电磁兼容培训-雷击浪涌案例分析
6个实例详解雷击超高浪涌电压抑制电路技术与设计方法
6个实例详解雷击超高浪涌电压抑制电路技术与设计方法一、实例1：上图是一个可抗击较强雷电浪涌脉冲电压的电原理图，图中：G1、G2为气体放电管，主要用于对高压共模浪涌脉冲抑制，对高压差模浪涌脉冲也同样具有抑制能力；VR为压敏电阻，主要用于对高压差模浪涌脉冲抑制。
经过G1、G2和VR抑制后，共模和差模浪涌脉冲的幅度和能量均大幅度降低。
G1、G2的击穿电压可选1000Vp~3000Vp，VR的压敏电压一般取工频电压最大值的1.7倍。
G1、G2击穿后会产生后续电流，一定要加保险丝以防后续电流过大使线路短路。
二、实例2：增加了两个压敏电阻VR1、VR2和一个放电管G3，主要目的是加强对共模浪涌电压的抑制，由于压敏电阻有漏电流，而一般电子产品都对漏电流要求很严格（小于0.7mAp），所以图中加了一个放电管G3，使平时电路对地的漏电流等于0。
G3的击穿电压要远小于G1、G2的击穿电压，采用G3对漏电隔离后，压敏电阻VR1或VR2的击穿电压可相应选得比较低，VR1、VR2对差模浪涌电压也有很强的抑制作用。
三、实例3：G1是一个三端放电管，它相当于把两个二端放电管安装在一个壳体中，用它可以代替上面两个实例中的G1、G2放电管。
除了二端、三端放电管之外，放电管还有四端、五端的，各放电管的用途也不完全相同。
四、实例4：增加了两个压敏电阻（VR1、VR2），主要目的是为了隔断G1击穿后产生的后续电流，以防后续电流过大使输入电路短路，但由于VR1、VR2的最大峰值电流一般只有G1的几十分之一，所以，本实例对超高浪涌电压的抑制能力相对实例3要的抑制能力差很多。
五、实例5：直接在PCB板上制作避雷装置。
在PCB板上直接制作放电避雷装置，可以代替防雷放电管，可以抑制数万伏共模或差模浪涌电压冲击，避雷装置电极之间距离一般要求比较严格，输入电压为AC110V时，电极之间距离可选4.5mm，输入电压为AC220V时，可选6mm；避雷装置的中间电极一定要接到三端电源线与PCB板连接的端口上。
电磁兼容技术讲座-雷击浪涌防护设计技术(非常好).概要
L1
C1
L M4
第一级：泄流
M1 N
L2 C2 C3 M5
M2 PE
M3
第二级：箝位
M6
雷击浪涌防护设计技术
典型电路分析
信号接口保护电路
发送器 保护电路 长线 保护电路 接收器
雷击浪涌防护设计技术
减小寄生电感
保护器件
保护器件
保护器件
保护器件
雷击浪涌防护设计技术
案例三：工程防雷
某电信局站Ａ 该站总共 6 块用户板，一年半时间共返修 50余块。
电源线和用户线均由架空明线引入，接 地桩的接地电阻为3Ω。分析认为这些损坏 是因雷击引起。
雷击浪涌防护设计技术
案例三：工程防雷
雷击浪涌防护设计技术
案例三：工程防雷
雷击浪涌防护设计技术
案例三：工程防雷
相关设备的接地设计(站Ａ )
高能量避雷器
过压保护器
雷击浪涌防护设计技术
分级保护
u
u
t
t
粗保护 如:放电管
退藕器件 如:电阻,电感,滤波器 等
精细保护 如:齐纳二极管
雷击浪涌防护设计技术
雷击浪涌防护器件
气体放电管 半导体放电管 压敏电阻 TVS 防雷模块（SPD）
雷击浪涌防护设计技术
气体放电管
伏安特性
水管
燃气管 基础接地极 Z
外部防雷系统
电源
雷击浪涌防护设计技术
设备的等电位保护
雷击浪涌防护设计技术
分级保护
L1 L2 L3 N
DEHNport
Blitzstromableiter
DEHNguard Typ 275
雷电浪涌入侵分析及防护措施课件
雷电浪涌的危害
设备损坏：雷电浪涌产生的高电压、 大电流会对电力设备造成瞬态过电压 ，导致设备损坏、绝缘击穿等问题。
火灾风险：雷电浪涌产生的高能量可 能引发火灾，对人们的生命财产安全 构成威胁。
系统瘫痪：雷电浪涌可能导致电力系 统中的保护装置误动作，造成系统瘫 痪，影响正常供电。
以上内容只是对雷电浪涌现象的概述 ，详细的分析和防护措施需要在课件 中进行深入讲解。
生产安全
雷电浪涌可能导致生产设备故障，影响正常 生产进度，甚至引发安全事故。
数据丢失
浪涌电压侵入计算机系统，可能导致存储设 备损坏，造成重要数据丢失。
人员安全
雷电浪涌可能对人员造成电击伤害，威胁人 员生命安全。
03
防护措施与技术
外部防护措施
避雷针系统
在建筑物的高点设置避雷针，通 过导线将电流引入地下，防止雷
安装施工
按照工程设计图纸，进行设备安装和线路铺设。 施工过程中，应严格遵守安全规范，确保施工质 量。
调试测试
安装完成后，对防护系统进行调试和测试，验证 系统的性能是否符合设计要求。发现问题及时整 改，确保系统正常运行。
防护措施的维护与更新
定期检查
定期对防护设备进行检查，包括设备外观、性能参数、接 线端子等。发现问题及时处理，避免设备带病运行。
物理现象
雷电浪涌是一种由于大气中的电荷分布不均产生的瞬态高电压、大电流现象。
雷电浪涌的形成原因
气象件
雷雨天气中，大气中的湿度和 电荷分布不均，形成强电场，
引发雷电放电。
地理环境
高山、河流、湖泊等地理环境易引 发雷电活动，从而增加雷电浪涌的 风险。
设备条件
电力设备的绝缘状况、接地系统等 因素也会影响雷电浪涌的形成。
华北电力大学科技学院浪涌(冲击)实验
