家用电器防雷插座-图解家装电工技能一点通

随着电子信息技术的发展，家居中均有大量较贵重的家用电器，如个人计算机已在家庭中普及应用。由于家用电器耐冲击电压水平低于低压配电装置，所以必须加强家居低压电源系统的防雷措施。

根据IEC的统计，自然界中首次雷击电流幅值超过200kA的几率不到2%，首次雷击电流波形为10/350_μs。由于外部防雷的接闪和电磁的衰减，约有50%的雷电能量入地，因此IEC-61312规定了作为处在LPZ0-A和LPZ0-B防雷区之间的首级避雷器的放电流，应达到100kA（10/350_μs）。考虑到符合电气安全的设备，其耐过电压能力一般是工作电压的2～3倍，因此作为最内部的防雷器的残压要求在600V左右，末级的电子设备要求残压更低。由于雷击电磁脉冲的强度与设备的耐压水平相差悬殊，IEC经过长期实践证明，只有分级保护才能达到这一要求。低压配电系统由于其线路的架空距离长，线径也大于其他线路，一般情况下，电源线路将耦合大部分的雷电电磁能量。

目前对家居电源系统的雷电防护仅在进线处设有一级保护，所以当选用避雷器件时，要选用冲击残压不大于1.3kV、响应时间短的产品，通流容量为8/20μs时，应选用大于30kA的产品，这样有利于覆盖大多数家用电器电源安全保护范围，可一定程度地减少家用电器遭雷电波侵入危害而造成的损失。

从GB 50057—2010防雷规范条文的说明来看，着重倾向于低压电气装置不因高电位引入而损坏绝缘，当前建筑物防雷普遍推广了防直击雷接地同电气接地共用接地装置的措施，所以在GB 50057—2010防雷规范条文中把住宅归类于三类防雷，在三类防雷中解决共用接地装置上雷电流经电阻耦合产生的高电位引入是有必要的，以将保护范围扩大到家用电器的电源保护。

1.电源端口防雷及过电压保护器

（1）电源一级防雷

三相四线制供电系统的一级防雷保护如图4-17所示，采用高能避雷器4个，在三相相线上和零线上各并联一个高能避雷器与地连接。

当供电回路熔断器F1（或断路器）额定电流大于250A时，需在高能避雷器并联支路上（相线）加装250A熔断器F2（或断路器），反之则不需要。

（2）电源二级防雷

第二级电源防雷采用过电压保护器4个，在三相相线和零线上各并按一个过电压保护器与地连接，如图4-18所示。

在正常情况下，保护器处于高阻状态，当电网由于雷击或开关操作出现瞬时脉冲电压时，过电压保护器模块内的氧化锌压敏电阻元件立即在毫秒时间内迅速导通，将该脉冲电压短路到大地泄放，从而保护所有设备，当该脉冲电压流过保护器后，保护器又变为高阻状态，从而不影响对设备的供电。

图4-17　电源一级防雷保护

图4-18　电源二级防雷保护

当供电回路熔断器F1（或断路器）额定电流大于125A时，需在过电压保护器并联支路上（相线）加装125A熔断器F2（或断路器），反之则不需要。

（3）电源三级防雷

第三级防雷保护用于保护家居电子设备的精细过电压保护，安装在重要设备的电源插座上，如图4-19所示。

2.信号端口防雷及过电压保护器

低电平数据信号部分包括：通信信号线、卫星接收器天线、计算机网络线、同轴电缆、串口等。低电平数据信号的防雷保护是在端口处安装信号防雷保护器，信号系统防雷应采用过电压型保护器。

图4-19　电源三级防雷保护

（1）信号一级保护

1）双绞线保护器。用于保护使用双绞线传输的信号系统，安装于电子信号系统引入线路前端。额定电压为100V（AC/DC），每线最大放电电流I_smax为10kA（8～20μs），响应时间≤10ns。

2）接口保护器。用于通信信号线、网络保护和串口保护。最大容通电流为750A，动作时间小于10ns。

（2）信号二级保护

1）带过电压保护电路的插入串口保护器，主要用来保护设备的信号传输系统，可应用于高速传输的信号系统。例如将其安装于主机及服务器的串口前端，可有效地抑制各种干扰由串口侵入。额定电压为8V、12V的串口保护器，最大放电电流I_smax为15kA，数据传输速率为1Mbit/s。作为信号传输系统的未级保护，可选用额定直流电压为12V，额定放电电流为100A（8～20μs），数据传输速率为1Mbit/s的串口保护器。数据信号系统避雷器装置示意图如图4-20所示。

