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雷電及浪涌防護(hù)設(shè)計(jì)技巧

雷電及浪涌電壓電流具有極高的幅值，與具有極高內(nèi)阻的電流源相近的電流特性，所有的防護(hù)措施都需要圍繞這些方面展開。雷電及浪涌防護(hù)的基本原則是使雷電及浪涌所包含的能量按照預(yù)先設(shè)定好的方式和途徑順利的泄放。

根據(jù)大量的觀測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，IEC、IEEE、GB等標(biāo)準(zhǔn)體系做出了總結(jié)歸納，對(duì)雷電及浪涌保護(hù)工作做出了嚴(yán)格的規(guī)范，主要采用的方法包括接閃、均壓連接、接地、分流、屏蔽和躲避。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)“IEC1312-1雷電電磁脈沖的防護(hù)”的介紹，首次雷擊的電流為10/350μS,在建筑物保護(hù)級(jí)別為Ⅰ級(jí)時(shí)，設(shè)計(jì)需要防護(hù)的直接雷擊的峰值電流為200kA。

當(dāng)雷電直接擊中建筑物時(shí)預(yù)計(jì)最大將有50%的雷電流經(jīng)過與建筑物外部相聯(lián)接的各種金屬管線導(dǎo)體進(jìn)入建筑物內(nèi)部，每個(gè)導(dǎo)體上承受的電流等于總電流除以導(dǎo)體總數(shù)。如果導(dǎo)體被屏蔽良好的金屬管道包復(fù)，在計(jì)算時(shí)認(rèn)為有70%的電流被屏蔽層分?jǐn)偂?biāo)準(zhǔn)中還包括許多在防護(hù)工程設(shè)計(jì)施工時(shí)必須遵守的內(nèi)容，我們?cè)陂_展防護(hù)工作前應(yīng)當(dāng)充分熟悉這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

為了同時(shí)滿足設(shè)備運(yùn)行與雷電防護(hù)的要求，所有防護(hù)設(shè)備都必須能夠很好的解決正常狀態(tài)與防護(hù)狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的問題。非線性元件具有的階躍特性能很好的滿足這些要求，所以防護(hù)設(shè)備中都包含有非線性元件，這些元件的性能對(duì)防護(hù)效果起著關(guān)鍵的作用。衡量防護(hù)元器件性能的主要指標(biāo)有：

1、額定工作電壓Un：防護(hù)元器件能保持高阻狀態(tài)的電壓，當(dāng)防護(hù)元器件兩端電壓低于額定電壓時(shí)對(duì)被保護(hù)線路和設(shè)備的影響很小。

2、殘壓（電壓保護(hù)水平）Up：防護(hù)元器件在通過標(biāo)稱放電電流時(shí)兩端的電壓峰值。殘壓數(shù)值與與防護(hù)元器件的類型有關(guān)，與其額定工作電壓的高低有關(guān)。

3、標(biāo)稱放電電流In：防護(hù)元器件能多次承受的放電電流，其數(shù)值與電流波形密切相關(guān)。

4、響應(yīng)時(shí)間Ta：從施加電壓至通過防護(hù)元器件兩端的電壓達(dá)到動(dòng)作電壓時(shí)所需要的時(shí)間。由于大部分防護(hù)元器件的動(dòng)作電壓（轉(zhuǎn)折電壓）定義點(diǎn)的電流是 1mA，所以也可以說響應(yīng)時(shí)間是從施加電壓至通過防護(hù)元器件的電流達(dá)到1mA時(shí)所需要的時(shí)間。

5、泄漏電流：在額定工作電壓下，通過防護(hù)元器件的電流。泄漏電流與元器件的額定工作電壓有直接的關(guān)系。

6、反向恢復(fù)時(shí)間trr：通過防護(hù)元器件的電流從正向轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)向過程中的過零點(diǎn)至負(fù)向電流從峰值下降到規(guī)定數(shù)值時(shí)的時(shí)間。在高頻和高速通信網(wǎng)絡(luò)上使用的防護(hù)設(shè)備需要反向恢復(fù)時(shí)間較短的防護(hù)器件。

7、結(jié)間電容Cj：半導(dǎo)體防護(hù)元器件兩端之間的電容。在高頻和高速通信網(wǎng)絡(luò)上使用的防護(hù)設(shè)備需要電容較低的防護(hù)器件。