摘要：論述電源電涌第三級保護(hù)必要性，提出做好電源電涌第三級（含D類）保護(hù)的一些建議。 關(guān)鍵詞：電源電涌保護(hù) 三級防雷 電涌保護(hù) 靜電保護(hù) 　　在21世紀(jì)信息時(shí)代，雷電災(zāi)害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業(yè)。尤以大規(guī)模集成電路為核心組件的通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、測量、監(jiān)控、電器等先進(jìn)電子設(shè)備廣泛運(yùn)用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域。由于這些電子設(shè)備普遍存在著對暫態(tài)過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點(diǎn)，因雷電和其它形式的電涌侵入電器設(shè)備內(nèi)部，造成干擾、損壞的災(zāi)害事故呈逐年上升趨勢。根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)資料分析，在雷擊損壞電器設(shè)備的事故中，有70%以上是從供電線路侵入的。因此，電源系統(tǒng)防雷是電子設(shè)備及其系統(tǒng)防雷的重要環(huán)節(jié)。 　　對建筑物及其電子信息系統(tǒng)的電源供電線路實(shí)施多級防雷是綜合防雷的重要組成部分，這是防雷業(yè)界的共識。電源系統(tǒng)第一、第二級防雷保護(hù)，從防雷設(shè)計(jì)、設(shè)備配置、安裝到檢驗(yàn)，無論是設(shè)計(jì)方、施工方、建設(shè)方和工程驗(yàn)收方都極為注重，一般都能達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。關(guān)于電源系統(tǒng)第一、第二級防雷，已有很多文章論述，在此不再重復(fù)。下面對電源系統(tǒng)第三級防雷（電涌保護(hù)）進(jìn)行淺析和探討。 　　對于電源第三級防雷保護(hù)的必要性和重視程度，有一個(gè)認(rèn)識問題。作者從建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)師了解到，許多建筑設(shè)計(jì)中，對電源第三級防雷都不涉及，只設(shè)計(jì)電源總配電和大樓分配電的防雷（即電源第一級和第二級防雷）。究其原因，電器設(shè)備的配置在設(shè)計(jì)時(shí)往往都是變數(shù)，需要保護(hù)的電器設(shè)備除機(jī)房外都比較分散，數(shù)量也多。除此之外，工程的復(fù)雜性，工程費(fèi)用的增加，對工程施工方和建設(shè)方來說，在某種程度上都會帶來負(fù)擔(dān)。因此，在防雷工程實(shí)施中往往被“疏忽”或淡化。這樣，防雷系統(tǒng)第三道防線就成了問題。舉一個(gè)雷擊損壞電器設(shè)備的案例：某機(jī)場建在海波高度200米山上的一座雷達(dá)站，地處雷暴高發(fā)區(qū)，實(shí)施防雷工程時(shí)，建了避雷針和接地系統(tǒng)，且在總配電房和機(jī)房安裝了第一和第二級電源防雷器。1994年夏天，雷電擊中山腳附近的架空三相電源供電線路，造成山下水泵房電源配電箱嚴(yán)重?fù)p毀，山上雷達(dá)站電源設(shè)備（包括UPS整流二極管9只、大功率管5只、500V/15A保險(xiǎn)管13只）和雷達(dá)9塊控制電路板損壞，雷達(dá)癱瘓，經(jīng)濟(jì)損失約200萬元。這次事故發(fā)生在電源架空線上，我們在這里只探討電源的防雷保護(hù)。上述的總配電房和機(jī)房配電箱安裝的一、二級電源防雷器均未損壞，可是電源設(shè)備損壞卻如此嚴(yán)重。有人懷疑是防雷器質(zhì)量有問題，作者認(rèn)為不完全如此。安裝的電源防雷器性能和可靠程度不清楚，但它對強(qiáng)雷電的侵入未能遏止住是肯定的?；仡^仔細(xì)分析，也不能全怪怨兩只電源防雷器，如此強(qiáng)大的雷擊，兩處電源系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞甚至冒煙起火，兩只電源防雷器能頂?shù)米幔考偃绠?dāng)時(shí)電源安裝了第三級防雷器，筑起了一道完善的防線，雷達(dá)站雷擊損壞可能是另一種狀況，起碼損壞不會那么慘重。 　　