任維遠　劉高鋒

隨著電子技術快速發(fā)展，集成電路對電壓和電流脈沖的敏感程度越來越高，外部電涌過電壓和內(nèi)部電涌已成為電子設備損壞和工作中斷的主要因素之一。保證精密電子設備系統(tǒng)能正常工作的基本要求是電涌防護設計應正確并很好的協(xié)調(diào)配合，以免外部電涌過壓及內(nèi)部電涌所導致的設備損壞。

新建及改擴建工程的重要電氣設備機房應采用高品質電源電涌防護器，對整個電氣系統(tǒng)提供完善的電涌防護措施，同時語音、數(shù)據(jù)及圖象等金屬導體有線傳輸?shù)娜蹼娋W(wǎng)絡也應做好電涌防護，這是確保該類設備正常工作的重要技術環(huán)節(jié)。

1.電氣設備機房電涌防護措施分析

1.1安裝了直擊雷防雷設備的電涌防護不可忽視

直擊雷防雷設備的作用是接閃，即防止雷電直接擊中機房所在建筑物以及接閃器保護范圍內(nèi)的各種金屬管線和用電設備。對于在接閃器保護范圍外的各種金屬導線以及由直擊雷所產(chǎn)生的感應雷電和建筑物內(nèi)所產(chǎn)生的內(nèi)部電涌是不能保護的。對于由電力故障所產(chǎn)生的部分外部電涌也是不能保護的。這包括：高壓/低壓動力電源線、部分網(wǎng)絡和專用數(shù)據(jù)通信線被雷電直接擊中，建筑物內(nèi)的感應電動機、備用發(fā)電機、中央空調(diào)、電梯等產(chǎn)生的內(nèi)部電涌，電力故障所產(chǎn)生的各種外部電涌，因為靜電感應、電磁感應、電位反擊等所造成的各種感應雷電等等。因此必須要加裝電涌保護器以保護電源線和數(shù)據(jù)線。

1.2機房接地不可等同于設備的電涌防護

機房接地是計算機設備和精密電子設備正常工作的需要。機房接地主要是可以防止靜電（如靜電荷出現(xiàn)積累，可以從地線泄放掉），這樣可以保護機器和人員的安全；另外有些設備接地后才可以正常的工作（不接地會受到電磁干擾、以及無基準點）。所以機房接地并不是用來防止雷電，也是防止不了雷電的，必須要加裝電涌保護器才可以防止雷電和內(nèi)部、外部電涌。

1.3采用UPS供電的設備仍需要做電涌防護

UPS的作用是對供電系統(tǒng)突然停電或電壓不足提供支持，在突然斷電時，UPS保護電氣和電子系統(tǒng)、處理控制器和數(shù)據(jù)免受部分或全部的損壞。有些UPS帶有低能的電涌抑制器。這種內(nèi)置的低能抑制器只能用來保護和UPS相連的負載免受能量有限的弱電涌的襲擊，因此，不能作為專門的解決電涌問題的方案。更重要的是：有研究表明UPS設備中的敏感電氣控制線路極易受到電涌的破壞。而這些線路經(jīng)常是監(jiān)視UPS的工作狀態(tài)以及UPS的交流電源的輸入、輸出狀態(tài)的。1884年成立的電氣與電子工程師協(xié)會（1EEE），是世界最大的技術專業(yè)團體，曾十分關注UPS可能受到的破壞，并在IEEE標準1100—1992中專門編寫了一章9.11.3：UPS電涌防護。其中指出：雷電和其它產(chǎn)生瞬態(tài)電壓的現(xiàn)象，對大部分UPS設備和敏感的電氣負載設備是有害的。因此，建議UPS的整流器輸入系統(tǒng)和輔助的UPS旁路系統(tǒng)（包括人工保養(yǎng)的旁路系統(tǒng)）都應加裝IEEE.41—1991標準中規(guī)定的有效電涌防護裝置。

2.電涌保護分級

我國在機房建設的電涌防護方面有明確的要求，要求所有機房必須要做直擊雷電防護和接地網(wǎng)的建設；要求有條件的機房和比較重要的機房必須進行感應雷電的防護。對于最新的計算機機房和通訊機房的建設規(guī)范中都明確要求要進行感應雷電的防護；《氣象法》中明確要求政府機關和有條件的單位在建設機房時要考慮雷電電涌防護問題；在最新的建筑電氣設計規(guī)范中，明確要求進行感應雷電的防護；在許多行業(yè)的機房建設規(guī)范中都有明確的要求（如銀行、金融、電信、稅務、政府機關、法院、公共市政設施等），必須進行機房的電涌防護。