华北电力大学科技学院电磁兼容实验报告班级：电信13K2姓名：张钦潘学号：131903020231电磁兼容浪涌（冲击）抗扰度试验一：实验内容1：浪涌的试验内容：雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌雷电具有以下几个特点：冲击电流非常大，其电流高达几万至几十万安培。
持续时间短，一般雷击分为3个阶段，即先导放电、主放电和余光放电，整个过程一般不会超过60µs。
雷电流变化梯度大，有的可达10KA/µs。
冲击电压高，强大的电流产生交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。
2：浪涌的目的目的是建立一个共同的基准，以评价电气和电子设备在遭受浪涌（冲击）时的性能。
3：试验设备高压源U；充电电阻Re；储能电容Cc;脉冲持续时间形成电阻Rs;阻抗匹配电阻Rm;上升时间形成电感Lr。
二：试验1：标准波形图：a）浪涌电压波形如下图所示：b)浪涌电流波形如下图所示：a：原理图开路电压原理图短路电流原理图b：结果图形1）开路电压波形5us时的波形：10us时的波形：100us时的波形：波前时间：T1=1.67*T=1.5*（1+30%）us半峰值时间：T2=45*（1+20%）us对比标准的参数表可知，基本符合标准的要求。
2）短路电流波形15us时的电流波形：30us时的电流波形：100us时的电流波形：波前时间：T1=1.25*T=8.7*（1+20%）us半峰值时间：T2=17*(1+20%)us对比标准的参数表可知，基本符合标准的要求。
3）开路电压峰值与短路电流峰值的关系由开路电压波形图和短路电流波形图可知，电压峰值约为9.3KV，短路电流为0.45KA，对比标准的开路电压峰值与短路电流峰值的关系可知，基本符合标准的要求。
三：浪涌的防护二极管模型的反串电压为10V浪涌的防护采用一个二极管并联在输入回路中的方式，二极管模型的电压为1KV，原理图与仿真波形图如下图所示：开路电压原理图：100ns时的原理图100ns时的波形图30ns时的波形图短路电流原理图：分析：根据所仿真出来的波形与上面做的仿真波形对比参照可知，做完防护后的开路电压变成155Ｖ左右，短路电流变为１8Ａ左右，效果还是可以的。
电磁兼容_试验和测量技术_浪涌(冲击)抗扰度试验 23页PPT文档
缺点：漏电流较大，老化速度相对较快，相对于工作电压而言，钳位 电压较高，随着受浪涌冲击次数的增加，漏电增加，寄生电容大（一 般几千PF）
主要参数 残压、通流容量、泄露电流、额定工作电压、压敏电压（即击穿
工业以太网交换机浪涌测试
试试试规概术
验验验范述语
评配等性
与
价置 级 引
定
结
用
义
果
文
件
术语与定义
1、雪崩器件：在规定电压击穿导通的二极管、气体放电 管或其他元件
2、组合波发生器：能产生1.2/50μ s开路电压波形、 8/20μ s短路电流波形，或10/700μ s开路电压波形、 5/320μ s短路电流波形的发生器
电压或阈值电压）
嵌位二极管（TVS）
工作原理：当TVS上的电压超过一定幅度时，器件迅速导通，从而将浪涌能量 泄放掉，并将浪涌电压幅值限制在一定幅度。
优点：残压低，动作精度高，反应时间快（<1ns），无跟随电流（续流）， 嵌位电容低。
缺点：耐流能力差，通流容量小，一般只有几百安培。 7项主要参数：
如果骚扰源与EUT不在同一线路中，那么发 生器模拟一个高阻抗源
规范性引用文件
以下文件中的条款通过GB/T 17626的本部分的引用而成为 本部分的条款
GB/T 4365 电工术语 电磁兼容（GB/T 4365-2019，IEC 60050（161）：1990，IDT
GB/T 16927.1 高电压试验技术 第一部分：一般要求 （GB/T 16927.1-2019，eqv IEC 60060-1:1989）
雷击浪涌试验详细介绍
,.雷击浪涌试验细则1 试验环境布置考虑试验安全性问题，建议将试验设备LSG506A以及CDN-532A接地。
LSG背面板接地线参考接地板图1 浪涌试验环境布置1.1 EUT电源端的试验配置EUT电源端的试验包括AC主回路三相的试验和控制模块供电端子单相的试验。
各项试验中包括线-线与线-地两种方式。
示意图分别见图2-图5。
,.图2 交流线（三相）上电容耦合的试验配置，线-线图3交流线（三相）上电容耦合的试验配置，线-地耦合网络,.图4 交/直流上电容耦合的配置，线-线图5 交/直流上电容耦合的配置，线-地注：图2-图5为干扰叠加在电源线上的原理图，并不是进行试验时我们的接线图。
1.2 EUT非屏蔽互联线的试验配置,.图6 非屏蔽互连线的试验配置，电容耦合方式注：此方法用于对EUT 的I/O ，控制线端子进行浪涌试验。
需使用40欧姆的电阻，以保护EUT 受试设备。
1.3 EUT 屏蔽通信线的试验配置图7 屏蔽线的试验配置，直接施加根据GB17626.5中7.6节的要求，非金属外壳产品的屏蔽线试验，可以直,.接施加在屏蔽线上。
如上图所示，以共模的方式将浪涌干扰加到屏蔽线层上。
2 CPS 试验方法2.1 KB0-T 、KB0-R 、KB0-B 的 AC 主回路电源端口试验（1）试验判据标准中无明确要求，参照试验判据表1，给出试验结果。
