雷擊發(fā)生時(shí)，強(qiáng)電流及其產(chǎn)生的電磁脈沖能通過(guò)傳導(dǎo)，感應(yīng)，耦合等方式在電子設(shè)備產(chǎn)生過(guò)電壓，過(guò)電壓沿電源線或信號(hào)線傳輸時(shí)，就形成雷電浪涌。
　　通常，雷電會(huì)對(duì)暴露在外的電源線上感應(yīng)出較高的電壓，這種電壓不僅會(huì)直接傳到設(shè)備，其產(chǎn)生的浪涌電流在電源線路傳導(dǎo)時(shí)，電磁感應(yīng)的浪涌會(huì)耦合到周?chē)男盘?hào)線。類似此類浪涌對(duì)電子產(chǎn)品會(huì)造成極大損害，因此要求產(chǎn)品具備一定浪涌抗擾能力。

　　一、雷電瞬態(tài)浪涌的三種類型
　　1.直接雷擊，雷擊于外部（戶外）電網(wǎng)，注入的大電流流過(guò)接地電阻或者外部電路阻抗而產(chǎn)生電壓，破還力極強(qiáng)，目前還沒(méi)有設(shè)備能夠?qū)χ苯永走M(jìn)行防護(hù)。
　　2.傳導(dǎo)雷擊：由遠(yuǎn)處的架空線傳導(dǎo)而來(lái)，由于接于電力網(wǎng)的設(shè)備對(duì)過(guò)電壓有不同的抑制能力，因此傳導(dǎo)過(guò)電壓能量隨線路的延長(zhǎng)而減弱。
　　3.感應(yīng)雷擊，云層之間或者云層中的雷擊或擊于附件物體的雷擊等產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，作用于導(dǎo)體，感應(yīng)很高的過(guò)電壓，這類過(guò)電壓具有很陡的前沿并快速衰減。
　　其中，感應(yīng)雷有兩種浪涌感應(yīng)方式：
　　靜電感應(yīng)產(chǎn)生浪涌：雷電帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場(chǎng)，會(huì)在導(dǎo)線上感應(yīng)出被電場(chǎng)束縛的正電荷。當(dāng)雷云放電時(shí)，云層中的電荷瞬間大量減小或消失，在線路上被束縛的正電荷瞬間失去束縛，在電勢(shì)能作用下，在線路上產(chǎn)生浪涌沖擊。
　　電磁感應(yīng)產(chǎn)生浪涌：閃電電流在周?chē)纬纱艌?chǎng)，這種磁場(chǎng)隨時(shí)間變化，在周?chē)膶?dǎo)線上激發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，雷擊發(fā)生在供電線路附近或避雷針上，會(huì)產(chǎn)生此類情況。
　　另外，還有一種比較少見(jiàn)的雷擊浪涌機(jī)理，地線電位反彈，業(yè)內(nèi)常稱為“反彈雷”，當(dāng)設(shè)備安裝了浪涌保護(hù)器件時(shí)，設(shè)備的某根電纜出現(xiàn)浪涌電壓，浪涌保護(hù)器觸發(fā)，將浪涌能量旁路到大地，這時(shí)，由于大電流流過(guò)設(shè)備接地線，該設(shè)備的地線電位突然升高。此時(shí)與這臺(tái)設(shè)備相連的其他設(shè)備，地電位還是零，兩臺(tái)設(shè)備之間產(chǎn)生了很高的共模電壓，這種共模電壓可能損壞設(shè)備接口。

