雷害源分析及防护概要(修改版)..2011.11.21

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1、雷害源分析及雷电防护概要芮子仪提纲LEMP——防护重点概率大、范围大，微电子器件对LEMP敏感。雷电综合防护根据雷害源的分析做全面的针对性防护。系统工程以场内全向信标为例引言雷电是自然界的天气现象，目前尚没有办法能消除和阻止雷击放电—危害最大的是对大地的雷闪。危害源主要是雷电流和雷电电磁脉冲。通信设备、无线电系统、监控和仪表系统、计算机、电力电子系统等，其核心组件均为集成电路等微电子器件，对电磁脉冲（EMP）极为敏感，要求其电磁兼容（EMC）特性要好。EMP：（LEMP——雷电电磁脉冲SEMP——操作电磁脉冲ESD——静电放电）雷击事件

2、雷电流脉冲（iimp）雷电电磁脉冲（LEMP）雷电流——前沿非常徒后沿较长能量极高的脉冲电流波LEMP——伴随雷电流同时产生的辐射电磁（脉冲）场。雷电流与LEMP是伴随的，在一定条件下可以互相转换。雷电流和LEMP是雷击放电事件的不同表现形式：雷电流是以“路”的形式出现LEMP是以“场”的形式出现雷电流和LEMP是产生危害的根本原因。两个重要定义雷电防护水平LPL与一组雷电流参数值有关的序数，该组参数值与在自然界发生雷电时最大和最小设计值不被超出的概率有关。雷电防护区LPZ由电磁环境定义的区域与一组雷电流参数值有关的序数，该组参数值与在

3、自然界发生雷电时最大和最小设计值不被超出的概率有关。（注：雷电防护水平用于根据雷电流的一组相关参数值设计防雷措施）雷电防护水平-LPL参数符号单位LPLIIIIIIIV最小峰值电流IkA351016滚球半径rm20304560表4各LPL雷电流参数的最小值及其对应的滚球半径雷电防护区LPZ雷电流的危害20mADZ当概率为1%时（200KA）首次短雷击时后续短雷击时地面反击电压U仍是一个脉冲击电压，这个电压值是很高的。引下线周围有很强的LEMP。LEMP的危害T1、T2区间的di/dt的比值LEMP的危害在没有任何屏蔽和浪涌保护的情况下，

4、有95%概率发生雷击电流值对供电回路或控制回路产生高达26.4KV（57.1KV）的感应浪涌电压，足够损坏电气设备。而对信号、数据线路，7.92V（17.8V）和33V（72V）的感应浪涌电压也足以干扰其设备的正常工作，使微电子设备永久损坏。LEMP的危害对元器件损坏门限电平退化电平运行紊乱（瞬时过电压、能量）雷电综合防护措施LPZ雷电防护系统（LPS）接闪器（针、网、带）引下线共用接地装置雷电防护LEMP防护系统（SPM）外部LPS内部LPS电气绝缘雷电等电位连接SPD合理布线隔离界面三维屏蔽体线缆屏蔽搭接网络-接地母排雷电综合防护—

5、—LPS雷电防护系统（LPS）——防止或减少实体损害LPS主要的作用是针对极高能量的雷电流产生的损害，防止或减少实体的损害和生命损害。LPS由外部LPS和内部LPS组成。外部LPS——LPS截获击向建筑物的直击雷（包括侧击雷）把雷电流从雷击点引导到地并泄放入大地，要求不引起热和机械损害，不产生危险火花触发火灾和爆炸。内部LPS——避免由于雷电流在外部LPS或建筑物内其他导电部件流动时，导致建筑物内产生危险火花触发火灾和爆炸。外部LPS增加了被雷击的概率增强了LEMP的强度。内部LPS的防护措施说明：1、部件之间的电气绝缘：隔距S=(Ki

6、/Km)*Kc*LKi与LPS类别有关Km与绝缘材料有关Kc与引下线数目有关2、雷电等电位连接：连接导体（在电气不连续时）加装SPD（在直接连接不可行时）ISGs(SPD)（在直接连接不允许时）注：SPD用于内部系统和线路中；ISGs的SPD用在煤气管、水管桥接等处。结论：当电气绝缘达不到要求时，再进行等电位连接。雷电综合防护——SPMLEMP的提出：微电子技术的发展（电气、电子系统）LEMP防护系统就是要对剩余的雷电流和感应产生的雷电流形成的浪涌和辐射的电磁场进行防护。LPMS通常称为感应雷防护或内部防雷。对建筑物和公共设施的理想防护

7、应将受保护目标封闭在一个完善导电的适当厚度的接地的连续的屏蔽体内。加装SPD。设备之间等电位连接和接地。公共设施进入建筑物的进入点处和屏蔽体之间应提供足够的等电位连接。以上措施组成LPZ合理布线。设备放置在电磁场强度最弱的地方。拆除冗余的任何金属管线。防护只能达到接近理想状态，因为在实践中，建筑物和公共设施不可能完全封闭在连续的和/或足够厚度的屏蔽体内。具体问题具体分析。SPD的定义SPD：Surgeprotectivedevice为限制瞬态过压并转移浪涌电流所用的器件，它至少含有一个非线性元件SPD的功用：SPD分流浪涌电流抑制浪涌电

8、压SPD的作用是将电气、电子系统中的不能直接用导体进行等电位连接的带电导体通过SPD进行瞬态准等电位连接SPD与屏蔽体和等电位连接构筑雷电防护区（LPZ）把进出屏蔽体的带电导体（电源线、信号线）用SPD进行