關於雷雲(積雨雲)發生的機制有不同的看法，但大致說明如下。

    在地面和海面附近含有大量水蒸氣的空氣，因太陽等因素造成升溫及膨脹而上升。當上升的空氣漸漸冷卻後，空氣中的水蒸氣就變成水滴進而形成雲。

    當上方密度大的乾冷空氣往下降。由於溫度梯度與重力作用，雲層中的強烈擾動，包括風、水和冰，使得雲中的水滴或冰粒帶有電荷。積蓄電能的雲，也就是雷雲誕生了。通常的情況是雷雲上半部帶正電荷，下半部的帶電淨值為負。

 靜電感應引發的雷突波

    輸電線或通信電纜上方，因雷雲底部帶有的負電荷，被雷雲靜電感應帶正電荷，所以具有高電壓（圖1）。

圖1

    此時，因為雲對雲間的放電或雲對地放電，雲底部原先被充電的負電荷消失，使得限制在電纜的正電荷被解除拘束，往電纜的兩個方向移動產生突波電壓 （圖2）。

圖2

 電磁感應引發的雷突波

    如果建築物或避雷針中遭受雷擊，大電流會流到地面，迼成大地電位上升。結果，設備1和遠離避雷針的低地電位的設備2之間出現電位差，從而導致雷突波從大地流到電纜（圖4）。

圖4

    另外，建築物會因雷雲的靜電感應而帶電，當雲對雲之間發生放電或雷雲對大地放電後，雷雲下方的電荷消失時，則建築物帶電的電荷電荷將會流向大地。在這種情況下，由於地電位升高，雷突波從大地流向電纜（圖5）。

圖5

    因系統On-line化，所以與室外的連接介面部分變得非常多。其中一個是信號線，另一個是電源線。由於兩根電纜均從外部拉進來，因此成為雷突波的良好入侵路徑。出現在設備電纜終端的高壓突波會因線路越長，或靠近落雷而擁有越大能量。因此，即使是遠處落雷，也容易因線路長而受害。此外，即使線路很短，如果附近有避雷針等引雷的結構物，也不能輕易放心，雷突波電壓取決於線路的位置和周圍的條件。另外，從接地線的侵入也必須注意。

　　在這些侵入路徑上連接一個避雷器，將高電壓突波能量吸收和消除，幾乎可以完全防止雷擊引起的損壞。

電子設備機器的破壞模式

    線路 ~ 大地電壓的突波電壓可能達到幾萬伏特，但在大部份情況下約高達5000伏特，而線路之間產生的電壓通常是數百伏特。當我們分析設備的破壞狀態時，這種由線路電壓造成的破壞情形很多，所以被稱為線間破壞。線間破壞的特點，是雷突波侵入的線路端子附近的半導體元件會被破壞。此外，線路與大地之間的破壞模式被稱為放電破壞。 因為雷突波對大地間的電壓非常高，電子電路和接地箱之間也會因放電而發生電弧。放電破壞的特點是電路與外箱之間的絕緣部分將被破壞。

    M-SYSTEM技研的避雷器，可將突波電壓抑制在不會引起設備問題的程度，並防止線路損壞和放電破壞。

線間破壞(V1)

    電子設備機器因線路端子間施加的雷突波而造成外箱破壞的情況稱為線間破壞。

突波能量雖然不見得很大，但由於突波電壓會直接施加到電子元件上，這對電子設備將是一個很大的威脅。

放電破壞(V2,V3)

