電子、電氣系統雷電危害的特點

李艷紅，化麒，許沖

（國營洛陽丹城無線電廠，河南 洛陽 471000）

0 引言

雷電對電子電氣系統中的弱電設備電子元器件造成的傷害非常大，而且根據電流形式的不同，負荷不同，帶來破壞程度也存在一定區別。而弱電設備中的電子元器件對雷擊電流十分敏感，在實際生產生活中通過相應的設備和技術手段來減少雷擊電流造成的損傷。人們通過安裝自動控制系統度對雷電進行預防，但有時會出現考慮不全面的情況，極端天氣下雷電入侵，對弱電系統中電子元器件造成損傷，所以應該對防雷工作給予相應的重視。

1 雷電對電子元器件造成危害的原因概述

1.1 雷電的主要形式

雷電對人們的生產生活存在著一定影響，尤其針對于電子電氣系統和相關設備。但是現代對雷電缺乏有效的治理方式，只能夠通過一些設備和技術手段進行預防，并且降低雷電造成的危害[1]。在生活中雷電的主要形式分為三種，球形雷、感應雷、直擊雷，根據雷電類型的不同，對電子電氣系統造成的傷害和影響也存在著一定差別。人們需對不同種類的雷電進行深入研究，并制定針對性的治理方案，避免因為對雷電的了解程度不高，導致弱電系統和相應設備受到破壞。

1.2 直擊雷

直擊雷一般會對動物和植物造成損壞，而在這個過程中雷電產生的巨大能量，會引起熱效應，對電子電氣系統產生影響，甚至是破壞電子元器件。直擊電對人們的生命和建筑物的整體結構造成了嚴重的威脅和影響，雖然直擊電的破壞性比較大，但發生的概率比較低。

1.3 球形雷

球狀閃電的危害較大，特別是針對于電子電氣系統，一般情況下它隨氣流起伏在近地空中自在飄飛或逆風而行。它可以通過開著的門窗進入室內，常見的是穿過煙囪后進入建筑物。可以在導線上滑動，有時會懸停，有時會無聲消失，有時又會因為碰到障礙物爆炸。球狀閃電是形成雷電的電動趨勢，在半擊穿空氣時產生的空氣離子球。它其中攜帶能量，包裹相對穩定。當有導體破壞它的平衡時，它會和周圍的空氣中和，并釋放出能量。

1.4 感應雷

感應雷主要是指雷電在雷云之間或者是雷云對地面進行放電，感應雷發生的時候會產生較大的磁場，對附近的電力線路、電子電氣系統、信號傳輸線路造成一定的影響，直接會損害到串聯線路或者中間的電子終端設備，而且這種形式的雷電發生頻率比較高[2]。

1.5 雷電浪涌

雷電浪涌是近幾年有關技術人員十分重視的雷電危害類型，雷電浪涌對微電子設備的危害巨大，而且防護手段起步比較晚導致不夠完善。常見的電子元器件受到損壞，并不是由雷電直接引起的損傷，而是雷擊發生時電源和線路中形成的電流涌浪造成的。因為一些電子設備的耐電，耐壓情況比較差，對雷電的承受能力也比較弱。就弱電設備而言，由于電流涌浪的作用甚至對電器可能一次性造成嚴重的損傷，而且傷害不僅是通過電流的形式，還可以通過信號的形式對弱電設備造成嚴重的威脅。

2 電子、電氣系統防雷措施

在電子、電氣行業，防雷技術水平得到了一定程度的提升，防雷工作對弱電設備安全使用有著非常重要的保護作用，針對于不同的雷電類型造成的影響和傷害，在弱電系統中廣泛應用防雷技術對電子元器件進行保護，延長電子、電氣系統的使用年限[3]。技術人員根據防護范圍的不同可以將防雷手段分成兩種，一種是外部防護而另一種是內部防護。外部防護是指對弱電設備和建筑物本身的防雷系統，主要有避雷針、分流技術、屏蔽網等措施，這種防護措施比較傳統，但是容易引起人們的重視，形式比較常見，而內部防護是弱電設備對電壓、電源的保護，主要措施是等等電位聯結、屏蔽措施、隔離措施等，內部防護技術屬于較新的防護方式，針對于新出現的雷電問題有一定的效果，但是整體技術不夠完善，缺乏廣泛應用的基礎[4]。

