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防雷电入侵计算机信息系统的各种途径 1．1雷电远点袭击电力线：
我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后，输电至低压变压器，经低压变压器的输出给用户。由于我国的电压基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲线，在电力线上形成每秒50次的交变磁场。如遇雷害发生时，在雷电未击穿大气时，将呈现出高压电场形式。根据电学基本原理，磁场与电场之间是相互共存可逆变化的，那么，雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。假设电力线杆有5米高，那么在相对湿度25％时，要击穿5米空气，需要15×106V雷击高压（3000V/mm）。如果在相对湿度95％时（下雨时），击穿5米空气需要5×106V雷击高压（1000V/mm）。电力线上的交变磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引。如果，雷云击穿5米空气入地，需要很高的电压，雷电首先击在电力线上，并从电力线的负载保护地线入地释放，这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘，在变压器低压端与负载的连线上遭雷击，损失的是用电器。由于变压器低压输出端是三条相线，做一条地线，当作零地合一线，变成三相四线制零地合一方式给用电器供电，雷电击在火线与大地放电，就等于火线与零线放电通过电力线直接击穿用电器的电子元件。一般电子设备线与外壳的耐压为每分钟VAC1500V，火线与零线耐压为工业级Vdc550－650V，这么低的耐压一旦遭受远点雷击，必将击坏用电器。为此，在选择防雷器时，首先考虑远点雷击。
1．2雷电近点电力线的侵入：
所谓雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击用电器所在的建筑物避雷针，从而引起的雷电电磁脉冲的保护问题。雷电打在建筑物避雷装置上，按照GB50057－94《建筑物防雷设计规范》规定，定义大楼接闪电能力为波形10 350 S三角波，雷击电流为150KA。避雷针引下线由于线路电感的作用，IEC1312定义最多只能将50％的电流引入大地。100余米高的大楼它的引下线电感为155 H左右（1.55 H/米），IEC1312定义电感大于37.5 H，则发生测闪雷击，也就是说，10 350 S直击雷引下线只能引下50%的电流，余下的电流将通过电力线屏蔽槽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接的金属物质联合引雷，但也只引下少部分雷电流，余下总电流的25％在大楼流窜至UPS输入输出负载的电源线、局域网线等，击穿小型机局域网端，最终由逻辑地线处下泄入地。对设备而言，部分雷电流将由UPS输入电源线对交流地线进行L－PE、N－PE泄放，UPS输出L－PE′（逻辑地〕、N－PE′泄放，小型机L－PE′ N-PE′泄放，局域网线对逻辑地线等进行泄放。最终结果，将击穿UPS输出对地线和输入对地线端、小型机电源对逻辑地线、网口对逻辑地线。为此，必须对UPS输入输出火线零线对交流地和直流逻辑地进行保护，必须对小型机、服务器及其它重要终端进行等电位保护，对网口进行保护，只有堵死一切雷电导入的端口，才能有效的保护设备免受雷电的侵害。
1．3错相位雷害
美国空军电磁兼容手册中，描述雷电发生时用肉眼可识别闪电为一组雷击，每次不少于26个雷，它有大小和发生先后的区别，如果一个高能量雷打在一条火线上，而另一个低能量雷打在另一条火线上，线线之间就会产生一个电压差，侵入设备。这种侵害设备的现象，称错相位雷击，又称雷电的二次破坏，对三相UPS而言，它的输入和输出端，应安装线与线之间的保护，才能更全面更立体的保护电子设备。
小结：堵死雷电由电力线入侵电子设备，应该从远点雷击、近点雷击和错相位雷击三种雷击现象入手，实施全方位的保护，才能在发生雷击时，有效的保护设备。
2）雷电作用下，建筑物内感应雷害
雷电击在建筑物避雷针上，由避雷针通过引下线，将雷电流泄放大地，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动磁场，建筑物内的电源线、网络线等相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。
假设一机房的大楼避雷针引下线或大楼主钢筋距主机房10米，假设机房为7 7m2。 di=75KA dt=10 S
则感应高压U＝2 10－7 7 Ln
＝52500V
由此可知由雷电产生的感应电压无孔不入，它可以危及机房内所有的用电器，在上海一座邮电智能大厦一次雷击，4台服务器遭受雷击，80多条广域网络线端口及4台网络交换机的RJ45端口全部损坏；广东省1996年计算机系统遭受雷击损失五亿元人民币。感应雷的能量虽小，但电压较高。所以，对感应雷害的防护，应该是全面的防护，但防护的级别可以低一些。
3）、雷电作用下的网络雷害
3.1、广域网络
一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击，它自身就断了。所以，广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地），在GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中，广域网保护的最大雷电流为5KA，连接广域网一般有以下几类，一类是DDN租用专线，一类是ISD专线，一类是帧中继以及微波通讯方式 。对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，传输速率小于等于2M，插入保安器，使之在雷电作用下，短路保护5KA电流，而端口残压小于25V；而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V，插入保安器，保安器的启动电压来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V，插入保安器，保安器的启动电压。
