儀器儀表(biǎo)
的雷電防(fang)護技術
靜(jing)電放電（ESD）和(hé)電快速瞬(shun)變脈沖群(qun)（EFT）對儀器儀(yi)表系統會(huì)🐆産生㊙️不同(tóng)程度的危(wēi)害。靜電放(fàng)電在5～200MHz的頻(pin)率範圍内(nei)産生強烈(lie)的射頻⚽輻(fu)射。此輻射(she)能量的峰(fēng)值經常出(chū)現在😄35MHz～45MHz之間(jiān)發生自激(ji)振蕩。許多(duo)信息傳輸(shu)電纜的諧(xie)振頻率也(ye)通常在這(zhe)個頻率範(fàn)圍内，結果(guǒ)電纜中便(bian)串入了大(dà)量的靜電(dian)放㊙️電輻射(she)能量。電快(kuài)速瞬變脈(mò)沖群也産(chǎn)生🔆相當強(qiáng)的輻射發(fa)射，從而耦(ǒu)合到電纜(lǎn)和機殼線(xian)路。當電纜(lan)暴露在4～8kV靜(jìng)電放電環(huán)境中時，信(xìn)息傳輸電(diàn)纜終端負(fù)載上可以(yi)測量到的(de)感應電壓(yā)可達到600V，這(zhè)個電壓遠(yuǎn)❤️遠超出了(le)典型數字(zì)儀器儀表(biǎo)的門限電(diàn)壓值0.4V，典型(xing)的🔴感應脈(mo)沖持續時(shí)間大約👅爲(wèi)400納秒。
儀器(qi)儀表在使(shi)用中經常(chang)會遇到意(yi)外的電壓(yā)瞬變和🙇🏻浪(làng)湧🏃，從🐪而導(dao)緻電子設(shè)備的損壞(huai)，損壞的原(yuán)因是儀器(qi)儀表中的(de)半導體器(qi)🐉件（包括二(er)極管、晶體(ti)管、可控矽(xī)和集成電(dian)路等）被燒(shāo)毀或擊穿(chuan)。據統計儀(yí)器儀表的(de)故障有75％是(shi)由于瞬變(bian)和浪湧造(zào)成的🏃♀️。電壓(ya)的瞬變和(he)浪湧無🔅處(chu)不在，電網(wang)、雷擊、爆破(pò)，就連人在(zai)地毯上行(háng)走都會🐅産(chǎn)生上萬伏(fú)的靜電感(gan)應電壓，這(zhe)些，都🈲是儀(yi)器儀表的(de)隐形緻命(ming)殺手。因此(ci)，爲了提高(gao)儀器儀表(biǎo)的可靠性(xing)和人👨❤️👨體自(zi)身的安全(quan)性，必須對(dui)電壓瞬變(bian)和浪湧采(cai)取防護措(cuo)施。
1.防雷端(duan)口
根據儀(yí)器儀表應(yīng)用的工程(chéng)實踐，儀器(qi)儀表受雷(léi)擊可大緻(zhì)分🌂爲直擊(jī)雷、感應雷(léi)和傳導雷(léi)。但不論以(yi)哪一種形(xíng)式到達設(shè)備📧都可歸(guī)納爲從以(yi)下4個部位(wèi)侵💘入的雷(lei)電浪湧🌈，在(zài)此把這些(xie)部❤️位稱爲(wei)防雷端口(kou)，并以儀器(qì)儀表舉例(li)說明。
1.1外殼(ké)端口