（2）施加干扰电压水平主回路电源线的试验水平为线-地4kV ，线-线2kV 。
脉冲在正负两个极性进行，相角为0°、90°。
在每一极性和相角施加5次脉冲（共20个脉冲），每个脉冲之间的时间间隔为1min 。
（3）受试设备接线方式KB0-T 、KB0-R 和KB0-B 主回路串联，进行线-线、线-地试验的接线方式分别如图8、9所示。
图8中左图所示为标准中规定的受试设备的AC 主回路接线图，即将主回路三相串联，并用升流器分别给受试设备提供0.9倍和2倍的额定电流（0.9倍时，EUT 中的脱扣器应不动作，2倍额定电流时应在规定的时间内动作）。
电磁兼容典型案例分析
02
视频监控系统防雷保护方案 方案设计说明 系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面: （1） 外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。 （2） 内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。
感应雷电涌侵入通信线路及其防雷措施 通信线路上产生的感应雷电涌电压 使用交流电源的住宅内通信装置的防感应雷措施 在用户住宅内，通信电缆与商用电源接地线进行相互连接一般是困难的，通信线与接地点以及电源线与接地点之间应插入一个避雷器，采取了当雷电涌侵入时具有等电位的防雷措施。这种防雷方法称为旁路避雷器法。 通信中心大楼的通信装置的防感应雷措施 通信中心大楼的防感应雷措施基本上有必要采用住宅内通信装置用的同样的防感应雷措施。其中有点不一样的是：通信电缆的根数较多，又是大型通信装置。
*
雷电对电器设备的危害 雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：①直击雷；②传导雷； ③感应雷；④开关过电压。 直击雷：雷电直接击中建筑物，雷电的不到50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地，其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流，其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流，其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。
*
大楼内配线用的通信电缆上产生感应电压；
一部分雷电涌电流流入通信装置；
直击雷在通信中心大楼的通信线路上产生的雷电压和雷电流
出现上述几种情况就会有损坏通信装置的电子电路的情况。
在大楼以外场所的通信装置之间会产生电位差；
通信中心大楼的直击雷害及其防雷措施
开关电源之雷击浪涌分析之典型的雷击测试和对策以及小技巧
下面是一个典型的规格: (1.2uS / 50uS)–没有误动作: 4 kV / 12 Ω共模, 2kV/ 2 Ω差模–可以交流重启（关机，短时间不工作）: 6kV / 12 Ω共模, 4kV / 2Ω差模–更高雷击电压时，不能出现安规问题●雷击有两种模式：差模雷击和共模雷击●雷击的峰值电压是规定的，在kV级别●输入阻抗也是规定的，或者有时规定输入短路电流–例如：6 kV / 12 Ω= 500A●连续的雷击脉冲和重置时间又非常短造成损害比较大:–一个非常短的重置时间如：15s 或1分钟, 使其很难通过测试，原因为压敏电和其他的部分没时间把温度降下来!差模雷击差模雷击是高电压加在L和N线之间.电流从L线流入从N线流出共模雷击（1）当开关在接右位置，电压加在L线和大地线上(雷击发生器上显示“L1/PE”).当开关在接左位置，电压加在N线和大地线上(雷击发生器上显示“L2/PE”).上面两个实际上是在电源产品上产生共模和差模电流电流。
共模雷击（2）当雷击发生器设定为“L1, L2 / PE”, 开关同时接到两线上。
这是唯一真的共模雷击测试设定。
如果客户简单说共模雷击指的就这个设定.系统只有两线输入，输出有悬空(不接大地), 共模雷击是没有意义的! (很容易通过测试, 只要输出真的悬空)雷击会产生什么损坏?差模雷击产生高的差模电流能导致输入大电容的电压升高，而损坏输入大电解电容和开关管的漏极。
共模雷击会产生非常高的共模电压，共模电压能造成电弧放电。
电弧放电发生会产生一个非常高的高频的电流。
如果没有电弧放电发生，电流比较小，只有寄生电容Cparasitic * dv/dt.当发生一个电弧放电，会得到一个非常高的峰值高频电流，高频电流产生噪声能耦合进入低压电路导致误动作。
雷击的损坏：–非常高的共模电压能导致跨接在初级和次级间的Y电容损坏。
–非常高的差模电压导致输入回路产生过高的电压和过大的电流，损坏输入端的元器件（保险丝，输入整流桥，X电容，压敏电阻，开关管）。
雷电浪涌防护器培训资料
雷电浪涌防护器培训资料第一部分：雷电浪涌的危害雷电是一种自然现象，它产生的能量极大，能够造成严重的危害。
雷电对设备和设施的影响主要表现在以下几个方面：1. 烧毁设备：雷电的高能量会导致设备的烧毁，使得设备无法正常工作。