3.2局域网
在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆，UTP电缆的4对线中两对线（1-2，3-6线对）一对线接收一线发送，采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发，那么，就应按两对线进行雷电保护。
我们做过一次试验，在一条连接服务器的网线旁边，约距网线0.5米处，采用雷击发生器对网线0.5米处一条金属线发射雷电流。由小到大，发射电流为10KA，周边磁场污染了网线，瞬间服务器端口、芯片被击穿，这时，示波器记忆感应高压为100V。
在机房的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。
另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3Gs的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。
3.3综合布线
从防雷角度上考虑，布线一定要明确表示：
3.3.1电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离；
3.3.2广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设；
3.3.3网线与墙壁布置时，有条件应远距离安装；
3.3.4屏蔽槽有厚度要求，并要求两点接地；
4）雷电作用下的二次效应 ------- 雷电高压反击雷
雷电袭击建筑物避雷针，由引下线将雷电流引入大地，由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速全部的与大地负电荷中和，必然引起局部地电位升高，交流配电地和直流逻辑地将这种高电位引入机房，UPS输出、输入端被击穿，小型机及其他网络设备连接断口被击穿。这种反击电压少则数千伏，多则数万伏，直接烧坏用电器的绝缘部分。
5）由雷击引起的人身安全问题
雷电泄放大地，由于地电阻较大，不能马上泄放，从而引起地电位升高，由于机房直流逻辑地线和交流配电保护地线不在一点入地，将两个电位值引入机房，这时，一个操作人员的一只手摸在UPS输出负载外壳上（如小型机），而另一只手（或身体）摸在交流配电地线上（如空调），两个电位值将通过操作人员的身体短路，造成操作人员伤亡。美国1996年为此而死亡198人，广东省1997年在报导雷击死亡的170人中，有相当一部分是为此而伤亡的。所以防雷保护设备的确很重要，但是保护人身安全更重要。
在通过具体分析了雷害入侵计算机信息系统的各种途径后，我们得出的结论是：防雷保护设计工作不是简单的避雷设施的安装和堆砌，而是一项要求高、难度大的系统工程，涉及多方面的因素。为此我们的设计指导思想的主旨是，本?quot;经济、实用、高标准严要求、高起点、高可靠性"的原则，在遵照执行国家有关标准，国家有关行业标准的基础上，还参考和引入IEC国际电工委员会的有关防雷技术标准要求，以期达到更好的防护效果。
计算机网络与通信系统的防雷技术 陆亿红浙江工业大学计算机系(310014) 徐锦才水利部农村电气化研究所(310012) 摘要随着计算机和通信技术的快速发展，各行各业都不同程度地建立了计算机网络，通信手段也越来越好，同时，由于雷击而导致计算机与通信系统损坏的问题也越来越严重。本文将对现有的避雷器件作比较分析，设计实用、有效的避雷系统，并提出计算机与通信系统的防雷要点。 1、引言 早期的电信设备是用诸如继电器、线圈和真空管等元件组成的，这些传统元件对于突波干扰是有一定的免疫力，但是，随着这些传统元件被更先进的元器件及设备，如数字环路载体、多路调制器等所代替，特别是随着计算机网络技术的发展，各行各业都不同程度地建立了计算机网络，保护这些智能设备免遭系统瞬态干扰的影响就变得更加重要。本文将对现有的避雷器件作比较分析，设计实用的避雷系统，并对计算机房和通信设备系统提出防雷要点。
2、避雷器件与特性分析 避雷器件是指能吸收由于雷击或操作过电压引起的脉动能量，从而避免电子设备受损坏或避免寿命降低的器件，包括气体放电管、压敏电阻、抑制二极管和半导体放电管。? 气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成。其电气性能基本上取决于气体种类、气体压力以及电极距离。如果发生电压冲击，电极间会产生某种电弧，电离气体放电的路径是由高阻抗转向低阻抗。该放电过程阻止一个更高的冲击幅值，此处的弧电压大约降低10～30V。气体放电管受到瞬态高能量冲击时，它能以10-6s量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率。 压敏电阻：压敏电阻或金属氧化膜压敏电阻允许标志在其上的最大正弦交流工作电压通过。任何高于这一标志电压值的电压会被安全的转换，受到瞬态高能量冲击时，它能以10-9s量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率。压敏电阻可用于中等较高的电压冲击场合。 抑制二极管：抑制二极管与普通齐纳二极管(稳压管)的工作原理类似。如果高于标志在其上的击穿电压，二极管就会导通。与齐纳管相比，抑制二极管(简称TVS)有更高的电流导通能力。TVS的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12s量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。