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摘要：在防雷实践中证明，雷电波沿着电源、信号线路侵入设备是造成弱电设备损坏的主要根源。因此我们对雷电波侵入采取多层次系统防护。本文通过论述弱电系统信号防护基本措施，介绍了弱电系统信号SPD选择以及SPD的安装。
关键词：弱电系统，信号SPD，选择，安装
在雷电直击情况下，由于雷电流有极大峰值和陡度，在它周围的空间有强大的变化的电磁场，处在这电磁场中的导体会感应出较大的电动势。当雷电流通过引下线入地时，在小金属环开口处可感应出高达数千伏的高电压，足以击坏附近的电子元器件。而当SPD安装于界面附近的被保护设备处时，至该设备的线路应能承受所发生的电涌电压及电流，且线路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面处做一次等电位联结，由于弱电系统大量采用了COMS电路，工作电平在TTL，极易受到雷击电磁脉冲的冲击，因此应引起各行各业的高度重视。
1 防护基本措施
1.1等电位连接
我们对于弱电设备的建筑利用主筋、圈梁筋、地筋形成三维等电位连接。弱电机房采用S型或M型等电位连接。金属法兰盘桥架等均應做好等电位连接。
1.2共用接地
我们要把能够直接相联的交流地、直流地、静电地、防雷地、保护地统统接在一起。不能直接相连需用SPD连接在一起。但直接雷的接地点（如铁塔、避雷针带及引下线）与通信机房接地点至少应离开5m距离。
1.3屏蔽
为了使弱电系统处于一个雷电磁脉冲比较弱的环境，因此要求建筑物的内外有良好的屏蔽，特别重要的机房内部要作六面体屏蔽，所有电源线、通信线缆应作有效屏蔽。
1.4弱电系统SPD的选择
弱电系统的6V、12V、24V、48V信号电源应安装相应的过电压保护器。
2弱电系统信号SPD选择
2.1、首先要弄清楚测量和控制系统（或电信系统）是否只受电涌（作为冲击电源用8/20μs波模拟）威胁，还是也受到首次雷击分电流的威胁（用10/350μs冲击电流模拟）。一般情况下架空明线进入建筑物，应采用高能量（10/350μs）SPD，其它则采用8/20μs波形SPD。
2.2、共模保护还是差模保护
共模电涌电流总是出现在信号线与地之间，差模电涌电流是两根信号线之间产生的。弱电系统中的电涌大部分是共模电流。一般情况下，选用共模SPD，但有些情况下为了对精密仪器进行保护，有必要增加差模电流的保护。
2.3、是否先用带去耦电路的SPD
为了保护光耦合器输入或带内部保护电路（钳位二极管）的输入，因此在输出端加去耦电阻。
2.4、频率特性的选择
为了使SPD在被保护电路中的插入损耗小于3db，要求插入的SPD的截止频率不得低于5倍的信号基波频率。
2.5、SPD的标称通流In
SPD的标称通流In是根据流量、控制和调节（MCR）系统的工作电流来确定的。一般情况下In应大于MCR系统的工作电流，如0.1A，0.5A，1A等。
2.6、SPD的标称耐压Un选择
SPD的标称电压高于MCR电路中出现的最高工作电压。这样使保护设备在正常条件下就不会出现任何限制的效果。
2.7、线/线或线/地电压的选择
MCR电路中的信号源可以是差分（对称）的也可以不是差分（不对称）的，因此系统的工作电压，一方面可以指示为线/线电压，而另一方面也可以指示为线/地电压。对不同的精密保护电路选择不同的电压。
2.8、SPD的串联阻抗数据的选择
为了保护元件的配合，SPD内部安装了去耦阻抗。由于去耦阻抗直接串联在信号网络中，会影响回路的信号电流，特别是在电流环路（0～20MA或4～20MA）回路中，因此去耦阻抗的选择，必须考虑不会影响电流环回路的允许电流。
2.9、SPD的配合特性的选择
对于不同电磁环境中的MCR设备，给出了不同的测试严酷度，SPD的抗扰度必须满足相应的抗扰度的要求。如果在易燃易爆场所，还应考虑本征安全的要求。
2.10、选择单级还是多级保护
选择单级保护还是多级保护是根据MCR系统所处雷击环境、设备的耐冲击电压及电路的响应时间定的。一般情况下放电管有较大的冲击通流（3KA～5KA），而TVS瞬变二极管有较快的响应时间1～2ns，选用多级保护时，级间应有去耦电阻或电感。
3、SPD的安装
3.1< ShowPositionControls="0" ShowControls="1" invokeURLs="-1" volume="50" AutoStart="0" ShowStatusBar="1"SPD的安装位置原则上应安装在各防雷区界面处，并宜靠近建筑入口及被保护设备安装， 当SPD安装于界面附近的被保护设备处时，至该设备的线路应能承受所发生的电涌电压及电流，且线路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面处做一次等电位联结。