比如(rú)說，我們可(ke)以把任何(he)一個大的(de)或小的儀(yí)器儀表㊙️或(huò)系統視❗爲(wei)一個整體(ti)的外殼，如(rú)傳感器、傳(chuán)輸線、信号(hao)✉️中繼、現場(chǎng)儀表、DCS系統(tǒng)等，它們都(dou)有可能完(wán)全暴露在(zai)環境中受(shòu)到直接雷(léi)擊，造成設(she)備✂️損壞。标(biao)準規定，當(dāng)設備外殼(ké)受到4kv的雷(lei)電靜電放(fang)電時，都會(huì)影響⛹🏻♀️儀器(qì)儀表或系(xi)統的正常(cháng)⛷️運行。例如(ru)放✏️置于室(shi)外的傳感(gǎn)器端子箱(xiāng)有可能受(shou)到雷電接(jie)觸放電；位(wèi)于機房内(nei)的DCS機櫃有(yǒu)可💃能受到(dao)大樓立柱(zhu)洩流時的(de)空氣放電(dian)。
1.2信号線端(duān)口（含天饋(kui)線、數據線(xian)、控制線等(deng)）
在控制系(xì)統中,爲了(le)實現信号(hào)或信息的(de)傳遞總要(yào)🏃♂️有與外界(jiè)連接的部(bu)位,如過程(cheng)控制系統(tong)的信号交(jiao)接端的總(zong)配線架、數(shu)據傳輸網(wang)的終端、微(wēi)波設備到(dao)天線的饋(kuì)線口等等(děng)，那🏒麽這些(xie)從外界接(jiē)收信号或(huo)發射信号(hao)出去的接(jiē)🐅口都有可(kě)🛀🏻能受到雷(léi)電浪湧沖(chòng)擊。因爲從(cóng)樓💯外信号(hao)端口進來(lái)的浪湧往(wang)往通過長(zhǎng)電纜，所以(yi)采用10/700μs波形(xing)，标準規定(ding)線到線間(jian)浪湧電壓(yā)🔴爲0.5kV，線到地(di)間浪湧📱電(dian)壓爲1 kV。而樓(lou)内儀器儀(yi)表之間傳(chuán)遞信号的(de)端口受到(dào)浪湧沖擊(ji)相當于電(diàn)源線上的(de)浪湧沖擊(jī)🔞，采用1.2/50（8/20）μs組合(he)波，線到線(xian)💋、線到地浪(làng)湧電壓限(xian)🌈值不變。一(yi)旦超過限(xiàn)值，信号端(duān)口和端口(kou)後的設備(bei)🌏有可能遭(zao)受損壞。
1.3電(diàn)源端口
電(diàn)源端口是(shi)分布最廣(guang)泛也最容(róng)易感應或(huò)傳導雷電(diàn)浪的部位(wei)，從配電箱(xiang)到電源插(cha)座這些電(diàn)源端口可(ke)以處在任(rèn)何位置。标(biao)準🥰規定在(zài)1.2/50（8/20）μs 波形下線(xiàn)與線之間(jiān)浪湧電壓(yā)限值爲0.5kV，線(xian)到地浪湧(yong)電壓限制(zhi)爲1kv。但這裏(lǐ)的浪湧💁電(dian)壓是指♋明(ming)工作電壓(ya)爲220V交流㊙️進(jìn)入的，如⚽果(guo)工作電壓(ya)較低則不(bú)能以此爲(wèi)标準，電源(yuan)線上受較(jiào)小的浪湧(yǒng)沖擊不一(yi)定立即損(sǔn)壞設備，但(dan)至少壽命(ming)有影響。
1.4接(jiē)地端口
盡(jin)管在标準(zhǔn)中沒有專(zhuān)門提到接(jie)地端口的(de)指标，實際(jì)📧上🧑🏽🤝🧑🏻信息技(ji)術設備地(di)端口是非(fei)常重要的(de)。在雷電發(fa)生時接地(di)端🤟口有可(kě)能受到地(di)電位反擊(jī)、地電位升(shēng)高影響，或(huò)者由于接(jiē)⭕地不良🏃♀️、接(jie)地不當使(shǐ)地阻過大(da)達不到參(can)考電位🚶要(yao)求使設備(bei)損壞。