　　二、雷電感應(yīng)的影響因素
　　雷電感應(yīng)是指導(dǎo)線上接收到的能量，其影響因素如下：
　　1.雷云電荷量大小，直接影響電流大小，從而影響產(chǎn)生電磁場(chǎng)強(qiáng)度。
　　2.雷電流的陡度，在波尾相同的情況下，陡度越大，諧波越豐富，能量越高產(chǎn)生的過(guò)電壓越高。
　　3.雷電流的頻率，振幅隨頻率增加而減小，雷電流主要集中在低頻部分。
　　4.不同的導(dǎo)線的長(zhǎng)度與過(guò)電壓有直接關(guān)系，隨著導(dǎo)線長(zhǎng)度的增加，過(guò)電壓峰值增加，但超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，增幅會(huì)越來(lái)越小。
　　5.導(dǎo)線離云端的高度與過(guò)電壓有直接關(guān)系，高度增加，感應(yīng)過(guò)電壓幅值迅速增加，這是因?yàn)殡x地高，導(dǎo)線和地構(gòu)成的回路面積大，能夠耦合更多的電磁場(chǎng)能量。
　　6.當(dāng)導(dǎo)線兩端接不同電阻時(shí)對(duì)導(dǎo)線感應(yīng)過(guò)電壓波形的大小產(chǎn)生影響，當(dāng)始端為匹配電阻，末端感應(yīng)電壓值隨著末端電阻增大而增大。
　　7.導(dǎo)線周?chē)臻g的電磁環(huán)境影響，屏蔽保護(hù)越好，導(dǎo)線感應(yīng)過(guò)電壓越小。

　　三、浪涌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
　　浪涌試驗(yàn)是模擬受試設(shè)備的附件發(fā)生雷電時(shí)，在受試設(shè)備的電源線和信號(hào)線感應(yīng)的瞬態(tài)現(xiàn)象。這類能量通常很大，浪涌試驗(yàn)所依據(jù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000-4-5，對(duì)應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T17626.2:200X《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》。
　　該標(biāo)準(zhǔn)適用于電子設(shè)備在常規(guī)的工作狀態(tài)下，對(duì)感應(yīng)雷擊，傳導(dǎo)雷擊產(chǎn)生的浪涌電壓的測(cè)試。該標(biāo)準(zhǔn)不對(duì)絕緣耐高壓的能力進(jìn)行試驗(yàn)，因此不考慮直接雷。
　　其中，對(duì)浪涌信號(hào)發(fā)生器的直接輸出電壓/電流波形做了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)應(yīng)連接到對(duì)稱通信線的端口，應(yīng)該使用10/700μs組合波發(fā)生器。對(duì)于其他情況，特別是連接到電源線和短距離信號(hào)線的端口，應(yīng)該使用1.2/50μs組合波發(fā)生器。通信系統(tǒng)一般還使用其他標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)使用Telcordia GR-1089(規(guī)定的開(kāi)路電壓波形2/10μs，短路電流波形為10/1000μs)。

　　四、測(cè)試等級(jí)以及選擇
　　等級(jí)試驗(yàn)范圍如表1所示

　　表1. 試驗(yàn)等級(jí)“表格來(lái)自于IEC61000-4-5”。

　　等級(jí)應(yīng)用取決于環(huán)境，即遭受浪涌可能性的環(huán)境以及安裝條件，主要分類如下：
　　等級(jí)一：較好的保護(hù)環(huán)境，比如工廠或電站的控制室。
　　等級(jí)二：有一定保護(hù)的環(huán)境，比如無(wú)強(qiáng)干擾的工廠。
　　等級(jí)三：普通的電磁騷擾環(huán)境，對(duì)設(shè)備沒(méi)有規(guī)定特殊安裝要求，比如普通環(huán)境下的電纜，工業(yè)性場(chǎng)所。
　　等級(jí)四：受強(qiáng)干擾的環(huán)境，如民用架空線，未加保護(hù)的高壓變電所。
　　等級(jí)X: 由用戶和制造商協(xié)商。

　　五、浪涌發(fā)生器
　　浪涌發(fā)生器的電路如圖1所示

　　圖1. 組合波發(fā)生器“圖片來(lái)自于IEC61000-4-5”

　　組合波發(fā)生器的內(nèi)阻為2Ω。不同試驗(yàn)，需要的能量不同，這是通過(guò)外接電阻來(lái)調(diào)節(jié)。  具體對(duì)于不同位置來(lái)說(shuō)，電源線之間的差模注入能量最大，外接電阻為零，此時(shí)內(nèi)阻為2Ω。電源線之間的線地之間共模浪涌電壓是通過(guò)10Ω的外接電阻注入。對(duì)于信號(hào)線的試驗(yàn)，注入的浪涌通過(guò)一個(gè)40Ω的串聯(lián)電阻注入。不同內(nèi)阻時(shí)，電壓與電流的關(guān)系如表2。