所有敏感電氣設備的運行都是在嚴格的電壓范圍內(nèi)進行的，超過1kV的高速過電壓對電氣設備都非常危險。任何雷電保護措施的目的，都是要把過電壓限制在1kV以下。電涌保護一般分三級，其目的是把過電壓鉗制到安全的范圍內(nèi)。

3.電涌防護器的選擇

應選擇一個技術先進的制造商，產(chǎn)品應具有詳細的說明書、技術指標、產(chǎn)地、符合各方面的標準證書及有銷售許可證書等。

（1）設計是否有利于用戶并且容易安裝。理想的產(chǎn)品應該是一個小型、緊湊并且能夠安裝在現(xiàn)有的空間內(nèi)，同時易于安裝。電涌防護器本身的體積尺寸越大，它固有的內(nèi)部線路電感就越大；防護器本身體積小，電感也小，防護效果就更好；小體積防護器的另一個優(yōu)勢是可以安裝在*近配電箱處，因為連線本身也有電感，連線長，對防護系統(tǒng)的限制水平的不良影響也就越大，因此在安裝電涌防護器時越*近配電箱越好，最好是在15cm以內(nèi)。在電氣設備狹小的空間內(nèi)不可能安裝大體積的防護器。

（2）反應時間。電涌防護器的反應時間必須比電涌的速度快。反應時間在毫微秒（納秒）級均符合技術要求。

（3）一次能夠處理的最大電流。最大電流即峰流是一個電涌防護器的處理最大電流的能力。Bellcore實驗室（AT&T;—Bell實驗室的研究機構）為了保護它高度計算機化的實驗中心，進行了廣泛的調(diào)研，明確了電涌防護器處理最大電流的能力和所需的技術參數(shù)，一個20kA的電涌防護器即可滿足要求。由此可見，在任何建筑物內(nèi)的分支線供電箱處安裝一個80kA的電涌防護器，便足以解決任何可能出現(xiàn)的電涌問題。對多雷擊區(qū)的貴重電氣設備，應在建筑物人口的交流配電箱處安裝一個較大的防護器，型號從65kA到l60kA。

（4）吸收能量的能力。電涌防護器吸收能量的能力以焦耳來衡量，焦耳值越高，電涌防護器的使用壽命越長。

（5）鉗制電壓的能力。也就是將過電壓鉗制到電氣設備所能承受的安全范圍之內(nèi)的能力。計算機被設計在一定電壓范圍內(nèi)使用，如果超出了這個范圍就會導致計算機的損壞。因此電涌防護器必須把過電壓鉗制到安全水平。1998年6月1開始實施的GAl73—1998標準規(guī)定：用于220/380V電力系統(tǒng)的計算機防雷保安器（電涌防護器）的鉗制電壓應小于或等于2kV。

（6）符合國際和國家標準。國際標準，包括UL449、IEEE、NEMA和IEC。在我國同樣有相應的標準，公安部公共信息網(wǎng)絡安全監(jiān)察局要求：所有用于保護計算機的防雷保安器（本文稱為電涌防護器），都必須根據(jù)GAl73—1998的標準通過檢測并獲得銷售許可證后，方可銷售。

（7）產(chǎn)品的可靠性及制造商的客戶單。了解制造商的客戶單以及廠家從事產(chǎn)品生產(chǎn)的歷史有助于了解廠家的信譽和其產(chǎn)品的可靠性。

（8）質量保證。保質期限的長短體現(xiàn)了制造商對其產(chǎn)品是否不出問題、并長久的保護設備的自信心。

4.電涌防護器設置

最大的電涌產(chǎn)生在建筑物外，由雷電和電力公司切換負載所致，這種感應電涌可沿電力線傳輸，進入建筑物內(nèi)。電源系統(tǒng)電涌防護器的具體配置應根據(jù)供電系統(tǒng)接地型式選擇。220/380V供電系統(tǒng)接地型式常采用的有TN-S、IN-C-S、TT、IT四種。

設計時，一般根據(jù)電源裝置所處區(qū)域按通流能力三級配置電涌防護器：

一級（總配電柜，不低于LPZl區(qū)內(nèi)），Up=2.0kV，Imax=65kA（8/20μs）。

二級（分配電柜，不低于LPZ1區(qū)內(nèi)），Up=1.2/1.8kV，Imax=40kA（8/20μs）。

三級（設備處，不低于LPzl區(qū)內(nèi)），Ures<1kV，Imax=6.5kA（8/20μs）。

交流電源與計算機的電源相連，數(shù)據(jù)線把計算機與電話線或局域網(wǎng)連接在一起；給計算機提供電源的交流電源線路、將計算機與電話通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)或其他局域網(wǎng)連接在一起的數(shù)據(jù)線路，電涌可以通過這些線路破壞性地干擾計算機。因此，與計算機相連的電源和數(shù)據(jù)線都需要安裝電涌防護器。