接地(dì)端口不僅(jin)對接地電(dian)阻/接地線(xian)極（長度、直(zhí)徑、材✨料）、接(jiē)地方式、地(dì)網的設置(zhì)等有要求(qiú)，而且還與(yǔ)設備的電(dian)特性、工作(zuo)頻段、工🧡作(zuò)環境等有(you)直接的關(guan)系。同時從(cóng)接地端🈲還(hai)有可能反(fan)擊到直流(liú)電源端口(kou)損壞直流(liu)工作電🤞壓(ya)的設備。綜(zong)上所述，信(xin)息技術💚設(she)備的防雷(léi)可以考㊙️慮(lǜ)從四個關(guān)鍵的端口(kǒu)入🐕手
2.儀器(qi)儀表的端(duan)口保護
2.1外(wài)殼端口
儀(yí)器儀表的(de)外殼端口(kǒu)保護不僅(jin)僅是建築(zhù)物外殼，也(ye)應當包括(kuò)某個設備(bèi)的外殼或(huò)者某套系(xi)統的外🐅殼(ke)，比如說❗機(jī)櫃、計算機(ji)室等。按照(zhào)IEC 1312—1《雷電電磁(ci)脈沖的防(fang)護》第✏️一部(bu)分（一般原(yuan)則）的适用(yong)範圍爲：建(jiàn)築物内或(huo)建築物頂(dǐng)部儀器儀(yí)表系統有(yǒu)效的雷電(diàn)防護系統(tong)的設計、安(ān)裝、檢查、維(wei)護。其保護(hu)方法主要(yao)有三種：接(jie)地、屏蔽及(jí)等電位連(lián)接。
2.1.1接地
IEC1024—1已(yi)經闡述了(le)建築物防(fáng)雷接地的(de)方法，主要(yao)通過建築(zhù)物地下網(wang)狀接地系(xì)統達到要(yào)求。儀器儀(yí)表系統防(fang)雷🛀🏻時還要(yao)求對相🏃鄰(lin)兩📐建築物(wù)之間通過(guò)的電力線(xiàn)，通信電纜(lan)均必須與(yǔ)建築物接(jie)地系📱統連(lian)接起來（不(bú)能形成😘回(huí)路），以利🛀用(yòng)多條并⛱️行(háng)路徑減少(shao)電纜中的(de)電流。
儀器(qì)儀表系統(tong)的接地更(gèng)應當注意(yi)系統的安(ān)全性和防(fang)止其它系(xi)統幹擾。一(yī)般來說工(gong)作狀态下(xià)儀器儀表(biao)系統接地(di)不能直接(jiē)🌈和防雷地(dì)線相連，否(fou)則将有雜(zá)散電流進(jin)💛入儀器儀(yí)表系統引(yǐn)起🚶♀️信号幹(gan)擾。正确的(de)連接方式(shi)應當在地(di)下将兩個(ge)不同地網(wǎng)，通過放電(dian)器低壓避(bì)雷器連接(jie)，使其在雷(lei)擊狀态下(xià)自動連通(tōng)。
2.1.2屏蔽
從理(li)論上考慮(lü)，屏蔽對儀(yí)器儀表外(wài)殼防雷是(shi)非常有效(xiào)的。但從經(jīng)濟合理角(jiǎo)度來看，還(hái)是應當從(cóng)設備元器(qì)😍件抗擾度(du)及對屏蔽(bì)效能的要(yao)求來選擇(ze)不同🌐的屏(ping)蔽方法。線(xiàn)🔴路屏蔽，即(ji)在儀器儀(yí)表🌐系統中(zhong)采用屏蔽(bi)電纜已被(bei)廣泛應用(yong)。但對于設(shè)備或系統(tǒng)的屏蔽需(xū)要視具體(tǐ)情況而定(dìng)。IEC提出了采(cǎi)用建築物(wù)鋼筋💁連到(dào)金屬框🔞架(jia)的措施舉(jǔ)例。