2）同轴电缆信号保护器。用于保护使用75～93Ω接口的计算机系统，装于粗、细同轴电缆网卡前，最大放大电流I_smax为20kA（8～20μs），数据传输速率为16Mbit/s。

图4-20　数据信号系统避雷器装置示意图

（3）信息系统避雷器(www.xing528.com)

信息系统避雷器是防感应雷的有效措施之一，也是一种比较先进的保护方法，它不仅适用于雷电过电压保护，而且可以对工频过电压、操作过电压、谐振过电压进行抑制。从目前发展趋势来看，世界各国都在大力推广使用，以提高信息系统的安全。各国在逐渐完善标准体系的同时，各种信息系统避雷器需求量日益增加。

信息系统避雷器是一种安全保护器，对可靠性的要求很高，生产厂家必须有严格的质量管理体系，以保证产品质量。同时，希望有关部门能监督检查，实行产品生产许可证或质量认证制度，决不能让不合格的产品流入市场。

3.家居电器的防雷和浪涌防护

随着高科技的发展，尤其是微电子设备的日益普及，雷电的危害日益严重，家庭现在也成了雷击的重灾区。因此家用电器的防雷问题也越来越受到人们的重视。雷电及浪涌对家庭用电的影响是多方面的，这里主要指对家用电器的影响。这些影响有的是容易被人们察觉的，有的却不易察觉。总的来讲其影响有以下几个方面。

（1）雷电及浪涌对家用电器的显性损害

这种损害是指雷电及浪涌对家用电器直接造成损伤或损坏，它可能是多次小浪涌的累计，也可能是一次大的浪涌（比如雷击）直接导致家用电器不能使用。

（2）雷电及浪涌对家用电器的隐性损害

1）破坏原有的家用电器参数平衡。一般情况下，家用电器在出厂前，需要对各个参数进行一次统调，使得家用电器能够获得最佳工作状态。而当浪涌电压不断地侵袭家用电器时，出厂前调整好的家用电器参数就可能会发生变化，从而影响家用电器的性能。

2）浪涌损伤或损坏家用电器部分非关键元件。例如浪涌电压不断冲击电容器，使得电容量下降，造成滤波不足或谐振频率偏移，或者灵敏度降低，整机性能下降，使用寿命大幅缩短。同时，此类损害往往很难查出原因，也很难维修。

（3）家用电器浪涌的防护

家用电器（如电视、冰箱等）通常都是使用220V/50Hz的正弦交流电，由家居配电箱引入用电器。而这条供电的线路，在连接到家用电器之前，从发电厂、变电站开始，需经过很长一段空间距离，也就有可能遭受雷击，或者在线路中有大型感性、容性设备在使用，从而产生大的浪涌电流。因此，通常家用电器使用的电源，其波形并不是标准的220V/50Hz的正弦交流波，而是可能含有各种浪涌的电源，因此各种家用电器需要进行电源防雷、防浪涌保护。

随着通信现代化的提高，电话线上连接的设备也越来越多，如电话机、家用计算机、传真机等。而家用计算机又有可能和电视机、电冰箱、家庭影院、Hi-Fi音响等其他家用电器相连。电话线在从电信设备的信号端口接入到用户的过程中，这些线路遭受雷击或其他干扰的可能性一样很高。因此，电话线路的防浪涌也同样十分重要。

家庭的有线电视端口，由于有线电视的线路传输距离较长，线路架空敷设或穿越场合较为复杂，这些线路遭受雷击或其他干扰的可能性一样很高。因此，有线电视线路的防浪涌也同样十分重要。

1）家用电器浪涌防护。

浪涌对家用电器的影响如此之大，而且几乎是无孔不入，通过分析浪涌入侵的途径可以发现，家庭防浪涌主要应从电源线路、电话线路、有线电视信号线路等几个方面考虑。

电源线路是防护的重点，以前我国一直沿用前苏联的三相四线制的供电线路，这种方法虽然节约了一根电线，但由于缺少一根单独的地线，常能见到三相插头的地线接孔是空着的，或者没有接线，要不与零线连在一起，这样做是不安全的。随着经济的发展，现在基本都已采用三相五线制的供电线路，除三相一零外，还有一条保护接地线。而正是这根接地线的存在，使得可以在线路上加装避雷器，从而避免了单独做接地的必要。通常的做法是在每个家庭的总电源开关处安装电源避雷器，并将家中的电源插座采用防雷型插座。对于智能家居还应在总进线处安装一台电源避雷箱，作为防雷的前级保护。电源避雷设备能对雷电流及浪涌进行很好的拦截，并通过地线将过电流泄放入大地。