2. 数据丢失：雷电对数据存储设备也会造成损坏，导致重要数据丢失。
3. 安全隐患：雷电的冲击可能会引发火灾等安全隐患。
为了有效减少雷电对设备和设施的危害，需要使用雷电浪涌防护器进行防护。
接下来我们将详细介绍雷电浪涌防护器的功能和使用方法。
第二部分：雷电浪涌防护器的功能雷电浪涌防护器是一种电子设备，主要用于抵御雷电产生的浪涌电压，保护设备和设施不受雷电的影响。
雷电浪涌防护器的功能主要包括以下几个方面：1. 吸收浪涌电压：雷电浪涌防护器能够迅速吸收雷电产生的浪涌电压，避免其传导到设备和设施上。
2. 分流浪涌电流：当雷电产生浪涌电流时，雷电浪涌防护器能够将其分流到地线或其他安全通道上，避免浪涌电流对设备造成损害。
3. 快速响应：雷电浪涌防护器能够在很短的时间内响应雷电产生的浪涌电压和浪涌电流，有效保护设备和设施。
综上所述，雷电浪涌防护器的功能主要是在雷电产生浪涌电压和浪涌电流时，迅速吸收和分流，保护设备和设施不受损害。
第三部分：雷电浪涌防护器的使用方法雷电浪涌防护器的使用方法主要包括以下几个步骤：1. 安装位置选择：雷电浪涌防护器应该安装在设备和设施的电源输入端，以最大限度地降低雷电浪涌对设备和设施的影响。
2. 接地保护：雷电浪涌防护器必须接地使用，确保浪涌电压和浪涌电流能够迅速传导到地线上，避免对设备造成危害。
3. 定期检查：雷电浪涌防护器应该定期进行检查和维护，确保其正常工作。
4. 经常测试：在雷电季节或频繁雷电的环境中，应该经常对雷电浪涌防护器进行测试，确保其能够有效工作。
通过正确的安装和使用方法，雷电浪涌防护器能够有效防护设备和设施不受雷电的影响。
结语雷电浪涌防护器是一种非常重要的设备，它能够有效防护设备和设施不受雷电的危害。
EMC案例分析精解5-- 雷击浪涌测试问题以及应对-牛金海V1
五、更深入的分析 4.
五、更深入的分析 5.
五、更深入的分析
6.
五、更深入的分析 3.
谢 谢！
浪涌波形图
二、原因分析 原来是所选元器件“直流过保持电压” 这个参数选取的有问题。本 案例所用的气体放电管维持短路状态的两极间的直流电压约为20-25V， 即如果气体放电管导通之后，其两端的电压继续维持在20V以上，那么气 体放电管将一直处于导通状态，直到两端电压下降或者气体放电管烧毁 。
二、原因分析 气体放电管的性能指标与参数实例
气体放电管的伏安）将气体放电管跨接在BGND和PGND之间 ，这样过保持电压就不会超过20V；2） 更换气体放电管，选择过保持电 压大于24V的器件。
五、更深入的分析
雷击浪涌的三级保护 自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成，利用 各种浪涌抑制器件的特点，可以实现可靠保护。气体放电管一般 放在线路输入端，做为一级浪涌保护器件，承受大的浪涌电流。 二级保护器件采用压敏电阻，在μs级时间范围内更快地响应。对 于高灵敏的电子电路，可采用三级保护器件TVS，在ps级时间范 围内对浪涌电压产生响应。如图5所示。当雷电等浪涌到来时， TVS首先起动，会把瞬间过电压精确控制在一定的水平；如果浪 涌电流大，则压敏电阻起动，并泄放一定的浪涌电流；两端的电 压会有所提高，直至推动前级气体放电管的放电，把大电流泄放 到地。
EMC 测试案例分析精解
----某产品雷击浪涌测试失败案例分析
牛金海 博士，副研究员 上海交通大学生物医学工程学院
一、现象描述 某产品在直流电源端进行雷击浪涌测试后，出现熔断丝被烧断的现象。 更换较大熔断丝之后，现象依旧，直接用粗导线连接熔断丝之后测试，出 现冒烟现象。
二、原因分析 初步分析，该产品24V直流电源供电，产品电源端的输入接口如下：
控制系统遭雷击的案例分析和雷害的风险评估讲义55页PPT
式中k为和建筑物所处地理环境有关的校正系数，它可以按下表选取。
30
建筑物等效受雷面积
1：3
H
3H
W
L
31
如建筑物具有复杂的形状，例如在屋面上的某个部位具有一定 高度的凸出物，可以根据上述定义用作图法来计算建筑物的等效受 雷面积。此时，一个可以接受的近似算法以最高点的 高度的 三 倍画一个圆，其圆面积为：
受着和室外一样的电磁场强度。遭雷
击时，使128K的EPROM内的程序丢失。重新 下装后正常。
19
1.8 某燃气公司混配站案例分析
雷击时间：2003年8月10日。
事故情况：遭受雷击的在线控制系统中包括一台控制混合气含氧量
的控制单元。该氧气分析装置是美国TELEDYNE分析仪表公司的327RA
型产品，其中包括一台基于袖珍型燃料电池的分析单元（美国专利
几万、几十万伏地电位差
地电位分布曲线
9
1.4 1975年在荷兰发生的惊人案例（反击）
20 m
柳树
250 m 高的爆炸 浓烟
热电耦 煤油
28 m
200 m 测量电缆 至控制室
8m
0.48 的 8个接地极
10
雷击法拉第笼造成对‘法拉第孔’内导线的闪络
100kA
法拉第笼
法拉第孔
电缆
100kV RL=1Ω
解决方法： 首先是工控机的外壳屏蔽
接地。其次，将控制室建筑物内的钢 筋、金属门窗等连接起来，进行格栅 屏蔽。
12
一点思考：该石油化工企业和石蜡加氢装置相距不到30米的 催化裂化装置的DCS控制室，也为单层的独立建筑物，由于设置了防 直击雷装置（避雷带），却安然无恙。可见防直击雷装置对雷击电 磁脉冲（LEMP）有一定的衰减作用。所以，如控制系统所在的控制 室是独立建筑物，其周围有高大建筑，如用滚球法确定高大建筑接