靜(jing)電放電（ESD）和(hé)電快速瞬(shun)變脈沖群(qun)（EFT）對儀器儀(yi)表系統會(huì)🐆産生㊙️不同(tóng)程度的危(wēi)害。靜電放(fàng)電在5～200MHz的頻(pin)率範圍内(nei)産生強烈(lie)的射頻⚽輻(fu)射。此輻射(she)能量的峰(fēng)值經常出(chū)現在😄35MHz～45MHz之間(jiān)發生自激(ji)振蕩。許多(duo)信息傳輸(shu)電纜的諧(xie)振頻率也(ye)通常在這(zhe)個頻率範(fàn)圍内，結果(guǒ)電纜中便(bian)串入了大(dà)量的靜電(dian)放㊙️電輻射(she)能量。電快(kuài)速瞬變脈(mò)沖群也産(chǎn)生🔆相當強(qiáng)的輻射發(fa)射，從而耦(ǒu)合到電纜(lǎn)和機殼線(xian)路。當電纜(lan)暴露在4～8kV靜(jìng)電放電環(huán)境中時，信(xìn)息傳輸電(diàn)纜終端負(fù)載上可以(yi)測量到的(de)感應電壓(yā)可達到600V，這(zhè)個電壓遠(yuǎn)❤️遠超出了(le)典型數字(zì)儀器儀表(biǎo)的門限電(diàn)壓值0.4V，典型(xing)的🔴感應脈(mo)沖持續時(shí)間大約👅爲(wèi)400納秒。
儀器(qi)儀表在使(shi)用中經常(chang)會遇到意(yi)外的電壓(yā)瞬變和🙇🏻浪(làng)湧🏃，從🐪而導(dao)緻電子設(shè)備的損壞(huai)，損壞的原(yuán)因是儀器(qi)儀表中的(de)半導體器(qi)🐉件（包括二(er)極管、晶體(ti)管、可控矽(xī)和集成電(dian)路等）被燒(shāo)毀或擊穿(chuan)。據統計儀(yí)器儀表的(de)故障有75％是(shi)由于瞬變(bian)和浪湧造(zào)成的🏃♀️。電壓(ya)的瞬變和(he)浪湧無🔅處(chu)不在，電網(wang)、雷擊、爆破(pò)，就連人在(zai)地毯上行(háng)走都會🐅産(chǎn)生上萬伏(fú)的靜電感(gan)應電壓，這(zhe)些，都🈲是儀(yi)器儀表的(de)隐形緻命(ming)殺手。因此(ci)，爲了提高(gao)儀器儀表(biǎo)的可靠性(xing)和人👨❤️👨體自(zi)身的安全(quan)性，必須對(dui)電壓瞬變(bian)和浪湧采(cai)取防護措(cuo)施。
1.防雷端(duan)口
根據儀(yí)器儀表應(yīng)用的工程(chéng)實踐，儀器(qi)儀表受雷(léi)擊可大緻(zhì)分🌂爲直擊(jī)雷、感應雷(léi)和傳導雷(léi)。但不論以(yi)哪一種形(xíng)式到達設(shè)備📧都可歸(guī)納爲從以(yi)下4個部位(wèi)侵💘入的雷(lei)電浪湧🌈，在(zài)此把這些(xie)部❤️位稱爲(wei)防雷端口(kou)，并以儀器(qì)儀表舉例(li)說明。
1.1外殼(ké)端口
