對(duì)于雷電流波形的各個(gè)量的標(biāo)志方法各國也不是統(tǒng)一的。典型的雷電流波形是以IEC規(guī)定的如圖4所示，在幅值Im以前叫波頭部分，幅值Im以后叫波尾部分。早先規(guī)定由O點(diǎn)到幅值的時(shí)間叫波頭長度，由0點(diǎn)到波尾半幅值的時(shí)間叫全部波長。但是在實(shí)際測量中發(fā)現(xiàn)，0點(diǎn)及幅值這兩點(diǎn)的時(shí)間很難精確測定的。為了避免測量中出現(xiàn)的含混，IEC建議測量脈沖電流的實(shí)測值按下列方法定義：實(shí)效波頭時(shí)間T1：脈沖電流的實(shí)效波頭時(shí)間，是指脈沖電流在10%幅值及90~/6幅值兩個(gè)瞬間之間的間隔時(shí)間再乘以1.25倍(兩個(gè)瞬間點(diǎn)A和B見圖4(a)。實(shí)效半幅值時(shí)間T2：脈沖電流的實(shí)效半幅值時(shí)間T2，是指實(shí)效原點(diǎn)O-與波形下降到半幅值的瞬間之間的間隔時(shí)間。

測量脈沖電壓的方法與脈沖電流相似，所不同的只是選擇參考點(diǎn)A的方法不一樣。脈沖電壓的實(shí)效波頭時(shí)間T1是指從脈沖電壓在30~/6幅值及90~/6幅值兩瞬間之間的間隔時(shí)間乘以1.67倍。實(shí)效原點(diǎn)O。是指A點(diǎn)之前0.3T1的一點(diǎn)，如圖4b。一般以分式符號(hào)表示波頭時(shí)間及半值時(shí)間(又稱波尾)，例如1.5/40便是指波頭時(shí)間為1.5微秒，半值時(shí)間為40微秒的波形。通常將雷電流由零增長到幅值這一部分稱為波頭，只有幾個(gè)微秒;電流值下降的部分稱為波尾，長達(dá)數(shù)十微秒到幾百微秒。

在1995年的EIC61312—1中的典型10/350us和8720us雷電流波形。10/35us波是直接雷的電流波形，其能量遠(yuǎn)大于8/20us波，用這種波型來確定接閃器的大小尺寸。8/20us波是感應(yīng)雷和傳導(dǎo)雷電的電流波形，用這種波形來檢驗(yàn)防雷器件耐雷擊能力的一種通用標(biāo)準(zhǔn)。它代表雷電電流經(jīng)過分流、衰減的電流波，又是線路靜電感應(yīng)電壓波和防雷導(dǎo)體通過雷電流時(shí)對(duì)其附近電氣導(dǎo)線的電磁感應(yīng)過電壓波。例如防雷的引下線，建筑物L(fēng)PZI區(qū)及其內(nèi)部計(jì)算雷電流的波。

由于雷電參數(shù)值隨地理環(huán)境不同，傳輸線的結(jié)構(gòu)不同，關(guān)于國際標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的波形只是推薦，容許各國根據(jù)本國實(shí)際情況加以引用或制訂。由于我國尚無這方面的資料，故直接引用了IEC和ITU的推薦波形。對(duì)于架空明線的波形采用了我國郵電部門的觀測資料制訂。

建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50057-94)規(guī)定了防雷保護(hù)區(qū)的概念，便于設(shè)計(jì)者利用系統(tǒng)的層次分析各防雷保護(hù)區(qū)界面處的金屬導(dǎo)體等電位聯(lián)接和裝設(shè)過電壓保護(hù)器去分流和限壓的措施，使侵入波干擾信號(hào)不斷減少。這同我們過去的多道防雷的保護(hù)是一致的，在不同防雷保護(hù)區(qū)的界面上有不同層次的結(jié)合，就是要求注意各個(gè)介面處內(nèi)外系統(tǒng)的相互關(guān)系與相互作用，即要根據(jù)流過電壓保護(hù)器的電流波形，殘壓特性和大小，過電壓保護(hù)器的伏秒特性以及雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流大小等選擇過電壓保護(hù)器才是合理的。

3防雷元件性能

防雷元件的沖擊特性與試驗(yàn)方法的關(guān)系甚為密切，它是規(guī)定防雷元件技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之一。但試驗(yàn)方法又與雷電波形有聯(lián)系。因?yàn)殡娮釉O(shè)備大都在一定的頻率范圍內(nèi)工作，不同頻率范圍的通路，對(duì)沖擊波有著不同的響應(yīng)。因此，對(duì)雷電沖擊波形進(jìn)行頻譜分析，無論對(duì)電子設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)和試驗(yàn)都是有意義的。

防雷元件種類繁多，概括起來可分間隙式的(如放電間隙、閥型避雷器、放電管等)和非間隙式的(如壓繁電阻、齊納二極管)，再推廣一下像扼流線圈、電阻、電容……也可歸人這一類，從動(dòng)作時(shí)間來說有快慢的區(qū)別。