電源第三級防雷保護(hù)能起多大的作用？ 　　電源防雷器，無論是第一級、第二級還是第三級，都是并聯(lián)在電源線路上的，對侵入電源線路的雷電流都同樣起分流作用，將雷電流疏通至接地極釋放，使電路過電壓逐級下降。電源第三級防雷器使第二級的殘壓進(jìn)一步降低，也減輕了第一、第二級防雷器的分流負(fù)擔(dān)。像上述雷達(dá)站雷擊情況，強(qiáng)大的雷電流僅靠電源的第一、第二級泄放是困難的。第一級SPD響應(yīng)慢，第二級SPD分流能力有限，往往是還來不及釋放，部分雷電流就已經(jīng)跨過了第二級，使第二級輸出的殘壓過高，雷電的能量有待進(jìn)一步釋放。據(jù)此就不難明了上述雷達(dá)站雷擊事故的因果關(guān)系。一臺或多臺電源第三級防雷器的共同參與分流作用，可使雷電流釋放更加充分，殘壓進(jìn)一步降低，達(dá)到電器設(shè)備的安全要求。 　　這里列舉另一雷擊的案例：2005年5月，廣東省東莞市某玩具廠發(fā)生一次雷擊事故。雷擊把該廠安裝在電腦主服務(wù)器電源端口處的電源電涌保護(hù)器打壞，冒出濃濃的黑煙，防雷器電路板嚴(yán)重?fù)p毀，防雷的關(guān)鍵元件壓敏電阻爆裂。幸運(yùn)的是電腦服務(wù)器并未損壞，拆下電源電涌保護(hù)器，接上電源，電腦服務(wù)器正常工作。該廠于2004年底為完善防雷系統(tǒng)，安裝了電源和信號線路防雷設(shè)備，包括四級電源防雷保護(hù)（總配電、分配電和電子系統(tǒng)主機(jī)分別裝了一、二、三級防雷器，有十臺電腦電源端口特別加裝了2.5KA的電涌保護(hù)器作精細(xì)保護(hù)?。┖碗娔X、電話和監(jiān)控信號線路防雷。這次雷擊除前述的電腦服務(wù)器的電源電涌保護(hù)器（電源第四級SPD）損壞外，其它的防雷器和電器設(shè)備都未損壞?？上攵?，是電源第四級SPD起了關(guān)鍵作用而挽救了該廠的電腦服務(wù)器，也是電源多級防雷所起的綜合防護(hù)作用的結(jié)果。因?yàn)椋纂姡ǜ袘?yīng)）進(jìn)入電源線路后，不可能有明確的走向，而是隨機(jī)的，哪里的接地電阻小，雷電流就往哪里流。這次雷電流在進(jìn)入電腦服務(wù)器之前，其安裝的電源電涌保護(hù)器起到了分流、限壓的作用，保護(hù)了電腦服務(wù)器。而該電涌保護(hù)器因流過的雷電流過強(qiáng)損壞是正常的現(xiàn)象。這次雷擊事故充分的說明了電源多級防雷抗電涌的重要性和它對電器設(shè)備系統(tǒng)所起的保護(hù)作用，也提醒我們，電源第三級SPD必不可少，重要的關(guān)鍵設(shè)備還應(yīng)做電源第四級SPD的精細(xì)保護(hù)，以保障電器設(shè)備的安全。 　　上面談到的電源三級防雷是針對雷電侵入電力系統(tǒng)干線考慮的。實(shí)際的電力設(shè)備系統(tǒng)的部分終端離分配電柜（第二級防雷）還有一定的距離，這段線路感應(yīng)雷電仍然存在。特別要提及的是近幾年，高層樓宇越來越多，樓越高、受雷擊的幾率也越多。當(dāng)雷電擊中高樓的避雷針、避雷帶時(shí)，雷電流沿引下線（通常為建筑物的鋼筋）流下向大地釋放時(shí)會產(chǎn)生電磁場，使周圍的金屬感應(yīng)雷電，其中就包括樓內(nèi)的電源線路。高樓的總配電（第一級防雷）通常放在樓底。這樣，高層樓宇電器設(shè)備防感應(yīng)雷主要靠電源第三級SPD。 　　電涌保護(hù)器（SPD）除防雷功能外，還具有抗電涌、防靜電功能。日常產(chǎn)生的電涌的面很廣，如電源的開和關(guān)，電源的插拔，電梯、電閘門、電動機(jī)的啟動和停止，電鉆，電焊，電器設(shè)備損壞和電線短路等都會產(chǎn)生電涌。與雷電相比，雖然電涌的脈沖電壓較低，但其脈沖寬、持續(xù)時(shí)間長，強(qiáng)度仍然不小。電涌足于干擾和損壞電器，甚至殃成火災(zāi)。且電涌發(fā)生在電源系統(tǒng)內(nèi)部，電源干線、支線、發(fā)電機(jī)、變配電裝置、UPS、交直流電源、甚至電器設(shè)備終端都可能發(fā)生。一旦發(fā)生就會直接進(jìn)入電器設(shè)備內(nèi)部，造成電器設(shè)備的損壞。