2.1 外部防護

外部防護主要是利用外部設備從而降低對雷電造成的影響，以避雷針為例，通過避雷針的引導能夠將雷電引向大地，將雷電流引向大地的時候，需要將雷電流進行有效的分流，避免造成過強的電壓對設備造成嚴重的危害。通過建筑物中的金屬部件，形成法拉第籠，將雷電流進行屏蔽。針對于弱電設備，需在建筑物中設立均壓電位連接點，保證電位均衡，降低雷擊對建筑物中弱電設備的影響。外部防護操作起來比較簡單，而其使用情況相對穩定，在防雷工作進行過程中，占有重要的地位，但是隨著時代發展，傳統防雷技術對新型的弱電設備和電子元器件的保護力度有限，而且精密電子元器件對雷電帶來的危害自身缺乏抵抗力，為應對這種情況需將現代的防護系統多層次化[5]。

2.2 內部防護

根據EMC的觀點，防雷從外部到內部需要建立多個保護區，才能夠將雷電的危害性降到最低。保護區主要是依靠金屬管道等設備進行屏蔽層的搭建，通過分層多級保護的方式，將電壓降到能夠承受的水平，而雷電流通過傳統的避雷方式，將一半左右的能量之間轉移到了大地，而另一半平均流入到其他的管道當中，隨著電子設備的應用，雷電及設備操作瞬間經過的電流數值不斷提升，傳統的防護系統不能夠應對現在的防雷環境，針對現在網絡安全建設工作和弱電設備的發展應用，需將單一的雷電防護模式，變成多層次的雷電防護，而且在操作瞬間通過對電子電氣系統的全面考量，提升系統防雷水平，對電子元器件進行有效的保護。電源雷電入侵也是弱電設備需面對的主要問題之一，電力系統把對地的電壓進行有效限制，根據國家的規范進行有效統一，建議在高壓變壓器的后端到二次低壓設備之間形成有效的防護，對精美儀器而言，在內部需安裝避雷設備和保護器，從而將雷電過電壓通過能量分流的方式導入大地，保護弱電設備的穩定運行[6]。分流設備的性能直接對網絡進行保護，所以相關設備的選擇對防雷的最終效果有著極大的影響。對于信號系統而言的防雷工作也需要一定重視，根據粗保護和細保護的不同內容，提出針對性的保護方式。

3 雷電浪涌保護

3.1 三級保護方式

對自動化的控制方式需要根據雷電浪涌的情況綜合考慮，在保護系統運行過程中，針對于自動化控制裝備的特點，將該系統的浪涌保護器分成三個等級，而且對于自動化系統的控制和研究是防雷工作進行的主要技術手段。雷擊電流釋放器、過壓放電器、終端保護器在數據通信和控制過程匯中廣泛應用，自動化裝置供電設備保護采用的是雷擊電流的放大器，這種設備一般情況下安裝在建筑物的進口處，在實際工作中，為了避免后續設備電壓數過高，需在保護范圍內進行有效控制，并安裝第二級保護，通過壓放電器的施工完成二級保護的工作，而三級保護直接將過壓保護器安裝在設備的前端。而且必須遵守導線的最小最長的規定[7]。

3.2 三級保護設備

三級保護設備應用首先是惰性氣體的過電器，是自動化控制系統中應用十分廣泛的設備，主要針對于雷電浪涌。亞敏電阻，應用在二級保護層中，能夠針對于電流的變化迅速做出反應，而且壓敏電阻的放電時間是微秒級別。抑制二極管，應用在靈活的電子回路中。

4 結語

雷電對于弱電系統中電子元器件危害是十分巨大的，雖然我國電子電氣技術在不斷發展和提高，但是在實際工作中還是存在著一些問題，對雷電造成的損傷不能夠進行有效的治理，特別是在電子電氣角度下，弱電涉及的防雷工作內容相對比較復雜，需將系統中的內外部相結合，進行統一的防雷工作，技術人員需對防雷工作給予相應的重視，避免因為工作的疏忽造成經濟損失，只有對雷電技術造成的損害進行分析，才能夠提出針對性的建議和措施。