3.2从室外引来的线路、SPD宜靠近屏蔽线路末端安装，选用配电线路上的SPD时，其标称放电电流不宜小于15KA。
3.3当按上述要求安装SPD离被保护设备较远，SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，并计及反射波效应（当被保护设备为高电阻型、电容型或设备开路时，反射波效应最大可将侵入的电涌电压加倍）不足以保护较远处的设备时，尚应在被保护设备处装设SPD，其标称放电电流In不宜小于8/20μs、3KA。
3.4当上述被保护设备沿线路距SPD的距离不大于10m时，若该SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，小于被保护设备的耐压水平的50%时，则一般情况下在被保护设备处可不装SPD。
3.5在考虑系统内各级设备之间的电压保护水平时，若线路无屏蔽应计及线路的感应电压。此感应电压应取雷电流参量和按首次以后雷击的雷电流参量选取。
3.6为使SPD安装处呈现的最大电涌电压足够低，SPD两端的引线应做到最短（两端引线总长度不宜大于0.5m）并且要避免形成过大环路，以获得最佳保护效果。
3.7SPD的连接线和接地线导体截面。SPD的连接线和接地线一般采用多股铜线，其接地线截面积大于连接线（上引线）的截面积，并按与SPD连接的等电位联结排主接地线截面的50%确定。SPD的连接线和接地线截面的选择应符合规范的要求。
3.8安装在电气装置电源进线端或靠近进线处的SPD接地线，其最小截面应为不小于4mm2的多股铜线（对II级试验的SPD）。对装设于具有防直击雷保护系统中的I级分类试验的电涌保护器，其接地线的最小截面宜为不小于16 mm2的多股铜线。
参考文献
1《建筑物防雷设计规范》（2000年版） GB50057-1994
2 IEC 61643-12《低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：选择和使用原则》（2002年版）
第一作者简价：熊永花（1980-）女，汉族，贵州平南人，本科学历，助理工程师，从事气象科技服务工作。
关键词：弱电系统，信号SPD，选择，安装
在雷电直击情况下，由于雷电流有极大峰值和陡度，在它周围的空间有强大的变化的电磁场，处在这电磁场中的导体会感应出较大的电动势。当雷电流通过引下线入地时，在小金属环开口处可感应出高达数千伏的高电压，足以击坏附近的电子元器件。而当SPD安装于界面附近的被保护设备处时，至该设备的线路应能承受所发生的电涌电压及电流，且线路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面处做一次等电位联结，由于弱电系统大量采用了COMS电路，工作电平在TTL，极易受到雷击电磁脉冲的冲击，因此应引起各行各业的高度重视。
1 防护基本措施
1.1等电位连接
我们对于弱电设备的建筑利用主筋、圈梁筋、地筋形成三维等电位连接。弱电机房采用S型或M型等电位连接。金属法兰盘桥架等均應做好等电位连接。
1.2共用接地
我们要把能够直接相联的交流地、直流地、静电地、防雷地、保护地统统接在一起。不能直接相连需用SPD连接在一起。但直接雷的接地点（如铁塔、避雷针带及引下线）与通信机房接地点至少应离开5m距离。
1.3屏蔽
为了使弱电系统处于一个雷电磁脉冲比较弱的环境，因此要求建筑物的内外有良好的屏蔽，特别重要的机房内部要作六面体屏蔽，所有电源线、通信线缆应作有效屏蔽。
1.4弱电系统SPD的选择
弱电系统的6V、12V、24V、48V信号电源应安装相应的过电压保护器。
2弱电系统信号SPD选择
2.1、首先要弄清楚测量和控制系统（或电信系统）是否只受电涌（作为冲击电源用8/20μs波模拟）威胁，还是也受到首次雷击分电流的威胁（用10/350μs冲击电流模拟）。一般情况下架空明线进入建筑物，应采用高能量（10/350μs）SPD，其它则采用8/20μs波形SPD。
2.2、共模保护还是差模保护
共模电涌电流总是出现在信号线与地之间，差模电涌电流是两根信号线之间产生的。弱电系统中的电涌大部分是共模电流。一般情况下，选用共模SPD，但有些情况下为了对精密仪器进行保护，有必要增加差模电流的保护。
