外線的電路點上的保護裝置，如放電管等。1.1.5 細保護指限幅電壓較低，耐流能力較弱，用于內(nèi)電路保護固體元件的保護裝置，如半導(dǎo)體、極管等。1.2 危險源1.2.1 直擊雷雷電直接擊中線路并沿導(dǎo)線或電纜流過大量的雷電流，持續(xù)時間達若干微秒，使線路設(shè)備有實質(zhì)性的破壞，還可

3、以引起幾千伏的過電壓直接加到線路裝置和終端設(shè)備上。1.2.2 感應(yīng)雷通過雷云之間或雷云對地的放電，在附近的架空線路、埋地線路、鋼軌或類似傳導(dǎo)體上產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓稱感應(yīng)雷。1.2.3 地電位升雷電流通過接地裝置流入大地所引起大地電位的升高稱地電位升，會危害設(shè)備的對地絕緣。1.3 基本的保護方法1.3.1 規(guī)定設(shè)備的介質(zhì)絕緣強度、耐流量、阻抗等，以適應(yīng)所使用的環(huán)境。1.3.2 使用保護元件分流(如火花間隙)或中斷(如用熔絲)可能到達設(shè)備內(nèi)部的沖擊。1.4 保護元件1.4.1 帶碳精板或金屬電極的空氣隙保護器通常聯(lián)接于每一引入線與地之間，限制出現(xiàn)在兩極間的電壓，此類元件價格低廉，但運行一段時間特別經(jīng)

4、雷擊放電后，絕緣電阻會下降，需經(jīng)常維護及更換。1.4.2 氣體放電管通常亦聯(lián)接于每一引入線與地之間，如果是三極氣體放電管則聯(lián)接于平衡線對與地之間。用以把過電壓限制到被保護系統(tǒng)可容許的范圍。可較長期工作不需要特殊的維護。但應(yīng)對氣體放電管作定期檢查。三極氣體放電管的橫向電壓小，保護效果優(yōu)于二極氣體放電管。1.4.3 半導(dǎo)體二極管可把外來過電壓值限幅低至1V，以保護設(shè)備。器件的動作速度快，但易因過流而遭損壞。多用于細保護電路。1.4.4 壓敏電阻是一種其電阻值隨外加電壓變化的非線性元件。從高阻到低阻的過度可達納秒級，耐流能力較大，但這類器件漏電會逐漸增加、極間電容較大，使用時應(yīng)加以考慮。1.4.5

5、熔絲串聯(lián)在每一引入線之中，當(dāng)流過過載電流時熔斷?？梢灾袛噙^電流以保護設(shè)備與人身安全。1.4.6 熱線圈串聯(lián)在每一引入線之中，它附有易熔焊料，并當(dāng)長時間超過規(guī)定值的弱電流潛入時熔動，用以切斷電路，或同時將線路接地。1.4.7 其他保護元件對設(shè)備遭受過電壓能起保護作用的元器件及裝置，如排流線圈、隔離變壓器等，可視不同設(shè)備而選用。1.5 使用保護元件存在和帶來的不利因素1.5.1 殘壓-包括未使保護元件動作的過電壓，保護元件動作前的瞬變，保護元件動作后的端電壓，保護元件動作引起的電路瞬變等。1.3條的保護應(yīng)包括這一因素。1.5.2 橫向電壓-兩線放電管動作不一致會產(chǎn)生橫向電壓。當(dāng)被保護設(shè)備阻抗較低時

6、，其值往往可達到縱向過電壓的幅值和維持同樣的時間。1.3條的保護應(yīng)包括這一因素。1.5.3 對電路正常工作的影響-若電路正常工作的電平和保護元件限幅電壓之間“隔離”不夠，則可能影響電路的正常工作。1.5.4 轉(zhuǎn)移效應(yīng)-保護元件雖然保護了設(shè)備的某一部分，但對設(shè)備的另一部分可能喪失保護或甚至造成更大危險。例如，熔絲熔斷，會導(dǎo)致熔絲線路側(cè)的過電壓升高；放電管放電短路造成部分電路過流等。1.5.5 在多級保護中，后級保護元件動作可能影響到前級保護元件的動作，損壞耐流能力弱的保護元件，或造成保護級之間的電路過流。1.5.6 保護元件動作過程中可引起溫升。1.5.7 保護元件動作可造成信號暫時或永久性中斷

