雷电的危害与防范

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1、雷电的危害与防范一概述现代化的城市一座座高楼如雨后春笋般拔地而起造成雷电击穿空气的距离缩短因为雷击的概率与建筑的高度成正比所以雷击概率加大同时由于全球气候变暖城市热岛现象增多使城市的大气环流形势出现了新特点夏季雷暴期延长而更重要的是随着科技的进步微电设备被广泛应用城市通信电源大幅增多城市电磁场发生变化特别是微电子产品普遍绝缘强度低过电压耐受力差容易遭受雷电侵袭其中电脑网络通讯指挥系统和公用天线都是重灾区从某种意义上说科技越发达雷击对人们的威胁就越大虽然在绝大多数情况下电子设备使用者在硬件方面的损失可以从其保险公司得到补偿然而软件方面的损失以及设备停机所造成

2、的巨大财政负担都常常没有任何保障特别是电子信息技术设备的普及和应用其中借助计算机系统进行信息处理数据处理自动化控制网络通讯等随着技术的进步这类电子产品中是采用大规模及超大规模的电子集成电路技术电路集成越高内部的线间距离就越小则元器件的耐压程度也就越低受到过电压冲击后即损坏更经不起雷电的强烈冲击同时电气系统的开关操作和静电放电所产生的瞬态浪涌也对电子设备造成了极大的危害另一方面各系统的网络化程度越来越高如通讯系统视频监控系统工业自动化控制系统计算机网络系统等它们的传输线路特别是在室外的长距离传输线以及电力电源的输送线路等,在遭受雷击产生过电压时将经过这些传输

3、线路进入设备并将其击毁(图一)二雷电和电涌危害直接对设备和人身安全构成危害的雷电基本可分成直击雷感应雷和电压浪涌三种.1直击雷在雷暴活动区域内雷云直接通过人体建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象称之为直接雷击此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位雷电击中人体建筑物或设备时强大的雷电流转变成热能雷击放电的电量大约为25-100C据此估算雷击点的发热量大约500-2000J该能量可以熔化50-200mm的钢材因此雷电流的高温热效应将灼伤人体,引起建筑物燃烧,使设备部件熔化在雷电流流过的通道上物体水分受热汽化而剧烈膨胀产生强大的冲击性机械力.

4、该机械力可以达到5000-6000N因而可使人体组织建筑物结构设备部件等断裂破坏,从而导致人员伤亡建筑物破坏以及设备毁坏等雷电流在闪击中直接进入金属管道或导线时它们沿着金属管道或导线传送到很远的地方,除了沿管道或导线产生电或热效应破坏其机械和电气连接之外当它侵入与此相连的金属设施或用电设备时还会对金属设备或用电设备的机械结构和电气结构产生破坏作用并危及有关操作和使用人员的安全雷电流从导线传送到用电设备如电气或电子设备时将出现一个强大的雷电冲击波及反射分量反射分量的幅值尽管没有冲击波大但其破坏力也大大超过半导体或集成电路等微电子器件的负荷能力尤其是它与冲击波

5、叠加形成驻波的情况下便形成一种强大的破坏力2感应雷感应雷的破坏也称为二次破坏雷电流变化梯度很大会产生强大的交变磁场使得周围金属构件产生感应电流这种电流可能向周围物体放电如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性1静电感应雷带有大量负电荷的雷云所产生的电场'E'将会在架空零线上感生出被电场束缚的正电荷当雷云对地放电或对云间的放电时云层中的负电荷在一瞬间消失了严格说是大大减弱那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚在电势能的作用下这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击从而对电器设备产生不同程度的影响2电磁

6、感应雷雷击发生的供电线路附近或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上对用电设备造成极大危害.3电压涌浪然而最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的而是雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电压浪涌引起的一方面由于设备内部结构高度集成化VLSI芯片从而造成设备耐压耐过电流的不断下降对雷电包括感应雷及操作过电压浪涌的承受能力下降另一方由于信号来源路径增多系统较以前更容易遭受雷电波侵入电压浪涌可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备我们就这两方面分别讨论1电源系统浪涌电源系统浪涌并不仅源于雷击当电力系统出现短路故障都会产生

7、电源系统的浪涌电网绵延千里不论是雷击还是线路浪涌发生的机率都很高当距你几百公里的远方发生了雷击时雷击浪涌通过电网光速传输经过变电站等衰减到你的电脑时可能仍然有上千伏这个高压很短只有几十到几百个微秒或者不足以烧毁电脑但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害正如旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样随着这些损害的加深电脑也逐渐变的越来越不稳定或有可能造成您重要数据的丢失美国GE公司测定一般家庭饭店公寓等低压配电线110V在10000小时(约一年零两个月内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数多达800余次其中超过1000V的就有300余次

8、这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏2信号系统浪涌信号系统