它比使用压敏电阻进行浪涌保护优越得多。具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、体积小等特点。其功能有： (1)将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或集成电路因瞬间的脉冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。 (2)静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导致损坏。利用TVS二极管，可有效吸收对器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的雷击等干扰。 (3)将TVS二极管连接在信号线及地之间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。 TVS电压-电流特性曲线如图1(a)所示。它的正向特性与普通二极管相同；反向特性为典型的PN结雪崩器件。图1(b)是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。 在瞬态峰值脉冲电流作用下，流过TVS的电流，由原来的反向漏电流ID上升到IR时，其两极呈现的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，TVS被击穿。随着脉冲峰值的出现，流过TVS的电流达到峰值脉冲电流IPP。在其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下，尔后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极的电压也不断下降，最后恢复到起始状态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的整体过程。 TVS器件可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如，各种交流电压保护器、4～20mA电流环保护器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等。 半导体放电管：半导体放电管的工作状态如同一个开关。在断开状态下，其漏电流IDRM极小(＜5μA)，不会影响与其并联的被保护电路的正常工作。当瞬间过电压超过其断态峰值电压VDRM时，产生瞬间雪崩效应，一旦瞬间电流超过开关电流IS，其电压即降为导通电压VT(＜5V)，大量的瞬间浪涌电流就此傍路，因而保护了并联的敏感电子线路。浪涌之后，当电流降到最小维持电流IH值之下时，半导体放电管自然恢复，回到其阻断状态。 从以上分析可见：半导体放电管和TVS管反应速度快，时间为10-12s级；压敏电阻和气体放电管的反应速度相对而言较慢，时间分别为10-9s和10-6S，而吸收的能量要比半导体放电管和TVS管大。 3、计算机网络与通信系统的避雷器设计 计算机网络与通信系统的避雷器主要是把雷击或操作过电压引起的暂态干扰能量及时泄放掉，保护计算机与通信设备不受损坏，而在正常工作时不影响数据通信。其避雷器组成框图如图2所示。 图中，一级、二级能量泄放模块将雷击或操作过电压引起的暂态干扰中的大部分能量吸收泄放入地，而快速限压模块主要是及时削减干扰电压，以免高电压冲击造成计算机和通信系统内集成块永久性损坏。? 因半导体放电管和TVS管反应速度为10-12s级，压敏电阻和气体放电管的反应时间分别为10-9s和10-6s，所以避雷器中快速限压模块一般采用半导体放电管或TVS管。一级能量泄放模块采用气体放电管，二级能量泄放模块采用压敏电阻。考虑到雷击或操作过电压能量太大时，会引起避雷元器件爆裂或永久性损坏，避雷器可以增加熔丝保护。具体的避雷元器件选取方法为： 压敏电阻的选用：? 对于过电压保护方面的应用，压敏电压值应大于实际电路的电压值，一般用以下公式计算： ??V1＝av/bc 式中a——电源电压波动系数，一般取1.2 v——电路直流工作电压(交流时为有效值) b——压敏电压误差，一般取0.85 c——元件的老化系数，一般取0.9 这样计算得到的V1实际数值是直流工作电压的1.5倍。在交流状态下要考虑电压峰值，因此计算结果应扩大1.414倍，在应用中可参考此公式通过实验来确定。另外要考虑压敏电阻的通流量的选取，通常产品给出的通流量是按产品标准给定的波形，冲击次数和间隙时间进行脉冲试验时产品压敏电压变化率小于初值的±10%所能承受的最大电流值。产品所能承受的冲击数是波形、幅值和间隙时间的函数。当电流波形幅值降低50%时冲击次数可增加一倍，所以在实际应用中，压敏电阻器所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量，以使产品有较高的工作寿命。 TVS的选用： 首先确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和“高端”容限。TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压，最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。TVS并联应用时，由于分流作用而允许总电流增加；串联时，总电压为各个TVS压降之和。对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适分布电容C的TVS器件。 半导体放电管的选用： 半导体放电管的VDRM值必须大于它所保护的最大工作电压，VS值必须小于被保护器件所允许的瞬间峰值电压，IPP必须大于计算机或通讯设备标准的规定值，并要考虑断态分布电容的影响。 4、计算机房、通信系统防雷要点 计算机房、通信系统防雷主要由外部防雷系统和内部防雷系统两部分组成。