談電子設備的防雷問(wèn)題論文

　　摘 要：隨著(zhù)科技的進(jìn)步與電子設備在日常生產(chǎn)與生活中的廣泛應用，電子設備的防雷問(wèn)題也成為日常工作中應當注意的重點(diǎn)問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞：電子設備；防雷；危害

　　隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，電子設備的應用越來(lái)越廣泛，而雷電對電氣電子設備的危害也日趨明顯。

　　1 雷電對電子設備的危害

　　1.1 直擊雷對電子設備的危害

　　雖然電子設備多數都安裝在建筑物內，但電子設備的電源線(xiàn)路，天線(xiàn)，通信線(xiàn)路(如光纜，電話(huà)線(xiàn)等)都有被雷電直擊的可能。雷電直擊供電線(xiàn)路侵入到電子設備系統供電部分，會(huì )產(chǎn)生過(guò)電流與過(guò)電壓，造成網(wǎng)絡(luò )供電系統的UPS電源損壞、斷電，導致整個(gè)系統癱瘓;直擊天線(xiàn)，沿饋線(xiàn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )系統，損壞通信接口、接收系統、室內單元、路由器等網(wǎng)絡(luò )主要通信設備;直擊網(wǎng)絡(luò )通信有線(xiàn)線(xiàn)路產(chǎn)生猛烈的沖擊波，強大的機械力，熾熱的高溫使通信線(xiàn)路損壞。過(guò)電壓過(guò)電流通過(guò)通信線(xiàn)路侵入到網(wǎng)絡(luò )系統內，造成前端設備的損壞。

　　1.2 感應雷對電子設備的危害

　　感應雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時(shí)，在附近的戶(hù)外傳輸信號線(xiàn)路、埋地電力線(xiàn)、設備間連接線(xiàn)產(chǎn)生電磁感應并侵入設備，使串聯(lián)在線(xiàn)路中間或終端的電子設備遭到損害。感應雷雖然沒(méi)有直擊雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。

　　1.3 電磁脈沖與電涌對電子設備的危害

　　閃電電流及閃電高頻電磁場(chǎng)所形成的閃電電磁脈沖(LEMP)，在電子設備中產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流，即“浪涌”。這種雷電“浪涌”釋放出巨大的能量以及高壓，對內部結構高度集成化，耐壓、耐過(guò)電流的水平都不高的電子設備可造成致命傷害。

　　2 電子設備防雷的具體措施

　　2.1均壓

　　當雷擊發(fā)生時(shí)，在雷電暫態(tài)電流所經(jīng)過(guò)的路徑上將會(huì )產(chǎn)生暫態(tài)電位升高，使該路徑與周?chē)�的金屬物體之間形成暫態(tài)電位差，如果這種暫態(tài)電位差超過(guò)了兩者之間的絕緣耐受強度，就會(huì )導致對金屬物體的擊穿放電。這種擊穿放電能直接損壞電子設備，也能產(chǎn)生電磁脈沖，干擾電子設備的正常運行。為了消除雷電暫態(tài)電流路徑與金屬物體之間的擊穿放電，需要對室內的各種金屬構件進(jìn)行等電位連接，形成一個(gè)電氣上連續的整體，這樣就可以在發(fā)生雷擊時(shí)避免在不同金屬外殼或構件之間出現暫態(tài)電位差，使得它們彼此間等電位，并維持在地電位的水平，這就是均壓措施。一般來(lái)說(shuō)對于進(jìn)入室內的各種金屬管道都要進(jìn)行等電位連接，電源電纜和信號電纜中各帶電導線(xiàn)上的保護元件或保護裝置實(shí)際上起著(zhù)暫態(tài)均壓的作用，當雷電暫態(tài)過(guò)電壓波沿電源線(xiàn)或信號線(xiàn)侵入室內時(shí)，這些保護元件和裝置的動(dòng)作限壓，使得電源線(xiàn)或信號線(xiàn)與其附近金屬管道之間不會(huì )出現較大的暫態(tài)電位差。

