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分析仪器仪表防雷设计技术 　　摘要：众所周知，雷电对仪器仪表的威胁非常大，如果处理不当的话，往往会造成无法挽回的损失。雷电虽然只是一种常见的自然现象，但其对仪器仪表的损害却屡见不鲜。基于此，本文对仪器仪表的防雷设计技术展开了探讨，首先介绍了雷电入侵仪器仪表的途径，其次对防雷器件进行简述，最后运用具体的例子展开了仪器仪表防雷设计的探讨。 　　关键词：仪器仪表 防雷设计 防雷器件 　　雷电是夏日频发的自然现象之一，它往往会造成一些无法避免的危害，尤其是在暴雨天气里，除了会对自然界的生物造成影响之外，甚至会对人身财产安全造成威胁。我们在夏日雷雨天气中，往往会发现一些仪器仪表总是出现故障，通过检查分析，大多数判断出其主要故障在于防雷设施上，要么设计有问题，要么安装方面存有缺陷。 　　一、雷电入侵仪器仪表的途径 　　从目前来看，对仪器仪表的防雷设计而言，主要根据雷电的入侵途径，一般采用的是短路或开路的防雷设计。短路设计指的是防雷器在遇到了瞬间过大的电压时可以对地短路，将电流引入大地，从而对仪器仪表产生保护作用；而开路设计指的是当防雷器遇到了瞬间高电压时利用开路来隔离设备。对这两种设计而言，前者得到了广泛的应用，因为短路设计中的防雷器承受的反压较低，并且设备比较简单与经济。 　　根据近几年的研究与经验发现，当前雷电入侵仪器仪表的主要途径有：1）接地电压过高，雷电反击之后进入设备；2）仪器仪表的天线遇到了感应或者直接雷击；3）仪器仪表的电源供电线路在远端遇到了感应或者直接雷击，并沿着供电的线路进入了设备中；4）在建筑物之内的各种线路，由于受到了感应电磁脉冲的辐射，从而进入了设备；5）某些有线通讯的线路在远端遇到了感应或者直接雷击，沿着通讯的线路进入了设备；6）网路数据线路在远端收到了感应或者直接雷击，并沿着网络线路进入了设备。 　　二、仪器仪表防雷器件概述 　　防雷器件的主要参数包括了：启动电压、关断电压、最大钳位电压、漏电流、通流容量及响应时间。对于启动电压、关断电压与最大钳位电压的选择而言，应根据设备正常工作的电压来选择，而防雷器件的漏电流越小、容留容量越大及响应时间越小对于防雷效果而言会更好。从当前来看，主要的防雷器件有压敏电阻、火花放电管与瞬变抑制二极管。为了更加清晰地了解这三种防雷器件，下文将分别展开三者之间的优缺点探讨。 　　（一）压敏电阻 　　压敏电阻有一些非常突出的特点，比如抗雷击能力非常强、响应的时间也非常快、无续流等，但压敏电压寿命长且范围广，加之极间的电容很大，因此很容易在高频电路中受到限制，此外若残压过高，则会加速自身的老化。 　　（二）火花放电管 　　对于火花放电管而言，主要包括了两类：二极放电管与三极放电管，其优点在于抗雷击能力强，且极间的电容很小，因此无需特殊的维护；它的主要缺点在于响应时间太慢，并且存有残压高与工频续流等问题。此外，在具体的使用中，如果将两只二极放电管放在了同一个回路中，由于两者可能不能同时放电，从而引发导线之间出现电位差，而放置的是三极放电管的话则不会出现这种情况。 　　（三）瞬变抑制二极管 　　对于瞬变抑制二极管而言，其分为了单极与双极，主要特点在于响应的时间非常短，残压较低，钳位电压相当准确，它的缺点在于抗雷击能力不强，极间的电容也较大。 　　通过对三种防雷器件的分析，我们知道了三者的优缺点，因此在实际的防雷操作中，我们应该合理利用三者的优点，将它们进行有机组合，达到扬长避短的目的。大量实践证明，在三者的组合中，最佳的组合方式为：压敏电压与火花放电管作为防雷的第一级装置，瞬变抑制二极管则往往放在最后一级，而级间一般使用的电感或者小电阻连接加以隔离。 　　三、仪器仪表防雷设计案例探析 　　本文以安装在某市的排水泵站检测仪器作为案例进行仪器仪表防雷设计的说明，此设备的实时检测泵站排水设备的工作情况，主要通过无线与电话线通讯系统进行，将检测到的详细数据传输给中央控制系统。该检测仪器在往年经常遇到雷击事件，为了改善与提高其防雷效果，对其增加了相应的防雷设计。 　　首先，应分析雷电可能进入该检测仪器的途径：1）利用电源电路进入。2）利用串行口进入；3）利用天线进入；4）利用电话线进入。 　　其次，根据以上的途径分析，进行相应的防雷设计：1）在检测仪器的电源入口处利用高能压敏电阻与瞬变抑制二极管加以保护；2）在串行口利用三端平衡对称的瞬变抑制二极管加以保护；3）在天线处利用高能瞬变抑制二极管加以保护；4）在电话线处利用火花放电管与瞬变二极管加以保护。 　　最后，为了防止雷击产生的感应电磁过于强大，从而干扰仪器，对于所有的设备而言，都需要采用金属外壳加以保护，并且外壳应接地处理。 　　为了防雷效果达到最好，除了需要选择合适的防雷器件之外，还应该合理组合防雷器