比如(rú)說，我們可(ke)以把任何(he)一個大的(de)或小的儀(yí)器儀表㊙️或(huò)系統視❗爲(wei)一個整體(ti)的外殼，如(rú)傳感器、傳(chuán)輸線、信号(hao)✉️中繼、現場(chǎng)儀表、DCS系統(tǒng)等，它們都(dou)有可能完(wán)全暴露在(zai)環境中受(shòu)到直接雷(léi)擊，造成設(she)備✂️損壞。标(biao)準規定，當(dāng)設備外殼(ké)受到4kv的雷(lei)電靜電放(fang)電時，都會(huì)影響⛹🏻♀️儀器(qì)儀表或系(xi)統的正常(cháng)⛷️運行。例如(ru)放✏️置于室(shi)外的傳感(gǎn)器端子箱(xiāng)有可能受(shou)到雷電接(jie)觸放電；位(wèi)于機房内(nei)的DCS機櫃有(yǒu)可💃能受到(dao)大樓立柱(zhu)洩流時的(de)空氣放電(dian)。
1.2信号線端(duān)口（含天饋(kui)線、數據線(xian)、控制線等(deng)）
在控制系(xì)統中,爲了(le)實現信号(hào)或信息的(de)傳遞總要(yào)🏃♂️有與外界(jiè)連接的部(bu)位,如過程(cheng)控制系統(tong)的信号交(jiao)接端的總(zong)配線架、數(shu)據傳輸網(wang)的終端、微(wēi)波設備到(dao)天線的饋(kuì)線口等等(děng)，那🏒麽這些(xie)從外界接(jiē)收信号或(huo)發射信号(hao)出去的接(jiē)🐅口都有可(kě)🛀🏻能受到雷(léi)電浪湧沖(chòng)擊。因爲從(cóng)樓💯外信号(hao)端口進來(lái)的浪湧往(wang)往通過長(zhǎng)電纜，所以(yi)采用10/700μs波形(xing)，标準規定(ding)線到線間(jian)浪湧電壓(yā)🔴爲0.5kV，線到地(di)間浪湧📱電(dian)壓爲1 kV。而樓(lou)内儀器儀(yi)表之間傳(chuán)遞信号的(de)端口受到(dào)浪湧沖擊(ji)相當于電(diàn)源線上的(de)浪湧沖擊(jī)🔞，采用1.2/50（8/20）μs組合(he)波，線到線(xian)💋、線到地浪(làng)湧電壓限(xian)🌈值不變。一(yi)旦超過限(xiàn)值，信号端(duān)口和端口(kou)後的設備(bei)🌏有可能遭(zao)受損壞。
1.3電(diàn)源端口
電(diàn)源端口是(shi)分布最廣(guang)泛也最容(róng)易感應或(huò)傳導雷電(diàn)浪的部位(wei)，從配電箱(xiang)到電源插(cha)座這些電(diàn)源端口可(ke)以處在任(rèn)何位置。标(biao)準🥰規定在(zài)1.2/50（8/20）μs 波形下線(xiàn)與線之間(jiān)浪湧電壓(yā)限值爲0.5kV，線(xian)到地浪湧(yong)電壓限制(zhi)爲1kv。但這裏(lǐ)的浪湧💁電(dian)壓是指♋明(ming)工作電壓(ya)爲220V交流㊙️進(jìn)入的，如⚽果(guo)工作電壓(ya)較低則不(bú)能以此爲(wèi)标準，電源(yuan)線上受較(jiào)小的浪湧(yǒng)沖擊不一(yi)定立即損(sǔn)壞設備，但(dan)至少壽命(ming)有影響。
1.4接(jiē)地端口
盡(jin)管在标準(zhǔn)中沒有專(zhuān)門提到接(jie)地端口的(de)指标，實際(jì)📧上🧑🏽🤝🧑🏻信息技(ji)術設備地(di)端口是非(fei)常重要的(de)。在雷電發(fa)生時接地(di)端🤟口有可(kě)能受到地(di)電位反擊(jī)、地電位升(shēng)高影響，或(huò)者由于接(jiē)⭕地不良🏃♀️、接(jie)地不當使(shǐ)地阻過大(da)達不到參(can)考電位🚶要(yao)求使設備(bei)損壞。