基本介紹
- 中文名：防雷電源
- 外文名：Lightning protection power supply
防雷電源,防雷電源的發展,雷電對電源的危害,一電源浪涌,二信號系統浪涌,防雷電源的原理,防雷電源技術,分合式避雷器採用斷開法,接地式避雷器是利用地泄法,防雷電源品牌,
防雷電源
防雷電源（Lightning Power）
隨著城市經濟的發展，感應雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。資訊時代的今天，電腦網路和通訊設備越來越精密，其工作環境的要求也越來越高，而雷電以及大型電氣設備的瞬間過電壓會越來越頻繁的通過電源、天線、無線電信號收發設備等線路侵入室內電氣設備和網路設備，造成設備或元器件損壞，人員傷亡，傳輸或儲存的數據受到干擾或丟失，甚至使電子設備產生誤動作或暫時癱瘓、系統停頓，數據傳輸中斷，區域網路乃至廣域網遭到破壞。其危害觸目驚心，間接損失一般遠遠大於直接經濟損失。因此，防雷電源便應運而生。
防雷電源的發展
從1749年，美國科學家Benjamin Franklin(班傑明·富蘭克林)等經過科學實驗，建立了雷電理論，並發明了避雷針，這就是最早的防雷產品。此階段的防雷裝置比較簡單，只有接閃器、引下線和接地體，也就是現在所說的直擊雷。
然後，隨著電的普及使用，高壓電線兩端的發配電設備遭受過電壓損壞的現象越來越嚴重，經過研究，人們發現這是“感應雷”在作怪，並建立了感應雷和高壓反擊的理論，弄清了高壓雷電波在金屬線路傳播的規律。感應雷是因為直擊雷放電而感應到附近金屬導體中，其可以通過兩種不同的感應方式入侵，一是靜電感應，二是電磁感應。雷電在高壓線路上感應電涌，並沿導線傳播到線路兩端的發配電設備，當這些設備耐壓較低時，就會被電涌損壞。基於抑制電涌、保護線路上設備的目的，到十九世紀末人們發明了避雷器。
後來，到了二十世紀70年代，隨著半導體集成技術的發展和完善，半導體幾乎套用於所有科學技術領域，由於半導體不能耐受過電壓和過電流，因此凡是使用這些元件的計算機通信、微波通信等設備受雷害損壞的現象顯著增加。同時隨著高層建築和智慧型建築的數量越來越多，防雷技術進入了一個新的時代，就是現代綜合防雷階段，世界各國都有了完善的防雷規範，防雷器材也變得五花百門，防雷裝置，不再是簡單地安裝避雷針和避雷器。作為現代綜合防雷，首先進行雷擊損害風險評估，再進行外部防雷和內部防雷布局。外部防雷方面既要考慮防直擊雷，還要有防側擊雷，防雷電波入侵，做均壓環和金屬門窗與均壓環相連。而內部防雷，要做好電磁禁止，減少電磁干擾，作等電位處理，減少線路之間的電位差，安裝電源浪涌保護器和信號浪涌保護器，保護電子設備不受電涌損壞。
雷電對電源的危害
業內人士都知道雷電具有很強的破壞性，主要有直擊雷、雷電感應、雷電波侵入和地電壓反擊四種形式。最常見的電子設備危害不是由於直接雷擊引起的，而是由於雷擊發生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。一方面由於電子設備內部結構高度集成化(VLSI晶片)，從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電(包括感應雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降，另一方面由於信號來源路徑增多，系統較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入電腦設備。
一電源浪涌
電源浪涌並不僅源於雷擊，當電力系統出現短路故障、投切大負荷時都會產生電源浪涌，電網綿延千里，不論是雷擊還是線路浪涌發生的幾率都很高。當距你幾百公里的遠方發生了雷擊時，雷擊浪涌通過電網光速傳輸，經過變電站等衰減，到你的電腦時可能仍然有上千伏，這個高壓很短，只有幾十到幾百個微秒，或者不足以燒毀電腦，但是對於電腦內部的半導體元件卻有很大的損害，正象舊音響的雜音比新的要大是因為內部元件受到損害一樣，隨著這些損害的加深，電腦也逐漸變的越來越不穩定，或有可能造成您重要數據的丟失。美國GE公司測定一般家庭、飯店、公寓等低壓配電線(110V)在10 000小時(約一年零兩個月)內線上間發生的超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次數達到800餘次，其中超過1000V的就有300餘次。這樣的浪涌電壓完全有可能一次性將電子設備損壞。