外部防雷包括空气截雷系统即避雷针或避雷带、引下线或接地系统，外部防雷系统应在建筑物设计、建筑施工阶段给予高度重视，以便利用建筑物自身的金属构件达到经济实用的防雷目的；内部防雷系统主要是对建筑物内易受过电压破坏的设备，如计算机及其通信口、电话机、复印机、UPS、数据传输线及空调机等电子设备加装过电压保护装置，在设备受到过电压侵袭时，保护装置能快速动作将能量泄放，从而保护设备不受损坏。具体防雷要点为： 4.1机房的防雷接地要求 感应雷侵入机房及计算机网络系统的途径主要有三方面：于交流380V、220V的电源线进入、信号传输通道引入、地电位反击等。为了确保机房设备及电脑网络系统稳定可靠运行，以及保障机房工作人员有安全工作环境，根据我国及国际有关规范规定，机房所在的整个楼房建筑体的接地应按均压等电位原则设计，即电子设备的工作接地、保护接地(包括屏蔽接地和建筑物防雷接地)共同合用一组接地体的联合接地方式，机房为防止地电位反击，其接地电 阻不应大于1Ω。 4.2机房及信息系统的防雷保护 (1)配电系统采取防雷措施。 (2)计算机外设采取防雷措施，即电源进线并联压敏电阻和TVS管，形成过电压防护，信号线采用信号防雷器引入，信号防雷器可根据图2所示的原理构成。 (3)通讯系统的信号线经电缆或穿管(埋地)引入室内，在交换机或Modem之前，经过信号防雷器，将信号送至收信设备。到达收信设备(传真机、电话机等)后，再采用信号防雷器进行最末端的防护。 (4)计算机网络系统采取防雷措施，主机由UPS供电，UPS经过过电压防护插座插入电源插座，终端服务器如果由UPS供电，防护方法同上；如果电源直接取自市电插座，则也必须经过过电压防护插座插入市电电源插座。主机及服务器的输出接口经过信号防雷器再与网络连接，如需集中监控，监控器电源进线也需经过过电压防护插座再插入电源插座，控制信号线经过信号防雷器再与网络连接。
计算机信息系统防雷保安器 本标准参照采用国际电工委员公标准ＩＥＣ１３１２－３（１９９６．１０）《雷电电磁脉冲的防护第三部分：电涌保护器的要求》，参考国际电联建议ＩＴＵ－ＴＳＫ．１１《过电压过电流防护原则》、ＩＴＵ－ＴＳＫＫ．２０《通信交换设备耐过压过流能力》，并根据我国有关科研部门长期对微电子设备雷害及防雷方法的研究成果，在技术内容上制定了符合我国雷害情况及计算机信息系统现状的详细规定。防雷保安器的防护性能大部分与上述国际标准要求一致，少数略优。 随着计算机信息系统在我国各个领域大量开发运用，计算机信息系统遭受雷击的事件频繁发生。计算机信息系统中采用的大规模集成电路芯片集成度很高，耐过压过流能力极低，无法保证在特定空间里的计算机信息系统在遭受雷击时仍能安全运行。计算机信息系统加装有效可靠的防雷保安器，是国际上通用的最有效的防护措施。 防雷保安器是保证计算机信息系统安全的专用产品，因此它必须严格按照科学的标准生产，以保证防雷产品能确保计算机信息系统安全。这也是编制本标准的目的。 本标准由公安部计算机管理监察司提出。 本标准由公安部信息标准化技术委员会归口。 本标准由铁道部科学研究院通信信号研究所负责起草。 本标准主要起草人：邱传睿、魏建国、安乾栋、陈朝凯、张晨。 １．范围 本标准规定了计算机信息系统防雷保安器的定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存。 本标准适用于计算机信息系统防止感应雷电破坏计算机设备的防雷保安器的质量检验和评定。其它计算机系统用来防止感应雷电破坏计算机设备的防雷保安器亦可参照本标准。 ２．引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。ＧＢ １０１９３－８８ 电子设备用压敏电阻器总规范
ＧＢ ９０４３－８８ 通信设备过电压保护用气体放电管通用技术条件
ＧＢ ３４８２－８３ 电子设备雷击试验方法
ＧＢ ３４８３－８３ 电子设备雷击试验导则
ＧＢ ２４２３．１－８９ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ａ：低温试验方法
ＧＢ ２４２３．２－８９ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ｂ：高温试验方法
ＧＢ ２４２３．３－９３ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ｃａ：恒定湿热试验方法
ＧＢ ２４２３．２１－９１ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ｍ：低气压试验方法
ＧＢ ２４２３．１７－９３ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ｋａ：盐雾试验方法
ＧＢ ２４２３．１６－９０ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ｊ：长霉试验方法
ＧＢ ２４２３．１０－９５ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ｆｃ：振动（正弦）试验方法
ＧＢ ２４２３．５－９５ 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ｅａ：冲击试验方法
ＧＢ ２８２８－８７ 逐批检查计数抽样程序及抽样表
ＧＢ ２８２９－８５ 周期检查计数抽样程序及抽样表
ＧＢ １９１－９０ 包装储运图示标志
３．定义