2.3、是否先用带去耦电路的SPD
为了保护光耦合器输入或带内部保护电路（钳位二极管）的输入，因此在输出端加去耦电阻。
2.4、频率特性的选择
为了使SPD在被保护电路中的插入损耗小于3db，要求插入的SPD的截止频率不得低于5倍的信号基波频率。
2.5、SPD的标称通流In
SPD的标称通流In是根据流量、控制和调节（MCR）系统的工作电流来确定的。一般情况下In应大于MCR系统的工作电流，如0.1A，0.5A，1A等。
2.6、SPD的标称耐压Un选择
SPD的标称电压高于MCR电路中出现的最高工作电压。这样使保护设备在正常条件下就不会出现任何限制的效果。
2.7、线/线或线/地电压的选择
MCR电路中的信号源可以是差分（对称）的也可以不是差分（不对称）的，因此系统的工作电压，一方面可以指示为线/线电压，而另一方面也可以指示为线/地电压。对不同的精密保护电路选择不同的电压。
2.8、SPD的串联阻抗数据的选择
为了保护元件的配合，SPD内部安装了去耦阻抗。由于去耦阻抗直接串联在信号网络中，会影响回路的信号电流，特别是在电流环路（0～20MA或4～20MA）回路中，因此去耦阻抗的选择，必须考虑不会影响电流环回路的允许电流。
2.9、SPD的配合特性的选择
对于不同电磁环境中的MCR设备，给出了不同的测试严酷度，SPD的抗扰度必须满足相应的抗扰度的要求。如果在易燃易爆场所，还应考虑本征安全的要求。
2.10、选择单级还是多级保护
选择单级保护还是多级保护是根据MCR系统所处雷击环境、设备的耐冲击电压及电路的响应时间定的。一般情况下放电管有较大的冲击通流（3KA～5KA），而TVS瞬变二极管有较快的响应时间1～2ns，选用多级保护时，级间应有去耦电阻或电感。
3、SPD的安装
3.1< ShowPositionControls="0" ShowControls="1" invokeURLs="-1" volume="50" AutoStart="0" ShowStatusBar="1"SPD的安装位置原则上应安装在各防雷区界面处，并宜靠近建筑入口及被保护设备安装， 当SPD安装于界面附近的被保护设备处时，至该设备的线路应能承受所发生的电涌电压及电流，且线路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面处做一次等电位联结。
3.2从室外引来的线路、SPD宜靠近屏蔽线路末端安装，选用配电线路上的SPD时，其标称放电电流不宜小于15KA。
3.3当按上述要求安装SPD离被保护设备较远，SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，并计及反射波效应（当被保护设备为高电阻型、电容型或设备开路时，反射波效应最大可将侵入的电涌电压加倍）不足以保护较远处的设备时，尚应在被保护设备处装设SPD，其标称放电电流In不宜小于8/20μs、3KA。
3.4当上述被保护设备沿线路距SPD的距离不大于10m时，若该SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压，小于被保护设备的耐压水平的50%时，则一般情况下在被保护设备处可不装SPD。
3.5在考虑系统内各级设备之间的电压保护水平时，若线路无屏蔽应计及线路的感应电压。此感应电压应取雷电流参量和按首次以后雷击的雷电流参量选取。
3.6为使SPD安装处呈现的最大电涌电压足够低，SPD两端的引线应做到最短（两端引线总长度不宜大于0.5m）并且要避免形成过大环路，以获得最佳保护效果。
3.7SPD的连接线和接地线导体截面。SPD的连接线和接地线一般采用多股铜线，其接地线截面积大于连接线（上引线）的截面积，并按与SPD连接的等电位联结排主接地线截面的50%确定。SPD的连接线和接地线截面的选择应符合规范的要求。
3.8安装在电气装置电源进线端或靠近进线处的SPD接地线，其最小截面应为不小于4mm2的多股铜线（对II级试验的SPD）。对装设于具有防直击雷保护系统中的I级分类试验的电涌保护器，其接地线的最小截面宜为不小于16 mm2的多股铜线。
参考文献
1《建筑物防雷设计规范》（2000年版） GB50057-1994
2 IEC 61643-12《低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：选择和使用原则》（2002年版）
第一作者简价：熊永花（1980-）女，汉族，贵州平南人，本科学历，助理工程师，从事气象科技服务工作。