使用在電涌保護(hù)器(sPD)中幾類元件的有關(guān)參數(shù)，雖然有廠家產(chǎn)品說明，但在選用時(shí)有的參數(shù)還須注意了解。例如放電管的伏秒特性：表征放電管點(diǎn)火電壓與時(shí)間的關(guān)系。它反映了各種不同上升速度的電壓波作用在放電管上其點(diǎn)火電壓和延遲時(shí)間的關(guān)系。由伏秒特性曲線可以判斷放電管的防護(hù)能力。放電管屬間隙式，有空氣間隙、氣體放電管等。再如氧化鋅壓敏電阻，是一種對(duì)電壓敏感的元件，是一種陶瓷非線性電阻器，有氧化鋅、氧化硅。這種元件，其電壓非線性系數(shù)高、容量大、殘壓低、漏電流小、無續(xù)流、伏安特性對(duì)稱、電壓范圍寬、響應(yīng)速度快、電壓溫度系數(shù)小等特點(diǎn)。并且有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛應(yīng)用的過電壓保護(hù)器件。適用于交流電壓浪涌吸收和各種線圈，接點(diǎn)間過電壓的吸收和滅弧，在電子器件過電壓保護(hù)中廣為應(yīng)用。在選用時(shí)關(guān)注的是通流容量;按規(guī)定的電流波形，在一定的試驗(yàn)條件下施加的沖擊電流值，壓敏電阻所能承受沖擊電流的能力。我國對(duì)壓敏電阻的考核一般以8/20us波形，在室溫條件下，間隔5分鐘單方向沖擊兩次后，5分鐘內(nèi)測試壓敏電阻的起始動(dòng)作電壓Vlma值的變化率在百分之十以內(nèi)時(shí)，沖擊電流的最大幅值定為通流容量。壓敏電阻的殘壓(LJres)：壓敏電阻通過電流時(shí)，在其兩端的電壓降謂之殘壓。通常均以規(guī)定的波形，通過不同的電流幅值進(jìn)行殘壓測試。目前采用8/20us電流波形，以100A、1000A、3000A、5000A及該元件的滿通容量進(jìn)行殘壓

試驗(yàn)。另外還有半導(dǎo)體浪涌抑制器件：如瞬間二極管，它是一種過箝壓器件，簡單TKS，利用大面積硅園錐P-N結(jié)的雪崩效應(yīng)實(shí)現(xiàn)過箝位，TRS響應(yīng)速度快、漏電流小，是極佳的過電壓吸收器件。齊納二極管較為常用，其無極性，正反向具有相同的保護(hù)特性，但器件的工作電壓至少要為聯(lián)端的工作電壓三倍。其適用于交直流回路，常應(yīng)用于自動(dòng)化控制裝置的輸出回路，即繼電器線圈或電磁間線圈兩端并聯(lián)應(yīng)用。

以上各類間隙式，非間隙式和抑制式器件都是通過浪涌電壓產(chǎn)生非線性元件瞬時(shí)短路的方式實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)。

4對(duì)電子系統(tǒng)及電子設(shè)備的防雷看法

由于電子信息設(shè)備是集電腦技術(shù)與集成微電子技術(shù)的產(chǎn)品，它的信號(hào)電壓只有5~10伏，這種產(chǎn)品的電磁兼容能力較差，很容易感受脈沖過電壓的襲擊，它受雷擊的概率又比較高，受雷電損壞的可能性就大。但是，電子信息系統(tǒng)是由信號(hào)采集、傳輸、存儲(chǔ)、檢索等多環(huán)節(jié)組成。鑒于系統(tǒng)環(huán)節(jié)多、接口多、線路長等原因，給雷電的耦合提供了條件。系統(tǒng)的電源進(jìn)線接口，信號(hào)輸入輸出接口，接口的線路較長等是感應(yīng)脈沖過電壓容易侵人的原因，也是過電壓波侵入的主要通道。

基于以上原因。電子系統(tǒng)及電子設(shè)備的防雷保護(hù)重點(diǎn)是感應(yīng)雷。防雷的方法和措施，是按照現(xiàn)行的防雷規(guī)范規(guī)定的各個(gè)防雷分區(qū)的交界處安裝SPD設(shè)備。將整個(gè)系統(tǒng)的雷電防護(hù)看成是一個(gè)系統(tǒng)工程，綜合考慮，全方位保護(hù)，力求將雷擊災(zāi)害降低到最低。為此，規(guī)范里闡述了三級(jí)網(wǎng)絡(luò)防雷概念。在線路上三級(jí)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)是逐步減少瞬態(tài)浪涌電流幅值的。最后一級(jí)將浪涌過電壓限制在設(shè)備能安全承受的范圍內(nèi)。一般元件可承受兩倍其額定電壓以上之瞬間電壓，約700V左右的峰值過電壓。700V的耐壓值在歐洲防雷方面被廣泛引用。當(dāng)然，浪涌電壓被限制得越低，則設(shè)備越安全。因此，我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)時(shí)分別將第一級(jí)SPD盡量靠近建筑物的電源進(jìn)線處，第二、三級(jí)SPD盡量靠近被保護(hù)設(shè)備。第一級(jí)過電壓限制在1.5-1.8kV，第二級(jí)將殘壓限制在0.9~1.2kV，第三級(jí)將殘壓限制在0.4~0.TkV。通過這三級(jí)限壓和對(duì)浪涌電流的泄放，最后加載到設(shè)備上的過電壓通常都不會(huì)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生影響。現(xiàn)在防雷防電磁脈沖的保護(hù)器件還比較貴，技術(shù)性能都有差別，有些防雷產(chǎn)品通過保險(xiǎn)只是為了促銷，設(shè)計(jì)者不能盲目地認(rèn)為是可靠的產(chǎn)品，而應(yīng)按防雷規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

1《電子設(shè)備雷擊試驗(yàn)導(dǎo)則》編制說明1982年5月。

2通信線路和通信設(shè)備的防雷手冊(cè)(CCITT資料)郵電設(shè)計(jì)院譯.