本标准采用下列定义： ３．１ 防雷保安器 ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 防止感应雷电破坏计算机信息系统的保安装置。可分为两大类：电源线防雷保安器（简称电源防雷保安器）和信号传输线防雷保安器（简称通道防雷保安器）。 ３．１．１ 电源防雷保安器 ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍｓ 防止由电源线侵入的感应雷电破坏计算机信息系统的保安装置。 ３．１．２ 通道防雷保安器 ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｈａｎｎｅｌ 防止由信号传输线侵入的感应雷电破坏计算机信息系统的保安装置。 ３．２ 标称导通电压 ｎｏｍｉｎａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅ Ｕn 在施加恒定１ｍＡ直流电流的情况下，防雷保安器的起始动作电压。 ３．３ 冲击防护电压 ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｌｅｖｅｌ Ｕp 防雷保安器外线侧各线路端子与地电极间施加标称上升速率为１ｋＶ／μｓ的冲击电压波时，呈现在各线路端子与地电极间的电压峰值。 ３．４ 冲击通流容量 ｎｏｒｍａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｕｒｒｅｎｔ Ｉn 防雷保安器不发生实质性破坏而能通过规定次数、规定波形的最大限度的电流峰值。 ３．５ 限制电压 ｒｅｓｉｄｕａｌ ｖｏｌｔａｇｅＵr 在防雷保安器的线路侧某一端子与地电极间，施加规定波形及幅值的冲击波时，呈现在设备侧线路端子与地电极间的电压峰值。 ３．６ 适应数据传输速率 ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅ ｂｉｔ／ｓ 通道防雷保安器介入计算机信息系统传输线后，不影响系统传输时的上限数据传输速率。 ３．７ 漏泄电流 ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔＩ1 并联型电源防雷保安器施加７５％的标称导通电压Ｕn时，流过防雷保安器的电流。 串联型电源防雷保安器空载时接通电源，其输入回路的电流有效值。 ４．防雷保安器的分类 根据用途分为交流电源防雷保安器、直流电源防雷保安器、通道防雷保安器。 ４．１ 交流电源防雷保安器 ４．４．１ 单相交流电源防雷保安器 ａ）并联型单相交流２２０Ｖ电源防雷保安器 ｂ）串联型单相交流２２０Ｖ电源防雷保安器 ４．１．２ 三相交流电源防雷保安器 ａ）并联型三相交流３８０Ｖ电源防雷保安器 ｂ）串联型三相交流３８０Ｖ电源防雷保安器 ４．２ 直流电源防雷保安器 ４．３ 通道防雷保安器 ４．３．１ 同轴通道防雷保安器 ４．３．２ 非同轴通道防雷保安器 ５．防雷保安器的分级 防雷保安器根据其冲击通流容量和限制电压的大小分为１、２、３、４、５五个级别以适应不同安全的需要。 ５．１ 电源防雷保安器分级 ５．１．１ 单相交流２２０Ｖ电源防雷保安器分级见表１。 表１
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｜ 级 限制电｜ ８／２０μｓ波形 ｜
｜ 冲击 别 压 ｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜通流容量 ｜ ≤１，５００Ｖ ｜ ≤１，０００Ｖ ｜ ≤５００Ｖ ｜
｜－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ ｜ ２０ｋＡ ｜ ２ ｜ ３ ｜ ４ ｜
｜８／２０μｓ｜－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ ｜ １０ｋＡ ｜ １ ｜ ２ ｜ ３ ｜
｜ 波形 ｜－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ ｜ ５ｋＡ ｜ －－ ｜ １ ｜ ２ ｜
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５．１．２三相交流３８０Ｖ电源防雷保安器分级见表２。
表２
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｜ 级 限制电｜ ８／２０μｓ波形 ｜
｜ 冲击 别 压 ｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜通流容量 ｜ ≤２，０００Ｖ ｜ ≤１，５００Ｖ ｜ ≤１０００Ｖ ｜ ≤５００Ｖ ｜
｜－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜８／２０μｓ｜ ２０ｋＡ ｜ １ ｜ ２ ｜ ３ ｜ ４ ｜
｜ ｜－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ 波形 ｜ １０ｋＡ ｜ －－ ｜ １ ｜ ２ ｜ ３ ｜
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５．１．３ 直流电源防雷保安器分级见表３。
表３
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｜ 级 限制电｜ ８／２０μｓ波形 ｜
｜ 冲击 别 压 ｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜通流容量 ｜ ≤１２０Ｖ ｜ ≤６０Ｖ ｜ ≤３０Ｖ ｜
｜－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ ｜ ２０ｋＡ ｜ ３ ｜ ４ ｜ ５ ｜
｜８／２０μｓ｜－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ ｜ １０ｋＡ ｜ ２ ｜ ３ ｜ ４ ｜
｜ 波形 ｜－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ ｜ ５ｋＡ ｜ １ ｜ ２ ｜ ４ ｜
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
５．２ 通道防雷保安器分级见表４。
表４