雷电浪涌入侵分析及防护措施课件
某数据中心防雷设施案例分析
防雷设施建设情况
该数据中心在防雷设施建设方面采取了多种 措施，包括安装避雷针、避雷网等直击雷防 护设施，配置电源避雷器、信号避雷器等感 应雷和传导雷防护设备，同时加强电缆屏蔽 、接地系统等综合防雷措施。
分析与评估
通过对该数据中心的防雷设施进行评估，发 现其存在一些问题和不足之处，例如部分设 备的防雷保护措施不够完善，避雷针的配置 不够合理等。针对这些问题，提出了改进措
某机场防雷设施案例分析
防雷设施建设情况
该机场在防雷设施建设方面采取了多种措施，包括安装避雷 针、避雷网等直击雷防护设施，配置浪涌保护器、电涌保护 器等感应雷和传导雷防护设备，同时加强电缆屏蔽、接地系 统等综合防雷措施。
分析与评估
通过对该机场的防雷设施进行评估，发现其存在一些问题和 不足之处，例如部分设备的防雷保护措施不够完善，浪涌保 护器的配置不够合理等。针对这些问题，提出了改进措施和 建议，以提高机场的防雷水平。
数据传输线路的浪涌电压防护
使用光纤传输
对于远距离数据传输，使用光纤 传输可以有效减少雷电对数据线
路的干扰。
安装线路避雷器
在数据传输线路中安装线路避雷 器，将浪涌过电压限制在可承受
范围内。
使用屏蔽电缆
对于短距离数据传输，使用屏蔽 电缆可以降低雷电对数据线路的
干扰。
信号接口的浪涌电压防护
使用隔离变压器
防护措施的重要性
采取有效的防护措施可以减少雷电浪 涌带来的损失，保障重要设施和人员 的安全。
未来防雷技术发展的趋势和展望
发展趋势
随着科技的发展，防雷技术也在不断进步，未来防雷 技术将更加注重智能化、自动化、高效化等方面的发 展。
展望
6个实例电路，详解雷击浪涌的防护
6个实例电路，详解雷击浪涌的防护1、电子设备雷击浪涌抗扰度试验标准电子设备雷击浪涌抗扰度试验的国家标准为GB/T17626.5（等同于国际标准IEC61000-4-5 ）。
标准主要是模拟间接雷击产生的各种情况：（1）雷电击中外部线路，有大量电流流入外部线路或接地电阻，因而产生的干扰电压。
（2）间接雷击（如云层间或云层内的雷击）在外部线路上感应出电压和电流。
（3）雷电击中线路邻近物体，在其周围建立的强大电磁场，在外部线路上感应出电压。
（4）雷电击中邻近地面，地电流通过公共接地系统时所引进的干扰。
标准除了模拟雷击外，还模拟变电所等场合，因开关动作而引进的干扰（开关切换时引起电压瞬变），如：（1）主电源系统切换时产生的干扰（如电容器组的切换）。
（2）同一电网，在靠近设备附近的一些较小开关跳动时的干扰。
（3）切换伴有谐振线路的晶闸管设备。
（4）各种系统性的故障，如设备接地网络或接地系统间的短路和飞弧故障。
标准描述了两种不同的波形发生器：一种是雷击在电源线上感应生产的波形；另一种是在通信线路上感应产生的波形。
这两种线路都属于空架线，但线路的阻抗各不相同：在电源线上感应产生的浪涌波形比较窄一些（50uS），前沿要陡一些（1.2uS）；而在通信线上感应产生的浪涌波形比较宽一些，但前沿要缓一些。
后面我们主要以雷击在电源线上感应生产的波形来对电路进行分析，同时也对通信线路的防雷技术进行简单介绍。
2、模拟雷击浪涌脉冲生成电路的工作原理上图是模拟雷电击到配电设备时，在输电线路中感应产生的浪涌电压，或雷电落地后雷电流通过公共地电阻产生的反击高压的脉冲产生电路。
4kV时的单脉冲能量为100焦耳。
图中Cs是储能电容（大约为10uF，相当于雷云电容）；Us为高压电源；Rc为充电电阻；Rs为脉冲持续时间形成电阻（放电曲线形成电阻）；Rm为阻抗匹配电阻Ls为电流上升形成电感。
雷击浪涌抗扰度试验对不同产品有不同的参数要求，上图中的参数可根据产品标准要求不同，稍有改动。
3、雷电浪涌入侵分析及防护措施
雷电电磁脉冲（LEMP)导致雷电灾害的范围扩大
磁脉冲超过0.07GS时就 会导致微机失效，引起通信信 息差错。当闪电发出的磁脉冲 超过2.4GS时，集成电路将发 生永久性的损坏。
4. 地反击引发的过电压
目前IEC标准及国标GB50057-94都推荐采用 综合地网，但是，某些设备制造商为了避免干扰， 还是采用独立的直流地网。
这样就不可避免的把信号线路上的雷电浪涌过电
压（电流）引入到系统设备。 雷电浪涌高电压（电流）侵入所产生的电动 力效应、热效应及冲击波都会对系统设备造成干
扰或永久性损坏。
2.1 直击雷对通信线路的影响
室外通信线路遭直击雷击
2.2 静电感应雷对通信线路的影响
通信线路受静电感应
2.3 电磁感应雷对通信线路的影响
由于地网存在一定的电阻值，所以在接闪器截
获闪电向大地泻放强大雷电流的瞬间，接地装置将 产生一个很高的电压。 据国际有关专家统计，在微机通信网中，采用 独立接地的系统被雷击损坏的几率远远高于共用接 地的情况。
采用独立接地的系统被雷击损坏的几率远远高于共用接地的情况
假设建筑物防雷地网冲击电阻r=4Ω，
一个中等的直击雷（i=100KA）电流，
通过防雷地网向大地泻放，则防雷地 网上形成的瞬间电压降为： 4×100000＝400KV。 微电子设备金属外壳保护接地，此时 电位为400KV，而设备内部电路接直 流地网，其电位为0V，设备内外电位 差高达400KV，必毁无疑！
