電子設備防雷工作思考

雷琪+秦永忠+任俊勇

摘 要：安全防雷裝置是電子設備安全運行的基礎保障。簡述了電子設備的防雷原理和標準，通過分析雷擊的危害和電子設備防雷的重要性，提出了幾種有效的防雷方法。

關(guān)鍵詞：電子設備防雷；脈沖電流；暫態(tài)電流；接地網(wǎng)

中圖分類號：TU895 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0144-02

1 電子設備防雷

1.1 電子設備

電子設備是由集成電路、晶體管、電子管等電子元器件組成的電氣設備，并通過應用電子技術(shù)軟件發(fā)揮作用，包括計算機、手機、打印機、洗衣機、微波爐和數(shù)控或程控系統(tǒng)等。

1.2 電子設備的防雷原理

雷電具有的強沖擊波可通過戶外傳輸信息線路侵入電子設備，導致在線路之間或終端串線的設備遭受損壞。此外，如果雷電擊中地面，會引起地面電位升高，進而波及到附近的電子設備。電子設備的防雷主要是防止雷電形成的感應過電壓、過電流對設備的損壞，通常采用放限壓、分流的方法，也可采用三級保護的方式防雷。

1.3 電子設備的防雷標準

我國建筑物的電子系統(tǒng)防雷必須嚴格執(zhí)行《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343—2004）中的相關(guān)規(guī)定。自1980年IEC TC81成立以來，共完成19項標準或技術(shù)報告編制、出版13項標準技術(shù)報告和編制《電子設備雷擊實驗方法》（GB 3482—2008）。對于需要防護的建筑物中的電子信息系統(tǒng)，要進行全面的內(nèi)、外部防護，包括采用直擊雷防護技術(shù)、等電位連接技術(shù)、屏蔽技術(shù)、綜合布線技術(shù)、共用接地技術(shù)和安裝各類SPD技術(shù)進行防護。

2 雷擊的危害

2.1 直擊雷的危害

直擊雷是雷電直接擊中線路并經(jīng)過電子設備入地的雷擊過電流，雷電電弧本身具有的高溫、雷電流在導體上產(chǎn)生的電阻熱和金屬導體因電弧腐蝕而產(chǎn)生的電荷等都會造成機械損毀、火災和爆炸等現(xiàn)象。當帶電云層與大地上某處發(fā)生劇烈的放電現(xiàn)象時，放電瞬間會產(chǎn)生峰值在1 000～1×105 A的脈沖電流。如果雷電擊中房屋或與接地的電子設施相連，接地網(wǎng)的等電位就會在瞬間上升數(shù)萬甚至幾十萬伏，雷電會從各種裝置的接地部分流向供電或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)，同時，在未實行的等電位連接導線回路中，還可能會因高電位差而產(chǎn)生放電火花。

2.2 感應雷的危害

感應雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與異體感應產(chǎn)生的過電壓、過電流對電子、電氣設備的毀壞。由于感應雷是由雷擊電磁脈沖（又稱LEMP）感應而產(chǎn)生的，形成感應過電壓的概率比較高，所以，其對建筑物內(nèi)的電氣設備，尤其是低壓電子設備的威脅更大。感應雷通過靜電感應和電磁感應兩種不同的方式侵入導體。在雷云對地放電時，會通過附近戶外埋的信號線、設備間的連接線和電場感應侵入設備，使串聯(lián)在線路之間的或終端電子設備遭受損壞。感應雷的發(fā)生概率高、襲擊范圍大，還可通過互通線路傳輸?shù)狡渌娮釉O備上，造成大面積的雷害。

3 電子設備防雷的重要性

在現(xiàn)代化的建筑物中，布設著各種導體數(shù)據(jù)線路，復雜的線路會在室內(nèi)不同的空間位置構(gòu)成許多回路，導致室內(nèi)電子設備遭受雷擊的概率大大增加，因此，我們要認識到電子設備防雷的重要性。