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｜ 级 限制电｜ １０／７００μｓ波形 ｜
｜ 冲击 别 压 ｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜通流容量 ｜ ≤５００Ｖ ｜ ≤２００Ｖ ｜ ≤１００Ｖ ｜ ≤４０Ｖ ｜
｜－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜８／２０μｓ｜ ５ｋＡ ｜ １ ｜ ２ ｜ ３ ｜ ４ ｜
｜ ｜－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－－－｜－－－－－－－｜
｜ 波形 ｜ ３ｋＡ ｜ －－ ｜ １ ｜ ２ ｜ ３ ｜
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
６．技术要求
防雷保安器中采用的主要防护器件必须符合ＧＢ１０１９３和ＧＢ９０４３的规定，防雷保安器整体应满足以下要求。 ６．１ 防雷保安器的防护性能 ６．１．１ 电源防雷保安器的防护性能见表５。 表５
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
｜ ｜并联型交流电｜串联型交流电｜直流电源 ｜ 测试方法 ｜
｜ 技术要求 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ ｜源防雷保安器｜源防雷保安器｜防雷保安器｜ （章节条款） ｜
｜－－－－－－｜－－－－－－｜－－－－－－｜－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ 限制电压 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ Ｕr ｜ ｜ ｜ ｜７．２．２．２ ｜
｜８／２０μｓ｜见表１、表２｜见表１、表２｜ 见表３ ｜ ｜
｜ 波形 ｜ ｜ ｜ ｜ ａ ｜
｜－－－－－－｜－－－－－－｜－－－－－－｜－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ 冲击通流 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ 容量Ｉn ｜见表１、表２｜见表１、表２｜ 见表３ ｜７．２．２．３ ｜
｜８／２０μｓ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜－－－－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ 标称导通 ｜ ｜ ｜
｜ ｜ Ｕn≥２．２Ｕ＊ ｜７．２．１．１ ｜
｜ 电压Ｕn ｜ ｜ ｜
｜－－－－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜漏泄电流Ｉ1 ｜≤２０μＡ ｜≤０．１ｍＡ｜≤８０μＡ｜７．２．１．２ ｜
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
＊：Ｕ为工作电压。
６．１．２ 通道防雷保安器的防护性能和电气性能见表６。
表６
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
｜ ｜ 非同轴通道 ｜ 同轴通道防雷保安器 ｜ 测试条件及 ｜
｜ 技术要求 ｜ ｜－－－－－－－－－－－－－－－｜ ｜
｜ ｜ 防雷保安器 ｜ 数据线 ｜ 模拟线 ｜方法（章节条款）｜
｜－－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ ｜ 冲击防护 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ ｜ 电压Ｕp ｜ ≤６００Ｖ ｜ ≤６００Ｖ ｜ ≤６００Ｖ ｜ ７．２．２．１｜
｜ ｜１ｋＶ／μｓ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ ｜－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ ｜ 限制电压 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜防｜ Ｕr ｜ ｜ ｜ ｜ ７．２．２．２｜
｜ ｜１０／７００｜ 见表４ ｜ 见表４ ｜ 见表４ ｜ ｜
｜护｜ μｓ波形 ｜ ｜ ｜ ｜ ｂ ｜
｜ ｜－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜特｜ 冲击通流 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ ｜ 容量Ｉn ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜性｜８／２０μｓ｜ 见表４ ｜ 见表４ ｜ 见表４ ｜ ７．２．２．３｜
｜ ｜ 波形 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ ｜－－－－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ ｜ 标称导通 ｜ ｜ ｜
｜ ｜ ｜ Ｕn≥１．２Ｕ＊ ｜ ７．２．１．１｜
｜ ｜ 电压Ｕn ｜ ｜ ｜
｜－－－－－－－－｜－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ 损员Ａｅ ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜ （在适应传输 ｜≤０．５ｄＢ ｜≤０．５ｄＢ ｜≤０．５ｄＢ ｜ ７．３．１ ｜
｜ 速率内） ｜ ｜ ｜ ｜ ｜