接地(dì)端口不僅(jin)對接地電(dian)阻/接地線(xian)極（長度、直(zhí)徑、材✨料）、接(jiē)地方式、地(dì)網的設置(zhì)等有要求(qiú)，而且還與(yǔ)設備的電(dian)特性、工作(zuo)頻段、工🧡作(zuò)環境等有(you)直接的關(guan)系。同時從(cóng)接地端🈲還(hai)有可能反(fan)擊到直流(liú)電源端口(kou)損壞直流(liu)工作電🤞壓(ya)的設備。綜(zong)上所述，信(xin)息技術💚設(she)備的防雷(léi)可以考㊙️慮(lǜ)從四個關(guān)鍵的端口(kǒu)入🐕手
2.儀器(qi)儀表的端(duan)口保護
2.1外(wài)殼端口
儀(yí)器儀表的(de)外殼端口(kǒu)保護不僅(jin)僅是建築(zhù)物外殼，也(ye)應當包括(kuò)某個設備(bèi)的外殼或(huò)者某套系(xi)統的外🐅殼(ke)，比如說❗機(jī)櫃、計算機(ji)室等。按照(zhào)IEC 1312—1《雷電電磁(ci)脈沖的防(fang)護》第✏️一部(bu)分（一般原(yuan)則）的适用(yong)範圍爲：建(jiàn)築物内或(huo)建築物頂(dǐng)部儀器儀(yí)表系統有(yǒu)效的雷電(diàn)防護系統(tong)的設計、安(ān)裝、檢查、維(wei)護。其保護(hu)方法主要(yao)有三種：接(jie)地、屏蔽及(jí)等電位連(lián)接。
2.1.1接地
IEC1024—1已(yi)經闡述了(le)建築物防(fáng)雷接地的(de)方法，主要(yao)通過建築(zhù)物地下網(wang)狀接地系(xì)統達到要(yào)求。儀器儀(yí)表系統防(fang)雷🛀🏻時還要(yao)求對相🏃鄰(lin)兩📐建築物(wù)之間通過(guò)的電力線(xiàn)，通信電纜(lan)均必須與(yǔ)建築物接(jie)地系📱統連(lian)接起來（不(bú)能形成😘回(huí)路），以利🛀用(yòng)多條并⛱️行(háng)路徑減少(shao)電纜中的(de)電流。
儀器(qì)儀表系統(tong)的接地更(gèng)應當注意(yi)系統的安(ān)全性和防(fang)止其它系(xi)統幹擾。一(yī)般來說工(gong)作狀态下(xià)儀器儀表(biao)系統接地(di)不能直接(jiē)🌈和防雷地(dì)線相連，否(fou)則将有雜(zá)散電流進(jin)💛入儀器儀(yí)表系統引(yǐn)起🚶♀️信号幹(gan)擾。正确的(de)連接方式(shi)應當在地(di)下将兩個(ge)不同地網(wǎng)，通過放電(dian)器低壓避(bì)雷器連接(jie)，使其在雷(lei)擊狀态下(xià)自動連通(tōng)。
2.1.2屏蔽
從理(li)論上考慮(lü)，屏蔽對儀(yí)器儀表外(wài)殼防雷是(shi)非常有效(xiào)的。但從經(jīng)濟合理角(jiǎo)度來看，還(hái)是應當從(cóng)設備元器(qì)😍件抗擾度(du)及對屏蔽(bì)效能的要(yao)求來選擇(ze)不同🌐的屏(ping)蔽方法。線(xiàn)🔴路屏蔽，即(ji)在儀器儀(yí)表🌐系統中(zhong)采用屏蔽(bi)電纜已被(bei)廣泛應用(yong)。但對于設(shè)備或系統(tǒng)的屏蔽需(xū)要視具體(tǐ)情況而定(dìng)。IEC提出了采(cǎi)用建築物(wù)鋼筋💁連到(dào)金屬框🔞架(jia)的措施舉(jǔ)例。