且電涌平時(shí)就經(jīng)常發(fā)生，防不勝防！所以，電涌對電器設(shè)備的威脅很大，不可等閑視之！ 　　靜電，當(dāng)雷云或其它帶電物體與金屬導(dǎo)體靠近時(shí)，金屬導(dǎo)體會感應(yīng)出與帶電物體極性相反的電荷，靜電電荷若得不到及時(shí)的釋放，其電壓會越積越高，可達(dá)幾百伏至上千伏。靜電一旦在電源線路上形成，將威脅電器的安全。 　　電涌、靜電和雷電的性質(zhì)一樣，其防護(hù)都可以通過浪涌（電涌）保護(hù)器（SPD）加以抑制。前面電源保護(hù)器統(tǒng)一稱作電源電涌保護(hù)（電源SPD）比較恰當(dāng)。根據(jù)雷電、電涌和靜電所具有的特性，在電源系統(tǒng)發(fā)生的部位及其對電器威脅的程度，可以看出第三級電源SPD保護(hù)的范圍更廣，對各種電涌的吸收更有效，其功能和作用并不亞于第一、二級電源SPD。因此，在建筑及電器設(shè)備系統(tǒng)的電源系統(tǒng)實(shí)施防雷時(shí)，只有同時(shí)做好三級電涌保護(hù)，才能有效的防范雷電、電涌和靜電對電器的侵襲，從而保障電器設(shè)備的安全。防雷工程的實(shí)踐，也充分證明了這一點(diǎn)，無論工程項(xiàng)目范圍大小，凡是在做好第一、二級電源防雷的同時(shí)，較為完善地解決好電源第三級防雷，防雷工程就能達(dá)到良好的效果。在此，需特別強(qiáng)調(diào)的是不要忽視第三級電源SPD保護(hù)，否則將前功盡棄，殃成惡果！尤其是高層樓宇、電源線路長和跨樓的電器、露天的電器終端、無人值守的基站、機(jī)房、監(jiān)控、監(jiān)測和監(jiān)管中心等等，第三級電源SPD保護(hù)應(yīng)著重和加強(qiáng)。電腦機(jī)房、監(jiān)控中心等設(shè)備數(shù)量多和集中的場所，建議在其配電箱按第二級電源SPD保護(hù)處理，在其重要設(shè)備終端安裝第三級電源SPD。而特別重要的電子信息系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，如電腦網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器，在其設(shè)備的電源端口再串接保護(hù)水平低的電源SPD作精細(xì)保護(hù)也有必要。建筑和電器設(shè)備系統(tǒng)未做或不完善的三級電源SPD，一定要加以完善。 　　第三級（D類）電源SPD在其他方面的應(yīng)用： 　　上述電源三級電涌保護(hù)，真正進(jìn)行實(shí)施的目前還不多，仍停留在某些高端的信息系統(tǒng)（如電腦網(wǎng)絡(luò)、通訊系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等）、重要單位和部門（公安、海關(guān)、指揮部等）和重要場所（雷達(dá)站、電站等），還有許許多多的各種電器設(shè)備，不僅沒有做三級電源電涌保護(hù)，甚至連電涌保護(hù)都未沾上邊。如電梯、水氣泵站、通信站、監(jiān)測站、停車場、地磅、商場、學(xué)校、醫(yī)院等企事業(yè)單位的電腦、電器及千千萬萬的家庭電器- - - - - -幾乎成了被遺忘的角落。這里有認(rèn)識問題，缺乏防雷抗電涌的安全意識；絕大多數(shù)樓房在建設(shè)時(shí)，就沒有設(shè)計(jì)和實(shí)施電器的防雷抗電涌保護(hù)；有的有僥幸心理，以為多年都未遭受雷擊傷害等等。這樣，這些分散的數(shù)量眾多的電器設(shè)備成了雷擊的“目標(biāo)”、電涌的“標(biāo)的”。從廣東省氣象局防雷檢測所收集的雷害事故的資料了解到雷害事故讓人觸目驚心，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，廣東平均每年的雷害事故造成的經(jīng)濟(jì)損失近三憶元人民幣。其收集的案例表明雷害事故損壞的大部分都是分散且沒有防雷保護(hù)的電器設(shè)備。如此眾多的電器設(shè)備按三級電源SPD的要求實(shí)施，有許多困難，也不現(xiàn)實(shí)。對其中部分貴重的電器設(shè)備安裝第三級（D類）電源電涌保護(hù)器（屬于最基本的防雷抗電涌保護(hù)），仍然很有必要，實(shí)施起來也不難。