｜－－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－｜－－－－－－－－｜
｜ 驻波比ＳＷＲ ｜ －－ ｜ ≤１．２ ｜ ≤１．２ ｜ ７．３．２ ｜
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
＊：Ｕ为工作电压。
６．２ 防雷保安器在下列环境条件下应可靠工作：
温度：－２５℃～＋６５℃ 相对湿度：不大于９５％（２５℃）； 气压：不低于７４．８ｋＰａ（相当于海拔高度２，５００ｍ以下）； ２
振动：１０Ｈｚ～５５Ｈｚ，加速度２０ｍ／ｓ （２ｇ）。
６．３ 防雷保安器的所有零部件须经检查合格后，方可进行装配。
６．４ 防雷保安器材料 ａ．非金属件应用不易起燃的材料制作。热固性塑料零件表面应平整，有光泽，无裂纹、肿胀、疏松、气泡等缺陷。 ｂ．金属件表面应光洁，不应有表面缺陷，镀层外观必须光滑细致。没有斑点、凸起和未镀上的地方，边缘和棱角不得有烧痕。 ６．５ 防雷保安器的金属零部件经盐雾试验后，色泽应无明显变暗或镀层不应有均匀连续轻度膜状腐蚀，镀层腐蚀面积应小于３％，主金属应无腐蚀。 ６．６ 防雷保安器经长霉试验后，长霉程度应不低于２级。 ６．７ 带包装的防雷保安器承受半正弦波冲击脉冲，峰值加速度为５００ｍ／
２
ｓ （５０ｇ），脉冲持续时间为１１ｍｓ，垂直轴向进行３次冲击试验后，防雷保
安器的防护性能应符合表５、表６的规定。
７．试验方法
７．１ 防雷保安器电气性能试验均应在正常的试验大气条件下进行。 温度：１５℃～３５℃； 相对湿度：４５％～７５％； 气压：８６ｋＰａ～１０６ｋＰａ。 ７．２ 防护特性试验方法 ７．２．１ 低压试验 ７．２．１．１ 标称导通电压Ｕn测试 并联型电源防雷保安器标称导通电压测试电路如图１，串联型电源防雷保安器和通道防雷保安器标称导通电压测试电路如图２，仪表准确度不低于２．５级，试验前试品在正常的试验大气条件下放置时间应不少于２４ｈ。在规定的１ｍＡ测量电流条件下对防雷保安器每一线路端子与接地极间进行正、反两个方向的测量，每一方向测量两次，每次时间间隔为１５ｍｉｎ，测量时间不得超过５ｓ。 Ｌ1、Ｌ2为试品线路端子 图１（略） ７．２．１．２ 漏泄电流测试 Ｌ1in、Ｌ2in为试品线路输入端子。Ｌ1out、Ｌ2out为试品线路输出端子。 图２（略） 按７．２．１．１图１的测量方法，对并联型电源防雷保安器每一线路端子与接地极间测出其正、反两个方向的标称导通电压值Ｕn后，将０．７５Ｕn值施加到并联型电源防雷保安器的每一线路端子与接地极间，测流过的电流。 串联型电源防雷保安器漏泄电流测试电路如图３，负载开路时测输入端电流，仪表准确度不低于２．５级。 ＬPin、ＬNin分别为试品相线、零线输入端子，ＬPout、ＬNout分别为试品相线、输出端子 图３（略） ７．２．２ 冲击试验 ７．２．２．１ 冲击防护电压Ｕp测试 通道防雷保安器的冲击防护电压Ｕp测试电路见图４，冲击电压的标称上升速率为１ｋＶ／μｓ，数字存储示波器取样速率不得小于每秒１００兆次。每一线路端子与接地极间分别进行正、负极性各５次冲击，每次试验间隔大于５ｍｉｎ。 Ｌ1、Ｌ2为试品线路端子，Ｅ为接地端子，Ｒ为限流电阻（Ｒ＝１００Ω） 图４（略） ７．２．２．２ 限制电压测试 ａ．电源防雷保安器 冲击电流发生器的波形为８／２０μｓ，电流幅值３ｋＡ，上述参数在负载短路的情况下测试。试品每一线路端子与接地极间进行同一极性２次的冲击试验，两次时间间隔为５ｍｉｎ，用示波器测量其限制电压。并联型防雷保安器的测试电路见图５；串联型防雷保安器的测试电路见图６，数字存储示波器的取样速率不得小于每秒１０兆次。 ｂ．通道防雷保安器 Ｌ1、Ｌ2为试品线路端子。Ｅ为接地端子，测冲击通流容量时不接示波器 图５（略） ＬP、ＬN为试品线路端子。Ｅ为接地端子。 图６（略） 冲击波发生器的波形为１０／７００μｓ，电压幅值５ｋＶ、电流幅值１５０Ａ，试品每一线路端子与接地极间分别进行同一极性２次冲击试验，两次时间间隔为５ｍｉｎ，用数字存储示波器测量其限制电压。测试电路见图７，数字存储示波器取样速率不得小于每秒１０兆次。 Ｌ1、Ｌ2为试品线路端子。Ｅ为接地端子。 图７（略） ７．２．２．３ 冲击通流容量测试 冲击电流发生器的波形为８／２０μｓ，电流幅值根据表１～４选取，上述参数在负载短路的情况下测试。对试品每一线路端子与接地极间分别进行同一极性２次冲击试验，两次时间间隔为５ｍｉｎ，冲击后该试品在室温下恢复２ｈ后进行下列测试： ａ．试品限制电压应符合表１～４的规定； ｂ．试品直流导通电压与冲击通流容量测试前相比，变化率不得大于１０％； ｃ．试品漏泄电流与冲击通流容量测试前相比，变化率不得大于２００％。 冲击通流容量测试电路见图６ａ。 ７．３ 传输试验 ７．３．１ 插损测试 通道防雷保安器插损测试电路见图８。仪表准确度不低于０．５级。 ７．３．２ 驻波比测试 同轴通道防雷保安器驻波比测试电路见图９。仪表准确度不低于０．５级。 Ｌ1in、Ｌ2in为试品输入端子。Ｌ1out、Ｌ2out为试品输出端子。 图８ａ 非同轴防雷保安器插损测试（略） Ｌin为试品输入端子。Ｌout为试品输出端子。 图８ｂ 同轴防雷保安器插损测试（略） Ｌin为同轴通道防雷保安器输入端，Ｌout输出端 图９（略） ７．４ 环境条件试验方法 ７．４．１ 低温 按ＧＢ２４２３．１进行，并应符合以下规定： ａ．按本标准的规定，对防雷保安器进行外观检查和限制电压测试，并应符合表５、表６的规定； ｂ．将防雷保安器在正常的试验大气条件下放置２ｈ后按正常工作位置牢固地装在试验架上，并放入试验箱内； ｃ．将试验箱内温度降低到－２５℃持续时间２ｈ； ｄ．将防雷保安器从试验箱内取出，在正常的试验大气条件下放置２ｈ，进行外观检查和限制电压测试，应符合表５、表６的规定。 ７．４．２ 高温 按ＧＢ２４２３．２进行，并应符合以下规定： ａ．按本标准的规定，对防雷保安器进行外观检查和限制电压测试，并应符合表５、表６的规定； ｂ．将防雷保安器在正常的大气条件下放置２ｈ，然后按正常工作位置牢固地装在试验架上，并放入试验箱内； ｃ．