二信號系統浪涌
信號系統浪涌電壓的主要來源是感應雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如電話線)受到這些干擾信號的影響，會使傳輸中的數據產生誤碼，影響傳輸的準確性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善網路的傳輸狀況。
防雷電源的原理
其中金屬管線通道的浪涌和地線通道的地電位反擊是電子信息系統致損的主要原因，它的最見的致損形式是在電力線上引起的雷損，所以需作為防擴的重點。由於雷電無孔不入地侵襲電子信息系統，雷電防護將是個系統工程。雷電防護的中心內容是泄放和均衡。
泄放是將雷電與雷電電磁脈衝的能量通過大地泄放，並且應符合層次性原則，即儘可能多、儘可能遠地將多餘能量在引入通信系統之前泄放入地；層次性就是按照所設立的防雷保護區分層次對雷電能量進行削弱。防雷保護區又稱電磁兼容分區，是按人、物和信息系統對雷電及雷電電磁脈衝的感受強度不同把環境分成幾個區域：LPZOA區，本區內的各物體都可能遭到直接雷擊，因此各特體都可能導走全部雷電流，本區內電磁場沒有衰減。LPZOB區，本區內的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區電磁場沒有衰減。LPZ1區，本區內的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導體的電流比LPZOB區進一步減少，電磁場衰減和效果取決於整體的禁止措施。後續的防雷區（LPZ2區等）如果需要進一步減小所導引的電流和電磁場，就應引入後續防雷區，應按照需要保護的系統所要求的環境區選擇且續防雷區的要求條件。保護區序號越高，預期的干擾能量和干擾電壓越低。在現代雷電防護技術中，防雷區的設定具有重要意義，它可以指導我們進行禁止、接地、等電們連線等技術措施的實施。
均衡就是保持系統各部分不產生足以致損的電位差，即系統所在環境及系統本身所有金屬導電體的電位在瞬態現象時保持基本相等，這實質是基於均壓等電位連線的。由可靠的接地系統、等電位連線用的金屬導線和等電位連線器（防雷器）組成一個電位補償系統，在瞬態現象存在的極短時間裡，這個電位補償系統可以迅速地在被保護系統所處區域內所有導電部件之間建立起一個等電位，這些導電部件也包括有源導線。通過這個完備的電位補償系統，可以在極短時間內形成一個等電位區域，這個區域相對於遠處可能存在數十千伏的電位差。重要的是在需要保護的系統所處區域內部，所有導電部件之間不存在顯著的電位差
雷電防護系統由三部分組成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防護，由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放。過渡防護，由合理的禁止、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應。內部防護，由均壓等電位連線、過電壓保護組成，可均衡系統電位，限制過電壓幅值。
防雷電源技術
目前我國雖然有多種防雷技術，但原理不外乎兩種方法避雷。
分合式避雷器採用斷開法
在雷擊時快速將電源斷開，保護設備。優點：工程簡單。缺點：雷擊時間極短（以納秒計算），有時還來不及完全斷開，雷電脈衝電流已經讓電器設備遭到重創，同時當今人們的生活和工作，也不允許電器設備隨意斷電；因此缺點非常明顯，並不能夠較好防雷，效果也就可想而知。
接地式避雷器是利用地泄法
原理：把雷擊電流直接引入大地，避免電器受到雷擊，但是需要有完善的埋地線工程。優點：幾乎不存在技術成份，缺點：會給高層樓宇的住戶、或高山、黃土等放電不理想地方的安裝帶來極大施工不便，這種環境下釋放雷電效果也不理想，且年久必將被腐蝕。沒有誰會去經常檢查地線是否被腐蝕，有時環境也不允，要做到國家標準（阻值≤4歐姆），完全合格的費用幾乎都是避雷器本身造價的數倍，甚至幾十倍。如果有一種能夠同時解決以上的弊端就是非常理想的了。
防雷電源品牌
APC防雷電源；貝爾金防雷電源 ；突破防雷電源；公牛防雷電源
