开关电源作为电子设备的关键供电部件，在雷雨天气中易因雷击导致损坏，甚至引发火灾或设备瘫痪。为避免开关电源被雷劈，需从外部防护、内部设计、安装规范及维护管理四个层面综合施策，以下是具体措施：
一、外部防护：构建多级雷电防护体系
安装避雷针/避雷带
原理：通过尖端放电原理将雷电引入大地，避免直接击中设备。
实施：在建筑物顶部安装避雷针，并通过引下线与接地装置可靠连接，确保雷电流快速泄放。
注意：避雷针的保护范围需覆盖开关电源所在区域，且接地电阻应小于4Ω（土壤电阻率低的地区可放宽至10Ω）。
部署浪涌保护器（SPD）
第一级（B级）：安装在建筑物总配电箱处，限制雷电过电压幅值至2.5kV以下。
第二级（C级）：安装在楼层配电箱或设备前端，进一步将电压限制至1.5kV以下。
第三级（D级）：在开关电源输入端加装精细保护SPD，将残压降至设备耐受水平（通常≤600V）。
分级防护：
选型要点：根据设备耐压等级选择SPD的标称放电电流（In）和最大放电电流（Imax），例如In≥20kA、Imax≥40kA的SPD可应对多数雷击场景。
优化接地系统
共用接地网：将避雷装置、SPD接地端、设备外壳接地统一连接至建筑物接地网，避免地电位反击。
降低接地电阻：通过增加接地极数量、使用降阻剂或深井接地等方式，确保接地电阻≤4Ω。
等电位连接：对金属管道、电缆桥架等导电体进行等电位联结，消除电位差引发的电弧风险。
二、内部设计：强化电源抗雷击能力
输入端防护电路
压敏电阻（MOV）：并联在电源输入端，当电压超过阈值时迅速导通，吸收浪涌能量。
气体放电管（GDT）：用于高能量浪涌防护，与MOV配合实现多级保护。
TVS二极管：在关键电路（如控制芯片供电端）加装TVS管，提供快速响应的钳位保护。
滤波与隔离设计
EMI滤波器：抑制电源线上的高频噪声和浪涌干扰，防止其进入电源内部。
变压器隔离：采用隔离变压器或光耦隔离技术，切断雷击产生的共模干扰路径。
差模/共模电感：在电源输入端串联差模电感，并联共模电容，增强对差模和共模干扰的抑制能力。
输出端保护
过压保护（OVP）：通过稳压二极管或专用OVP芯片监测输出电压，超限时自动关断输出。
过流保护（OCP）：在输出回路中串联保险丝或采用电子限流电路，防止雷击导致短路烧毁负载。
三、安装规范：减少雷击风险暴露
选址与布线
避免高处安装：开关电源应远离建筑物屋顶、天线等雷击高风险区域，优先选择室内低层或地下室安装。
缩短引线长度：电源线、信号线应尽量短且直，避免形成天线效应引入雷电感应。
分开布线：将电源线与信号线、控制线分开敷设，交叉时保持90°角，减少耦合干扰。
屏蔽与接地
金属外壳屏蔽：开关电源外壳采用金属材质，并可靠接地，形成法拉第笼效应，屏蔽外部电磁场。
屏蔽电缆使用：对长距离传输的电源线或信号线，采用屏蔽电缆并两端接地，降低雷电感应电压。
四、维护管理：定期检查与应急响应
定期检测与更换
SPD状态检查：每半年检查SPD的指示灯或报警装置，若显示故障需及时更换。
接地电阻测试：每年测量接地电阻，确保其符合设计要求，超标时需整改。
元件老化更换：对压敏电阻、电容等易老化元件，按厂家建议周期更换（通常3-5年）。
雷雨天气应急措施
临时断电：在雷暴预警期间，可暂时切断非关键设备的电源，减少雷击风险。
数据备份：对连接开关电源的重要设备（如服务器、PLC），定期备份数据，防止雷击导致数据丢失。
应急预案：制定雷击事故应急预案，明确人员疏散、设备抢修等流程，缩短故障恢复时间。
五、案例参考：某工厂开关电源防雷改造
问题：某工厂开关电源在雷雨季节频繁损坏，年故障率高达15%。
改造措施：
在总配电箱加装B级SPD，楼层配电箱加装C级SPD，开关电源输入端加装D级SPD。
优化接地系统，将接地电阻从12Ω降至3Ω。
对电源线采用屏蔽电缆并两端接地，缩短引线长度。
效果：改造后连续两年未发生开关电源雷击损坏，故障率降至0.5%以下。