400KV i=100KA
0V
r=4Ω
3. 光缆的所有金属接头、金属挡潮层、金属加强芯等，应在入户处 直接接地。
3.3 信息通信系统线缆的敷设
信息通信系统线缆敷设应符合下列规定：
雷电浪涌入侵分析及防护措施
雷电浪涌防护未 来发展展望
防雷技术发展趋势分析
智能化监测：利用物联网、大数据 等技术实现雷电活动的实时监测和 预警
创新材料：研发新型防雷材料，提 高防雷设备的性能和可靠性
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
综合防护：将防雷措施与建筑物、 设备等相结合，形成综合防雷系统
国际合作：加强国际交流与合作， 引进国外先进的防雷技术和经验
雷电浪涌防护措 施
室外防雷措施
安装避雷针：将避雷针安装在建筑物顶部，将雷电引入地下，避免雷电对建筑物造成损坏。
接地措施：将建筑物内的金属物体接地，使雷电电流能够安全地流入地下，避免对建筑物内的电 子设备造成损坏。
防雷器安装：在建筑物内安装防雷器，将雷电电流引入地下，保护建筑物内的电子设备免受雷电 浪涌的损坏。
防雷设备的安装与维护
安装位置：选择地势较高、无遮挡 物的开阔地带，确保设备能够接收 并导引雷电
设备连接：确保防雷设备的连接线 缆完好无损，无老化、破损现象
添加标题
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接地系统：确保防雷设备的接地电 阻符合标准，一般不大于4欧姆
定期检查：每年至少进行一次防雷 设备的检查和维护，确保其正常工 作
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汇报人：
防雷击电磁脉冲：在 建筑物内安装防雷击 电磁脉冲的浪涌保护 器，以减少雷电对电 子设备的损害。
电子设备防雷措施
安装避雷针或避雷网，将雷电引入地下 电源线、信号线等金属线路应穿管埋地，并保持一定距离 电子设备应使用防雷插座，保证接地良好 安装浪涌保护器，抑制雷电过电压和电流冲击
人身安全防护措施
避免使用电子设备，如手机、 电脑等
雷电浪涌入侵对电子设备的影响
电磁兼容EMC测试：雷电浪涌测试方法介绍
电磁兼容EMC测试：雷电浪涌测试方法介绍雷击测试可以在单冲程，多冲程和多冲程测试中完成。
外部飞机系统通常需要直接雷电测试。
内部和外部的大多数飞机电子设备都需要间接闪电测试。
间接闪电模拟通过电路和电缆传输的二次电流和电压，该测试也称为浪涌抗扰度测试。
浪涌测验试验办法：浪涌的原因是电力系统的开关瞬态和雷电瞬态；而浪涌抗扰度试验意图是树立一个一起的基准，以点评电气和电子设备在遭受浪涌（冲击）时的功能。
依据规范IEC61000-4-5浪涌冲击抗扰度试验一般要求，雷击浪涌发生器模仿1.2/50us电压波形，8/20us电流波形和组合波（电压波形：10/700us，电流波形：5/320us），经过耦合网络，将波形耦合至被测电路中，已达到试验意图。
硕凯电子EMC试验室正可以为客户供给各种组合波形的浪涌测验方案。
浪涌测验试验等级：试验等级依据电压严格程度分为1，2，3，4和X级，其间X及为敞开级，每一级对应的电压强度如表一。
严格等级运用规模则取决于环境（遭受浪涌可能性的环境）及装置条件，大体依照以下条件分类：1级：较好维护的环境，如工厂或电站的控制室。
2级：有必定维护的环境，如无强搅扰的工厂。
3级：一般的电磁打扰环境，对设备未规定特别装置要求，如一般装置的电缆网络，工业性的作业场所和变电所。
4级：受严重打扰的环境，如民用架空线，未加维护的高压变电所。
X级：特别级，由用户和制造商洽谈后断定。
具体产品选用哪一级，一般由产品规范定。
雷击浪涌测验试验的注意事项：1.运用示波器时，好加上阻隔变压器供电，避免雷击浪涌反冲击电压对示波器电源试验，雷击浪涌反冲一般在设置的8%。
2.保证雷击浪涌发生器接地牢靠。
3.差分探头的供电电源好是选用阻隔变压器供电，扫除外界对测验东西的搅扰。
4.EUT电源好选用阻隔变压器供电，或许选用漏保较大的空气开关。
5.试验室操作安满是首要方位，（雷击浪涌具有高电压大电流试验，具有必定的危险性）在测验时尽量不要触摸到接线方位，当雷击浪涌发生器触发放电时就不要触碰任何衔接线路，呈现紧急情况直接把急停按钮按下，仪器主动卸掉高压电压。
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浪涌电压是指的超出正常工作电压的瞬间过电 压。
浪涌电流是指电源接通瞬间或是在电路出现异 常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或 过载电流。
浪涌的危害
在电子设计中，浪涌主要指的是电源（只是主要指电源） 刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲，由于电路本身的非线 性有可能高于电源本身的脉冲；或者由于电源或电路中其 它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌.