3.1 微電子設備防雷的重要性

當建筑物被雷擊或在附近發(fā)生雷擊時，從建筑物自身的防雷系統(tǒng)中流過的暫態(tài)電流或雷電在放電通道中產(chǎn)生的雷電流將會在屋內(nèi)產(chǎn)生脈沖暫態(tài)磁場，急速變化的磁場與室內(nèi)線路網(wǎng)構(gòu)成的回路會交接產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，最終危害到與回路端相接的電子設備。在農(nóng)村，到處都能見到架空線路，如果雷擊發(fā)生在其附近，負極性雷會在放電的先導通道中充滿負電荷，并對架空線路產(chǎn)生靜電感應，使架空線路上的先導通道周圍積累起正電荷，這些正電荷會受到先導通道中負電荷的束縛，進而對負電荷產(chǎn)生排斥，使負電荷流到線路遠端。當先導到達地面后，開始主放電，通道中的負電荷被快速中和，使被束縛的正電荷迅速釋放，形成暫態(tài)過電壓波，過電壓波會以光速在架空線上傳播，進而入侵到接線的建筑物內(nèi)，損毀線路端連接的電子設備。雷擊產(chǎn)生的電磁脈沖還可能造成電子設備的永久性失效。

3.2 銀行系統(tǒng)電子設備防雷的重要性

銀行作為國家金融系統(tǒng)的重要組成部分，在國家經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。應用于銀行的電子設備具有精密、復雜的特點，包含大量的CMOS半導體集成模塊，耐過電壓、過電流的能力極低。2000年，上海的一家銀行遭受雷擊，4臺服務器、80多條廣域網(wǎng)絡線端口和4臺網(wǎng)絡交換機的RJ45端口被擊毀，網(wǎng)絡癱瘓近48 h，導致業(yè)務中斷，直接經(jīng)濟損失約10萬元。因此，為了確保網(wǎng)絡和設備的不間斷運行，防雷電干擾成為銀行建設的重要任務之一。

4 電子設備防雷的有效方法

4.1 等電位連接

電子設備的主要金屬構(gòu)件、建筑物中的金屬管道，供電線路外露的可導電部分、防雷裝置和由電子設備構(gòu)成的信息系統(tǒng)都是實行等電位連接的主體。對于電子設備數(shù)量較多的建筑物，通入室內(nèi)的線路應盡量采用屏蔽電纜，架空線路由終端桿引下后也應更換為屏蔽電纜。屏蔽層兩端需要接地，非屏蔽電纜應貫穿鍍鋅鐵管并水平直埋50 m以上，鐵管鏈段也要接地。

4.2 接地防護

地防護是指將所有金屬外殼部件、管道、電纜等連接在一起，并與屏蔽籠、接地網(wǎng)就近連接。電子、電氣設備的防雷接地都應采用共用接地的方式，其接地電阻按設備接地電阻的最小值確定。計算機房接地裝置的交流工作接地和安全保護接地的電阻都應≤4 ?，直流工作接地的電阻值應按計算機系統(tǒng)的要求確定。

4.3 防雷設備保護

防雷設備保護是指在過電壓可能入侵的端口配備過電壓保護裝置和浪涌吸收裝置，且必須選擇合適的SPD保護器。在計算機、電子設備引出的信號線、電源線上安裝多級保護，并將侵入的沖擊過電壓控制在允許的范圍內(nèi)。

4.4 分流

分流是設備保護中常用的操作方法，對直擊雷采用接閃器引下線、接地裝置或通過接地導體良好的金屬架將雷電流分流入地，避免電流流過被保護的設備。雷電流通道要具備抗阻值低、散流暢通的特點，以降低電位，避免引起設備反擊。

參考文獻

[1]王開宇，宮沿平.電子設備防雷應用解決方案[J].黑龍江水利科技，2009（02）.

〔編輯：張思楠〕

Lightning Work Thinking Electronic Equipment

Lei Qi， Qin Yongzhong， Ren Junyong

Abstract： Security is the foundation of lightning protection devices to protect electronic equipment for safe operation. Lightning briefly principles and standard electronic equipment and electronic equipment via the importance of hazard analysis lightning， lightning proposed several effective methods.

Key words： electronic equipment lightning protection； pulse current； transient currents； grounding grid