    電子設備機器因線路~主體間施加的雷突波而造成外箱破壞的情況稱為放電破壞。

    線路和主體之間所遭受的突波電壓，使得電子電路的一部分及金屬外殼等，因地面電氣線路連接的部分，而對大地產生電弧放電。

    感應雷電是一種電流源，所以會有電流流動發生。 這個電流就是雷突波電流。如果電流難以流通時，就會變成高電壓，進而造成強大電流流動，此時產生的高電壓就是雷突波電壓。

    所以，以M-SYSTEM出貨實績優良的MDP-24-1為例，來介紹避雷器的原理。該圖是簡化的MDP-24-1電路。電纜上有電流流動，雷突波電壓以Ｖ1至V3的形式產生。V1稱為線間突波電壓，V2·V3稱為線對大地間的突波電壓。在避雷器中，V1被放電元件SA1吸收，而V2·V3被SA2·SA3吸收。SA1〜SA3可以當做是電壓型開關，當電壓上升時，發生電弧放電，電弧電壓將抑制V1〜V3在30V附近。由於V1是直接對被保護的設備，因此減小突波電壓是非常重要的事，因此，針對V1使用兩段放電元件SA1和電壓限制元件D1來保護。雖然SA可以讓大電流流過，但是由於放電開始電壓較高且電壓設定偏差大，所以與放電起始電壓較低及偏差較小的D1組合來抑制突波電壓。但是，因為D1的電流耐量較小，所以使用R1限制突波電流。

    放電元件和限壓元件統稱為突波吸收元件。理想的突波吸收元件為小型、電壓設定的偏差小、應答性好、放電耐量高、不會短路故障...但是，由於沒有可以滿足全部條件的東西，所以只能採用數種元件組合，擷取各元件的優點來設計。

MDP-24-1

接地注意事項

    不僅是避雷器需要接地，電腦系統和電子設備也需要有對抗雜訊對策。當雷突波突然升高時，為了避免避雷器接地端子與設備對地之間產生電位差，請務必將接地的接地線採用粗且短的配線連接起來。因為設備檢查時常會拆下配線，發生過傳送器中沒有故障的部分，卻因為忘記連接接地線，而造成日後被破壞的案例。(圖1)

圖1

絕緣試驗注意事項

    若要測試安裝有避雷器的控制箱的絕緣性，在所有端子與控制箱主體之間使用高阻計進行測試時，因為避雷器內的放電元件將會放電，進而導致絕緣不良，所以必須特別注意。當信號用避雷器的元件部從插座拔起來時，信號線並不會斷開，所以在進行測試之前一定要拔起來。電源用避雷器則請拆除連接到接地端子上的所有接地線，再進行測試；並請記住在絕緣測試後將接地線連接回原位。

配線用斷路器的設置

    儘管電源避雷器內有安全電路，但如果受到直擊雷等超過放電耐量的雷電衝擊，也是無法倖免，因此務必在電源線上安裝配線用斷路器。另外，當選擇配線用斷路器時，斷路器的額定電流值請等於避雷器的最大負載電流值。

什麼是配線斷路器...

配線用斷路器  MCCB:molded-case circuit-breaker

外殼箱內收納接觸器，消弧裝置，開閉機構，跳脫裝置等，具有外部操作手柄開閉線路的遮斷性開關機構。種類為20A〜數kA，根據過電流檢出方式的不同，大致分為熱電磁式，全電磁式，電子式。

●配線用斷路器的動作時間

  額定電流的125％和200％的流通過電磁機構到斷開時的動作時間。

電壓防護範圍(或限制電壓)

    防護範圍必須選定在被保護設備的耐電壓以下。

最大負載電流

放電耐量

最大使用電壓

電子設備與信號用避雷器的組合

►信號用避雷器的種類

    提供標準信號用、白金測溫棒用、熱電偶用、電位計用、荷重元用、脈波信號用，以及電話線路用多重信號傳送等避雷器，請依信號種類的選定。

[選定例]

    使用2線式傳送器時，主要是傳送4~20mA DC的直流信號，電源系統通常使用24V DC。請選用標準信號用避電器(例：MDP-24-1)。因傳送器與受信儀表內部都含有電子電路，所以請在兩端都使用避雷器。

    白金測溫棒信號時，請選用白金測溫棒用避雷器(例:MDP-RB)，檢出端雖然沒有電子電路，但為了防止白金測溫棒斷線，也請在檢出側及變換器側兩側都安裝避雷器。

►電源用避雷器的種類

    最大負載電流可達200A，相數為單相2線式、單相3線式、三相3線式及直流電流使用。

    請依負載電流與相數來選定產品。