案例三
现象描述： S90D应用了新MODEM方案，在雷击5KV测试中，数
字MODEM芯片被打爆。此外，S90D在RE水平极化测试中， 800MHz~1GHz超标2dB。
4 729.3583 29.80 17.31 47.11 47.00 0.11
案例三（续）
被打爆 的IC
雷击部分：共模雷击能量经由MODEM接口RJ11流经MODEM模拟部分，再经过两个 33pF的高压电容，将数字MODEM解调IC打爆。 辐射部分：共模噪声由数字MODEM芯片产生经由高压电容33pF传至RJ11口辐射超标；
它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏，如PN结电容击穿， 电阻烧断等等. 而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频 （浪涌）的敏感设计的保护电路，简单而常用的是并联大 小电容和串联电感.
雷击浪涌标准
IEC雷击标准
A、IEC61024系列（直击雷防护系列）
IEC61024--1： 1990 建筑物防雷 第一部分： 通则 IEC61024—1—1：1993 建筑物防雷 第一部分： 通则 第一分部分： 指南A—防
GB雷击标准
《计算机场地安全要求》 GB2887—89， 1989年 《电子计算机机防设计规范》 GB50174-93： 1993 《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T16-92： 1993 《建筑物防雷规范》GB50057—94 YD-T 728-1994 电话机防雷技术要求及测试方法 YD-T 993-2006 电信终端设备防雷技术要求及试验方法 GB 17626.05_1999 浪涌冲击抗扰度实验
设备的等电位保护
分级保护
共模与
ICM2
ICM 1
雷击能量通常以共模的形式通过线缆注入到设备当中，在传播过程中，共模
能量转换成驱动门电路的差模能量将门电路击穿，或者其他介质击穿损毁。
雷击浪涌案例分析
案例一
现象描述： S78项目使用博通平台，在进行雷击测试的时候6KV
损坏MODEM模块电路，两个0欧姆电阻被打爆，三极管被 打黑，周围的介质被烧糊。
C33 0.01U
R45 R36
110
56
R43 3.01
R37 9.1
R44 3.01
假设防雷管的嵌位电源为Uc，那么，在RJ11接口处，A点与B点的共模防雷 嵌位电压分别为：
Uca=Uc，Ucb=Uc+Uc=2Uc, Uc的选择非常重要，IC在雷击电压被嵌位到2Uc时，再经由此IC已经不会损 坏了。
GB 17626.05_1999 –IEC61000-4-5
Lr
RC
RM
Uc
C
R S
R S
1
2
开路电压（1.2/50us）： 上升时间T1=1.67T=1.2us+30% 半峰值时间T2=50us+20%
短路电流（8/20us） 上升时间T1=1.25T=8us+30% 半峰值时间T2=20us+20%
结论：此方案不可行，原因是MODEM芯片发出到高压电 容的信号不能加电容或带具有寄生电容的压敏电阻；
尝试：为实现BOM低成本控制，发现增大两个高压电容 间距在PCB上4mm可以提高到5KV测试OK，但此高压电 容大封装的极不划算，比现在所用的贵6毛钱以上，而现 用的高压电容偏差很大，总体在3.8~4.2之间，不符合全 部都要在4mm以上的PIN间距离要求。
T100的变压器跟S78具有很大差别，变压器的绕合系 数非常高，导致雷击能量从模拟部分进入到数字电路的能 量大小变的很大，最终将U7打爆。
提高U7的抗雷击能量显得不现实，因此改变雷击的路 径是个可行的办法，加了两个共模雷击管而减少从变压器 耦合的雷击能量将问题完全解决。 方案优化：
经过对敏感IC的对比研究，最后只加一个防雷管OK；
IEC60364—4： 1992 建筑物的电气设施 第四部分 安全保护 IEC60364—5—534：1997 建筑物的电气设施 第五部分 电子设备的选 择与安装、 第534节 过电压保护器件
IEC60536—2： 1992 防止电击保护系列
TC73标准系列；
IEC61643—1： 1998 接至低压配电系统的浪涌保护器 第一部分 性能及 测试要求
定义：根据雷电及其灾害特征进行分析，对可能导致的人 员伤亡、财产损失程度与危害程度等方面的综合风险计算， 为建设工程项目选址和功能分区布局、防雷类别与防雷措 施确定等提出建设性意见的一种评价方法。
雷击电压的计算
正方形回路的互感
正方形回路的过电压计算
并行电缆回路电感
并行电缆回路过电压计算
浪涌的产生
两个三 极管
