電子設(shè)備雷擊保護導(dǎo)則(GB7450-87)

?電子設(shè)備雷擊保護導(dǎo)則

（GB7450-87）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、人笛安全時，將在電子設(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GB3482—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名詞術(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，使平衡電路上某點與地間超過容許的電壓。用來掏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。

用來掏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(xì)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)體二級管等。

1.2危險源

1.2.1直擊雷過可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電位升高稱電位升，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)雷擊放電后，絕緣電阻會下降，需經(jīng)常維護及更換。

1.4.2氣體放電管到被保護系統(tǒng)可容許的范圍?？奢^長期工作不需要特殊的維護。但應(yīng)對氣體電管作定期檢查，。三極氣體入電管的橫向電壓小，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(xì)保護電路。

1.4.4壓敏電阻中一種其電阻值隨外加電壓而變化的非線性元件。從高阻到低阻的過渡可達納秒級，耐流能力較大，但這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，它附有易熔易焊料，并當(dāng)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——包括未使用權(quán)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，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，后級保護元件運用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。

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)過電壓的幅度及其概率、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，可以降低雷擊在線路上引起的感應(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，臺通信用的交換機）時雷電沖擊產(chǎn)生的影響和受到破壞可能更大。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太到更加嚴(yán)重的程度。

2保護設(shè)計

2.1確定耐沖擊等級

即應(yīng)對受保護設(shè)備耐過電壓能力加以分級?？赡芤?guī)定兩級：

a.僅僅發(fā)生在局部上的輕微故障；

b.嚴(yán)重?fù)舸?、熔化、功能故障?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；

c.例如，為了保護通信設(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)備間的電路過渡，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)致絕緣擊穿的最低耐壓。

對于變壓器，指初次級之間、端子與地及端子之間的耐壓。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，端子間的耐壓水平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

可能通過在電路串聯(lián)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(xì)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(xì)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(fù)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。粗、細(xì)保護比較靠近時，限流電阻還可使粗保護的動作不受細(xì)保護的影響。

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