D類電源SPD雖然其承受雷擊的抗浪涌能力不如一級（B類）、二級（C類），但其通流量足以抵御感應(yīng)雷擊和較弱的雷電波、工業(yè)電涌的侵入，且響應(yīng)快速，殘壓低，而感應(yīng)雷擊占雷擊傷害事故的85%以上。因此，D類電源電涌保護(hù)器對安裝在室內(nèi)的電器設(shè)備防感應(yīng)雷擊和電涌能起著良好的保護(hù)作用。D類電源SPD的價(jià)格低、性價(jià)比高，無需專門做防雷接地（利用電源工作地即可?。?，安裝容易，普通電工即可操作安裝。 　　為防止雷電及各種形式的電涌侵入電器設(shè)備內(nèi)部造成干擾、損壞和災(zāi)害事故，各類電器設(shè)備都應(yīng)安裝D類電源SPD。“亡羊補(bǔ)牢”還未晚，否則還會“亡羊”，千萬不要有僥幸心理。 　　第三級（D類）電源SPD的選擇： 　　第三級（D類）電源SPD宜采用下述電路： 　　特點(diǎn)： 　　1.能有效抑制共模和差模電涌； 　　2.適合于多種制式的電源系統(tǒng)； 　　3.流過MOV漏電大大減小，延長SPD待機(jī)壽命； 　　4.PE與N隔離，安全可靠，可避免地電位升高對電源和設(shè)備的影響。 　　特點(diǎn)： 　　1.共模、差模全保護(hù)模式，殘壓低； 　　2.響應(yīng)快，響應(yīng)時(shí)間≤25ns； 　　3.PE與N隔離，安全可靠，避免地電位升高對電源和設(shè)備的影響； 　　4.接地線極短，有利于電涌釋放。 　　第三級（D類）電源SPD的主要性能包括標(biāo)稱放電電流、最大浪涌放電電流、保護(hù)水平和響應(yīng)時(shí)間等。對第三級（D類）電源SPD，各地的標(biāo)準(zhǔn)不一樣。德國采用1至5KA的標(biāo)稱放電電流（8/20μs）；我國沒有統(tǒng)一的說法，通常采用5至15KA的標(biāo)稱放電電流（8/20μs）或10至25KA的最大放電電流（8/20μs）。電源SPD的放電電流究竟多大合適，這要根據(jù)安裝場地的環(huán)境（電涌性質(zhì)、強(qiáng)度和出現(xiàn)的幾率）、電源線路的狀況（長度、有無屏蔽、室內(nèi)還是室外鋪設(shè)）和被保護(hù)電器重要程度及其抗電涌能力和要求等選擇。在滿足電源系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作的情況下，SPD持續(xù)工作電壓要低，以獲得較低的保護(hù)水平。當(dāng)然，SPD的保護(hù)模式、泄流的過熱脫扣保護(hù)、安全故障、告警指示以及SPD適應(yīng)的電源系統(tǒng)制式等都應(yīng)加以考慮。選擇性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠且能與電源SPD前兩級能量相配合的SPD是第三級電源電涌保護(hù)的關(guān)鍵，一定要嚴(yán)格把關(guān)， 　　第三級（D類）電源SPD的安裝： 　　第三級（D類）電源SPD應(yīng)安裝在靠近電源設(shè)備的電源接口處。SPD接地端與電源工作接地（PE）連接，連線應(yīng)盡可能的短和直，長度一般不應(yīng)大于0.5米。若電源無工作接地，應(yīng)另做防雷接地。防雷接地的做法可采取把建筑物墻柱鑿開小孔，露出鋼筋，焊上一根帶螺栓的鋼條，再用一根帶圓孔接頭的銅導(dǎo)線與SPD連接，接地電阻≤10Ω 　　電源電涌保護(hù)，除上面談及的安裝第三級（D類）電源SPD 外，根據(jù)實(shí)際情況，還應(yīng)做好屏蔽（線路、機(jī)房、設(shè)備），等電位連接，建立聯(lián)合共同接地系統(tǒng)等，將三級電源SPD保護(hù)認(rèn)真做深、做細(xì)、做好，筑起一道電涌無法逾越的防線，保障信息系統(tǒng)和電器設(shè)備的安全。 　　水平有限，文章中不當(dāng)之處再所難免，誠請專家和同行指正。 　　參考文獻(xiàn)： 　　1.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94（2000年版）； 　　2 根據(jù)雷擊因數(shù)正確選擇SPD的通流容量 （信息產(chǎn)業(yè)部郵電設(shè)計(jì)院：劉吉克）。 　　3.新一代多功能電源安全插座