7、。1.5.8 可能增加維護工作量及影響電路的正常測試。1.6 危險估計1.6.1 設(shè)備受雷電影響程度的估計設(shè)備受雷電影響的程度與設(shè)備上出現(xiàn)過電壓的幅值及其概率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備抗過電壓能力、保護元件、接地等有關(guān)。1.6.2 環(huán)境條件的估計雷電活動頻繁及大地電阻率高的地區(qū)的設(shè)備，容易受直擊雷和鄰近雷擊所破壞。周圍埋地金屬物如水管、電纜鎧裝及屏蔽，可以降低雷擊在線上引起的感應(yīng)過電壓。一般可把使用環(huán)境劃分為非暴露和暴露兩大類：非暴露環(huán)境-指城市中心和低雷暴露活動的地區(qū)，其間極少出現(xiàn)超過保護元件殘壓的過電壓；暴露環(huán)境-指除以上列出外的所有其他環(huán)境，也包括必須采用一切有效保護措施，才能有滿意效果的特殊暴露

8、環(huán)境。1.6.3 工作狀態(tài)影響的估計某些設(shè)備的內(nèi)部接線是時刻變化著的，此時，保護設(shè)計不能孤立地局限于設(shè)備的一種工作狀態(tài)，應(yīng)考慮到設(shè)備工作狀態(tài)變化(內(nèi)部接線變化引起，如通信用的交換機)時雷電沖擊產(chǎn)生的影響和受到的破壞可能更大。否則，一旦發(fā)生故障，設(shè)備性能受到的破壞或波及范圍將達到更加嚴(yán)重的程度。2 保護設(shè)計2.1 確定耐沖擊等級即應(yīng)對保護設(shè)備耐過電壓能力加以分級?？梢砸?guī)定兩級：a.僅僅發(fā)生在局部上的輕微故障；b.嚴(yán)重擊穿、熔化、功能故障應(yīng)盡量予以避免。不應(yīng)因一個保護元件的損壞，繼而導(dǎo)致嚴(yán)重故障的發(fā)生。2.2 設(shè)備外部的保護可以采取某些附加措施，達到下列目的：a.中斷或降低過電流；b.降低過電壓；

9、例如，為保護通信設(shè)備可在線路和設(shè)備之間，最好是在MDF(總配線架)的線路側(cè)接保護元件。既避免MDF至設(shè)備間的電路過流，還可使MDF在發(fā)生1.5.4款所述的轉(zhuǎn)移效應(yīng)時不受到損害。2.3 耐壓水平直接聯(lián)于線路的變壓器(如，設(shè)備輸入或輸出的匹配變壓器、電源進線的電源變壓器)、線路濾波器中的元器件應(yīng)有不導(dǎo)絕緣擊穿的最低耐壓。對于變壓器，指初次級之間、端子與地及端之間的耐壓。對于濾波器的電感元件，指線圈端子對地的耐壓，電容器指端子間的耐壓。端子對地和變壓器初次級間的耐壓，是用以防縱向過電壓，端子間的耐壓是用以防橫向過電壓。在確定設(shè)備耐壓水平時，應(yīng)結(jié)合保護措施一起考慮。最低的耐壓水平應(yīng)能經(jīng)受暴露環(huán)境并接有

10、保護元件時所存在的殘壓的沖擊作用。2.4 設(shè)備內(nèi)部的保護可以通過在電路串接或并接保護元件，收到斷開或短路過電壓源的效果。常用1.1.4和1.1.5款的粗保護和細保護限制過電壓。圖1示出常用粗保護的設(shè)置，表1、表2為常用的粗、細保護電路。應(yīng)正確設(shè)計保護電路，合理選擇保護器件及安裝位置。注意不要使用多余的保護器件，否則不僅不經(jīng)濟，而且還會顯著惡化設(shè)備的特性功能，降低運行的可靠性。3 其他措施3.1 利用及增大電流負反饋，可以限制晶體管上的過流，在一定程度上減弱晶體管所承受的過電壓沖擊。3.2 裝有濾波器的電子設(shè)備，可在不影響電路正常工作條件下盡量提高高通濾波器的截頻，或盡量降低低通濾波器的截頻，增大阻帶衰耗，以減少進入內(nèi)電路的沖擊能量。3.3 在不影響正常工作的條件下，電路中可串入限流電阻，以限制其過流。3.4 任何保護元件，均應(yīng)盡可能縮短引線，直接裝于需要保護的電路點上。3.5 在易受雷電沖擊的電路中，不能使用金屬膜電阻，因為它的耐沖擊能力差。3.6 印制電路板中可能出現(xiàn)過電壓的導(dǎo)線間的絕緣強度，應(yīng)滿足沖擊耐壓要求。3.7 用于線路放大以及其他可能承受沖擊的晶體管，應(yīng)進行而沖擊篩選。3.8 應(yīng)選用動態(tài)電阻小的半導(dǎo)體二極管作保護元件。3.9 設(shè)備應(yīng)有良好的保護接地，并定期檢查，以減少地電位升的影響。