　　2.2接地

　　2.2.1工作接地

　　電子設備的工作接地主要是為了使整個(gè)電子電路有一個(gè)公共的零電位基準面，并為該高頻干擾信號提供低阻抗的通道，以及使屏蔽措施能發(fā)揮良好的效能。工作接地有三種方式。一是浮地。浮地是指電子設備的地線(xiàn)在電氣上與建筑物接地系統保持絕緣，這樣建筑物接地系統中的電磁干擾就不能傳導到電子設備上去，地電位的變化對設備也就無(wú)影響。二是單點(diǎn)接地�？梢员苊庑纬傻鼐�(xiàn)回路，防止通過(guò)地線(xiàn)回路的電流傳播干擾。大信號電路具有較大的工作電流，應有自己的地線(xiàn)。對于經(jīng)常起停的設備和器件，除了采取屏蔽和隔離措施外，還必須有單換的地線(xiàn)。三是多點(diǎn)接地。將電子系統中各設備的接地點(diǎn)都直接連接到距離各自最近的接地平面上，這樣可以使接地線(xiàn)的長(cháng)度最短，減小其寄生電感。

　　2.2.2安全接地

　　在發(fā)生雷擊時(shí)，強大的雷電暫態(tài)電流流過(guò)建筑物的接地系統將引起暫態(tài)電位抬高，危及設備及人身的安全。在電子設備單獨接地的地線(xiàn)入戶(hù)處用一個(gè)低壓避雷器或放電間隙與建筑物的總接地網(wǎng)連接，當建筑物遭受雷擊時(shí)，其地電位抬高導致避雷器或放電間隙放電，從而使電子設備的接地與建筑物接地網(wǎng)達到大致相等的水平。在正常情況下，避雷器或放電間隙將兩個(gè)接地分開(kāi)，有利于抗干擾，而在雷擊時(shí)能實(shí)現兩者之間的均壓，避免發(fā)生擊穿放電，危害設備安全。

　　2.3屏蔽

　　電子設備中大量采用半導體器件和集成電路，這些電子和微電子元器件是十分脆弱的，由電擊產(chǎn)生的電磁脈沖可以直接輻射到這些元件器上，也可以在電源或信號線(xiàn)上感應出暫態(tài)過(guò)電壓波，沿線(xiàn)路侵入電子設備，使電子設備工作失靈或損壞。利用屏蔽體來(lái)阻擋或衰減電磁脈沖的能量傳播是一種有效的防護措施，電子設備常用的屏蔽體有設備的金屬外殼、屏蔽室的外部金屬網(wǎng)和電纜的金屬外套等，采用屏蔽措施對于保證電子設備的正常和安全運行來(lái)說(shuō)是十分重要的。

　　2.3.1輻射屏蔽

　　在發(fā)生雷擊時(shí)，由雷電暫態(tài)電流產(chǎn)生的暫態(tài)電磁脈沖變化是很快的，能使在其附近一定范圍內的未屏蔽電子設備受到干擾和損壞�？梢怨烙嬂纂娒}沖磁場(chǎng)對計算機引起的工作失效率和元件器損壞率。為了降低雷擊時(shí)計算機的工作失效概率和元器件損壞概率，就需要對計算機采用良好的屏蔽措施。

　　2.3.2室內屏蔽措施

　　可以將房屋墻壁中的結構鋼筋在相交處電氣連接，并與金屬門(mén)窗框焊接，初步構成一個(gè)帶門(mén)窗開(kāi)口的屏蔽籠，還可以在門(mén)窗上分別加裝金屬網(wǎng)并與門(mén)窗實(shí)施有效的電氣連接，在室內沿堵四周再做一圈保護接地環(huán)，沿該接地環(huán)每隔一定距離與屏蔽籠上的結構鋼筋進(jìn)行有效的電氣連接籠。還應該將各數字設備的外殼就近與接地環(huán)連接，交流電源的保護地線(xiàn)也要與接地環(huán)連接，并保持與電源線(xiàn)平行。

　　2.3.3信號線(xiàn)和電源線(xiàn)屏蔽

　　強大的雷電電磁脈沖能夠在信號線(xiàn)或電源線(xiàn)等線(xiàn)路上感應出暫態(tài)過(guò)電壓波，過(guò)電壓波將沿線(xiàn)路傳輸，侵入線(xiàn)路所連接的電子儀器和設備。為了防止由此而造成的設備損壞，所有的信號線(xiàn)及低壓電源線(xiàn)都要采用有金屬屏蔽層的電纜，沒(méi)有屏蔽的導線(xiàn)應穿鐵管加以屏蔽。屏蔽層阻擋和衰減電磁脈沖的性能不僅與屏蔽層的材料和屏蔽層上網(wǎng)眼大小有關(guān)，而且還與屏蔽層的接地方式有關(guān)。就暫態(tài)過(guò)電壓而言，需要信號線(xiàn)或電源線(xiàn)的屏蔽層沿線(xiàn)路多點(diǎn)接地或至少應在線(xiàn)路的首、末兩端接地。

　　參考文獻：

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