将试验箱内温度上升到８５℃，持续时间２ｈ； ｄ．防雷保安器从试验箱内取出，在正常的试验大气条件下放置２ｈ，进行外观检查和限制电压测试，应符合表５、表６的规定。 ７．４．３ 恒定湿热 按ＧＢ２４２３．３进行，并应符合以下规定： ａ．按本标准的规定，对防雷保安器进行外观检查和限制电压测试，并应符合表５、表６的规定； ｂ．将防雷保安器按正常工作位置牢固地装在试验架上，并放在试验箱内； ｃ．防雷保安器进行湿热试验前，应在试验箱内４０℃条件下预热，当达到温度稳定后再加湿，持续时间２ｈ； ｄ．试验结束后，从箱内取出在正常的大气条件下放置２ｈ，然后进行外观检查和限制电压测试，应符合表５、表６的规定。 ７．４．４ 低气压 按ＧＢ２４２３．２１进行，并应符合以下规定： ａ．按本标准的规定，对防雷保安器进行外观检查和限制电压测试，并应符合表５、表６的规定； ｂ．将防雷保安器按正常工作位置牢固地装在试验架上，放入空气压力正常的试验箱内； ｃ．使箱内气压１０ｋＰａ／ｍｉｎ的速率降至７４．８ｋＰａ，持续时间２ｈ后，以上述压力变化速率恢复到正常气压，然后进行外观检查和限制电压测试，并应符合表５、表６的规定。 ７．４．５ 盐雾 按ＧＢ２４２３．１７进行，并应符合以下规定： ａ．试验温度为３５±２℃，试验时间为１６ｈ； ｂ．试验前对试品进行外观检查，表面必须干净，无油污、无临时性防护层和其它弊病； ｃ．盐雾腐蚀情况应符合本标准６．５条的规定。 ７．４．６ 长霉 按ＧＢ２４２３．１６进行，并应符合以下规定： ａ．仅作外观检查； ｂ．经２８天暴露结束后，取出的试品需立即观察，其长霉程度应不低于２级。 ７．４．７ 振动 按ＧＢ２４２３．１０进行，并应符合以下规定： ａ．共振检查 将防雷保安器按与实际使用相当的安装方法牢固地固定在振动台上，进行扫频试验。 ２
扫频速率为每分钟一个倍频程，加速度１０ｍ／ｓ （１ｇ），扫频三个循环，
用目测判断有无共振现象，若产生共振，应设法消除，不能消除时，则在产生共振的
２
频率下振动０．５ｈ，加速度２０ｍ／ｓ （２ｇ）。若无共振点，按ｂ项进行试验。
ｂ．振动试验 ２
按１０Ｈｚ的频率，加速度２０ｍ／ｓ （２ｇ）进行振动试验，持续时间０．
５ｈ。试验结束后，进行外观检查，零件应无松动和机械损伤，并进行防雷保安器的
限制电压测试，应符合表５、表６的规定。
７．４．８ 冲击
按ＧＢ２４２３．５进行，并应符合以下规定： 按本标准的规定，对防雷保安器包装进行外观检查。 带包装的防雷保安器按正常工作位置，牢固地安装在冲击台上。 ２
峰值加速度为５００ｍ／ｓ （５０ｇ），脉冲持续时间为１１ｍｓ，采用半正
弦波冲击脉冲，按正常工作位置垂直轴向进行３次冲击试验。
试验结束后，零件应无松动和机械损伤。电气性能应符合本标准第６、７条的规定。
８．检验规则 ８．１ 防雷保安器的试验分为型式检验、出厂检验二种。 ８．２ 型式检验 型式检验是对产品质量进行全面考核，检验项目应包括第６章所列全部项目。 ８．２．１ 防雷保安器有下列情形之一时，应进行型式检验： ａ）新产品或老产品转厂生产试制定型鉴定； ｂ）正式生产后，如产品结构、材料、工艺有较大更改，可能影响其性能； ｃ）停产超过三年，当再次生产时； ｄ）经常生产的产品，每三年进行一次； ｅ）主管质量监督机构提出进行型式检验要求时； ｆ）大批量产品的买方要求在验收中进行型式检验时。 ８．２．２ 抽样方案及判定规则 型式检验用的防雷保安器应从出厂检验合格的批中随机抽取，采用计数抽样检查，按ＧＢ２８２９的有关规定进行，并应符合以下的规定： ａ）差别水平Ⅲ； ｂ）不合格质量水平ＲＱＬ＝４０； ｃ）抽样方案类型 一次抽样方案； ｄ）判定数组合格判定数 Ａｃ＝０；不合格判定数Ｒｅ＝１。 ８．２．３ 若不合格品数大于或等于不合格判定数，则型式检验不合格，制造厂应采取措施，解决存在问题，重新抽样进行型式检验，直到型式检验合格为止。 ８．２．４ 经过型式检验的防雷保安器，不得作为合格品出厂。 ８．３ 出厂检验 检验内容分为外观检验和性能检验。它们是防雷保安器交货时必须进行的试验。 ８．３．１ 外观检验：检验防雷保安器的制造是否符合本标准第６．４条的规定。 ８．３．２ 性能检验：测试防雷保安器的标称导通电压、限制电压、电源防雷保安器的漏泄电流，检验其是否符合本标准第６．１条的规定。 ８．４ 需要复验时的试验 ８．４．１ 试验项目及试验方法与出厂检验相同。 ８．４．２ 复验时采用计数抽样检查，应按ＧＢ２８２８的有关规定进行，并应符合以下的规定： ａ）一般检查水平Ⅱ； ｂ）合格质量水平 ＡＱＬ＝２．５； ｃ）严格性 正常检查抽样方案； ｄ）抽样方案类型 一次抽样方案。 ９．标志、包装、运输、贮存 ９．１ 每台防雷保安器的端子应标出： ａ．线路连接端子； ｂ．接地端子。 ９．２ 每台防雷保安器应在明显的位置装设标牌，用中文标明： ａ．制造厂名称、商标； ｂ．产品名称、型号； ｃ．产品出厂编号； ｄ．制造日期； ９．３ 每台防雷保安器应在固定位置装设销售许可标志。 ９．４ 制造厂应提供产品主要技术性能说明书。说明书应用中文标明工作电压、冲击通流容量、防护级别、通道防雷保安器应标出可达传输速率，同轴通道防雷保安器应标出特性阻抗。 ９．５ 每个包装箱内应附有产品质量合格证和装箱单。 ９．６ 防雷保安器在出厂时，应具有防潮、防震的坚固包装，以保证在正常运输过程中不受损坏。 ９．７ 每个包装箱上应按ＧＢ１９１的有关规定，标有“小心轻放”、“向上”、“怕湿”标志，并标明产品型号及名称。 ９．８ 防雷保安器应贮存在通风良好，温度为－１０℃～＋４０℃，相对湿度不大于８０％，周围无酸、碱或其它的有害气体的库房中。在运输过程中，不得受强烈的振动和碰撞。在贮存和运输中均应不受雨水淋袭。
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发表于 2003-7-3 17:17:00
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