　　表2. 不同內(nèi)阻時(shí)電壓與電流的關(guān)系

　　六、兩種主要的浪涌試驗(yàn)波形
　　根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，兩類主要的波形分別為1.2/50μs（8/20μs）組合波信號(hào)和10/700μs（5/320μs）組合波信號(hào)。
　　1. 1.2/50μs（8/20μs）組合波：1.2/50μs的電壓浪涌波形（開(kāi)路狀態(tài)）和8/20μs的電流浪涌波形（短路狀態(tài)）

　　圖2. 開(kāi)路電壓波形（1.2/50μs）“圖片來(lái)自于IEC61000-4-5”

　　圖3. 短路電流波形（8/20μs）“圖片來(lái)自于IEC61000-4-5”

　　2.10/700μs（5/320μs）組合波：10/700μs的電壓浪涌波形（開(kāi)路狀態(tài)）和5/320μs的電流浪涌波形（短路狀態(tài)）

　　圖4. 開(kāi)路電壓波形（10/700μs）“圖片來(lái)自于IEC61000-4-5”

　　圖5. 短路電流波形（5/320μs）“圖片來(lái)自于IEC61000-4-5”

　　兩種浪涌信號(hào)的適用范圍：
　　1.對(duì)通訊網(wǎng)和長(zhǎng)距離信號(hào)電路端口，推薦采用10/700μs沖擊波。常見(jiàn)電子設(shè)備如RJ45，RS232, XDSL, RS485，安防攝像頭等
　　2.對(duì)交直流電源端口和短距離信號(hào)電路端口，推薦采用1.2/50μs沖擊波。常見(jiàn)電子設(shè)備如LED照明設(shè)備，基站等

　　七、常見(jiàn)的設(shè)備端口抗浪涌能力測(cè)試
　　1.交流電源口過(guò)電壓耐受水平
　　等級(jí)1：差模施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模4kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　測(cè)試波形：1.2/50μs（8/20μs）組合波
　　測(cè)試方式：按照IEC61000-4-5。
　　2.直流電源口過(guò)電壓耐受水平
　　等級(jí)1：差模施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模2kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　等級(jí)2：差模施加0.5kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模1kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　測(cè)試波形：1.2/50μs（8/20μs）組合波
　　測(cè)試方式：按照IEC61000-4-5，等級(jí)2為基本要求，若設(shè)備未配置防雷器情況，端口耐受等級(jí)要求應(yīng)達(dá)到等級(jí)1。
　　3.信號(hào)口過(guò)電壓耐受水平（建筑內(nèi)信號(hào)線）
　　等級(jí)1：差模施加2kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模4kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　等級(jí)2：差模施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模2kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　等級(jí)3：差模施加0.5kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模1kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　測(cè)試波形：1.2/50μs（8/20μs）組合波。
　　測(cè)試方式：按照IEC61000-4-5，等級(jí)3為基本要求，若走線超過(guò)10m，不超過(guò)30m，未加防雷器情況，端口耐受等級(jí)要求應(yīng)達(dá)到等級(jí)1。
　　4.信號(hào)口過(guò)電壓耐受水平（建筑外信號(hào)線）。
　　等級(jí)1：差模施加4kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模4kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　等級(jí)2：差模施加1kV電壓正負(fù)各5次無(wú)損壞；共模2kV電壓各5次無(wú)損壞。
　　測(cè)試波形：1.2/50μs（8/20μs）組合波。
　　測(cè)試方式：按照IEC61000-4-5，建筑外走線的信號(hào)電纜，進(jìn)入室內(nèi)應(yīng)先經(jīng)過(guò)配線架的一級(jí)保護(hù)。測(cè)試端口的要求是：對(duì)設(shè)備端口自身測(cè)試，應(yīng)滿足等級(jí)2；在信號(hào)端口前連接配線架（帶一級(jí)保護(hù)單元），在配線架前測(cè)試，需滿足等級(jí)1。