家庭防雷的另一重点则是电话线路，现在的电话线路所起的作用已不再是过去接打电话这样一个简单的功能。电话线的保护通常采用串联型信号避雷器的方法，对于连有Mo-dem等传输数据的线路，则需单独选用插入损耗小的专用避雷器，如专用的ADSL避雷器、ISDN避雷器等。与电源避雷器一样，线路上的浪涌也是通过地线引入大地。

还有类似有线电视线、卫星电视线、信息线路等也应在线路与设备的连接处安装相应的避雷器。

综上可以看出家庭防雷防浪涌是十分必要，而且切实可行的。同时，还应注意到，家用电器大都有多条可能遭受损害的途径，因此防雷防浪涌也是一个综合的系统，不能仅考虑或防护一方面，而应整体计划，全面防护。

图4-21　家居防雷击示意图

2）个人计算机防雷措施。

沿着数据信号线侵入的主要是感应雷造成的雷电浪涌，感应雷一般来自对地雷击和云间放电，其中，对地雷击产生的感应浪涌电压较高，一般500m范围的电子信息设备均可能遭其破坏。根据雷电电磁脉冲理论和实践经验证明：计算机及其他信息设备损坏的主要原因是雷电感应浪涌电压造成，它可以通过各种信号引线把感应浪涌电压波引入设备内部，破坏其芯片和接口。所以应在数据信号线间加装信号防雷装置，家居防雷击示意图如图4-21所示。具体地说，在个人计算机联网系统上可以采取如下措施：

①在调制解调器的接入线与入户信号线（如电话线）之间，安装信号防雷器。

②如果使用了UPS作为个人计算机不间断电源，在UPS之前加装电源避雷器对UPS予以保护。对于普通的个人计算机用户，计算机的电源插座应采用防雷型电源插座。

③对于宽带进户的数据线，虽然宽带传输网的骨干线均采用光纤传输，但我国目前仍未做到光纤到户，故在宽带数据接入线和入户线之间应加装信号防雷器。

3）室外空调的防雷措施。

对于近年来高层住宅家庭空调的广泛应用，对于安装在室外的空调主机及其支架的防雷往往为人们所忽视。国家相关规范和标准目前无相应的规定。因室外的空调主机部分与建筑物楼体的法拉第笼引下线无关联，有可能将分体式空调室外机电源保护接地PE线变成了空调室外机防雷引下线将雷电流引入室内配电接地系统，非常危险。对于建筑物空调室外机的防雷，由于设计规范的滞后性，只能采用明装处理的补救措施。其施工方法具体如下：

从屋顶避雷带引出4mm×25mm镀锌扁钢，将其垂直敷设于空调室外机的安装处，扁钢经调直后，采用搭接焊连接，垂直引下，用铁胀管每隔1.5m将镀锌扁钢固定在外墙上，而后再在镀锌扁钢上开孔，引出10mm²的PE线（PE线为两端压铜鼻子刷锡的塑铜线），与空调支架的自带螺栓相连，用以防护直击和侧击雷。这种做法的缺点是：从安全方面看，由于搬运铁件和焊接固定增加了高空作业的工作量，从技术质量方面来看，镀锌扁钢在使用一段时间后容易发生锈蚀，对裸露的镀锌扁钢要做防腐处理和定期刷涂油漆，维护方面存在着问题；另一方面，柱筋的作用未能充分发挥；从美观的角度来看，它破坏了建筑物的整体美观；从施工作业上看必然会增加施工难度和时间。

目前对于设计中或施工中的建筑物，在施工中，应在窗洞口下方30～50cm处预先埋设IP等级较大、密封性能良好的金属分线盒，盒内敷设已做防腐处理的镀锌扁钢。扁钢的一端与建筑物主体内均压环或钢筋引下线焊连，一端与带铜接线端子的多股导线相连接（导线最好选用绝缘软铜截面积大于10mm²的PE线），该导线的另一端用螺栓来连接空调室外机及其支架。同时，金属盒内壁要求涂防锈漆。为防止雨水渗入金属盒内，安装时将金属分线盒加盒盖封闭；所有螺栓（包括箱门、螺栓）均应用防水油膏封闭。待使用时，将盒内的PE线经蛇皮管引出，接至空调及其支架。从安全性方面来看，避免了高空作业；从技术质量方面来看，简单易行且不存在定期维护的问题；从经济角度来看，充分利用了楼内的柱筋引下线，降低了施工成本；从施工角度来看，由于和土建施工同步，因而不存在滞后性；从美观方面来看，保证了大楼整体的美观。