案例一（续）
整改方案： 如上图所述，共模雷击能量经由电话信号线缆向内部
PCB电路进行冲击，通过电源适配器处的数字GND返回。 雷击返回GND的路径有三条：两个高压电容， 经过两
个0欧姆的两个三极管组成的电桥 。最初的防雷设计路径 为通过两个高压电容来吸收雷击能量，减少雷击能量向 MODEM内部电路释放的冲击。
C、TC81还出版了对TC81标准的补充完善标准
IEC61662： 雷击损害危险度评估准
IEC雷击标准（续）
IEC61663： 关于通信线路的防雷 IEC61819： 模拟防雷装置各部件效应的测量参数
TC64标准系列：
IEC60664—1： 1992 低压系统内设备的绝缘配合 第一部分 原则、要求 及测试
案例三（续）
方案二：将数字MODEM芯片与高压电容之间的电阻从56 欧姆换成120欧姆，另外再并联压敏电阻（寄生电容为 12pF）。这样信号上升沿为8ns左右，排除了芯片信号识 别的差异性，解决了辐射超标与雷击6KV损坏。
带来的问题：在进行天线TIS灵敏度测试时，发现在4个 频段基本下降了10dB，大大降低了天线的接受性能；
雷击浪涌防护原理
MODEM
LAN COM POWER
简述
从EMC三要素出发
源头，不可控制，雷击能量时大时小 路径，尽量控制或者远离雷击电流路径 敏感体，尽量提高敏感体的抗雷击能力
从EMC防护技术出发
接地 屏蔽保护 等电位连接
Lighting Protection Zone
进出线缆端口的防雷等电位连接
IEC61312—1： 雷击电磁脉冲的防护 第一部分： 通则 IEC61312—2： 雷击电磁脉冲的防护 第二部分： 建筑物的屏蔽，等电位连接及接
地 IEC61312—3： 雷击电磁脉冲的防护 第三部分 浪涌对电涌保护器（SPD）的要
求 IEC61312—4： 雷击电磁脉冲的防护 第四部分 现在建筑物内信息系统的保护 IEC61312—5： 雷击电磁脉冲的防护 第五部分 应用指南
案例三（续）
整改方案 方案一：在两个高压电容33pF靠近数字MODEM芯片端 的两个PIN上分别加压敏电阻对GND，提高抗雷击能量 通过6KV共模测试，在这两个压敏电阻上方并联33pF， 解决800MHz~1GHz辐射超标问题；、 带来的问题：此数字IO端口加的电容不能过大，芯片 差异太大，有的信号上升沿20ns都可以工作，但有的 12ns就不能工作； 结论：此方案不可行，原因为芯片信号识别的差异性 所致。
培训讲师
刘勋武
培训课时
3小时
Agenda
雷击浪涌介绍
雷击的分类及危害
分类
直击雷 感应雷
危害
云层之间的放电主要对飞行器有危害 云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、
畜危害甚大。
雷击的危害
雷击风险评估
必要性：据统计，全世界约有4万多各雷暴中心，每天大 约有8百万次雷击，这意味着每秒钟至少有100次雷击。因 此，雷击风险评估非常有必要。
Lighting/Surge Analysis
Rarkii Liu, 2013.6
培训目的
提高我司的雷击浪涌设计水平， 拓宽工程师的雷击浪涌故障分析 思路，提高我司的产品的雷击浪 涌防护能力。
学习重点
1、雷击浪涌防护原理 2、雷击浪涌分析思路 3、雷击浪涌传播形式
培训对象
系统工程、硬件工程、Layout、 测试工程及相关感兴趣人员
由于冲向MODEM内部电路的雷击电流增大，两个0欧 姆电阻所承受的功率也跟着增大。因此，将0欧姆电阻从 0603封装改成0805，增大电阻的瞬间承受功率，或者用两 个0603代替也可解决问题，这是成本最低的方法。当然， 可以加两个雷击管代替高压电容，这就昂贵了。
案例二
现象描述： T100在进行雷击测试当中，能通过4KV的差模测试，
ITU雷击标准
K.11 过电压和过电流防护的原则 K.12 电信装置保护用气体放电管的特性 K.15 远共系统和线路中继器对雷电和临近电力线路引起
的干扰的防护 K.17 为检验防外界干扰的装置在固定器件远共中继器上
的试验 K.20 电信交换设备耐过电压和过电流的能力 K.21 用户终端设备耐过电压和过电流的能力 K.22 连接至ISDN T/S总线的设备的耐过电压能力 K.25 光缆的保护 K.27 电信大楼内的边接结构和接地 K.28 电信设备保护用半导体避雷器组件的特性 K.29 地下通信电缆、光缆的综合保护方案
IEC61643—2： 1997 低压系统的电涌保护器 第二部分 选择和使用 TC73还出版了接入通讯和信号网络的过电压保护器以及元件的技术标准 （IEC61643-3、IEC61644、IEC61647—1/2/3/4）