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谈弱电设备的雷电危害分析及防护

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谈弱电设备的雷电危害分析及防护 摘 要对直击雷、雷电感应、雷电浪涌进行分析,重点论述雷电浪涌对弱电设 备的危害,介绍电涌保护器原理和选择要求。 关键词雷电浪涌;电涌保护器 今年以来 ,兴安盟气象灾害频繁 , 特别是汛期形势严峻 ,雷电灾害和局部暴雨 引发的的洪水等次生灾害较历年明显增多。 兴安盟气象局十分重视气象防灾减灾 工作,组织开展了灾害性天气预测预警技术方法研究 , 努力提高预报准确率 , 利用 各种信息传播手段, 提高气象灾害预警信息时效 , 扩大气象灾害预警信息覆盖面 , 积极采取多种形式,加强气象灾害防御科普知识宣传,广泛引起社会各界和公众的 高度重视,最大程度减轻气象灾害和极端天气气候事件造成的损失,确保人民生命 财产安全。 1 对雷电的认识 雷电是一种常见的大气放电现象。 当地面含水蒸汽的空气受热不断地上升到 高空,形成积雨云,在上升的过程,由于气流的摩擦以及地球磁场的作用 ,云的不同 部位聚集着大量的正或负电荷,形成雷雨云,而地面因受到*地面雷雨云的电荷感 应,也会带上与云底极性相反的电荷。当雷云电场达到一定强度时,就会击穿空气, 形成一条狭窄的放电通道,发出耀眼的强光—闪电,而闪电通道上的高温会使空气 急剧膨胀,从而产生冲击波—雷声。 2010 年 6 月 3 日受局地对流云团影响,乌兰浩特市部分地区出现了雷阵雨。 卫东办事处明星村发生雷暴天气,下午 16:20 时左右雷击导致一人死亡,无其他财 产损失。6 月 3 日下午 15:00—15:30 时之间兴安盟气象台、乌兰浩特市气象局均 发布了短时天气预报,内容为“预计 2 小时之内乌兰浩特市周边地区将出现雷雨天 气, 请注意防御 ”的短信气象服务。再次提醒各单位要高度重视强对流天气的监 测、短时预报和预警工作,以对人民群众生命财产高度负责的精神做好气象保障 服务,同时多渠道、多手段的开展气象灾害防御的科普宣传工作,提高广大公众防 灾避险能力。 随着科学技术进步,微电子技术的不断发展,用微电子器件组成的弱电设备在 日常生产生活中广泛得到应用,人们在受益于弱电设备的极大方便的同时,也受到 其一旦损坏就损失巨大的困扰。 一般弱电设备是指国家规定的安全电压等级内用 电设备和载有语音、图像、数据等信息的信息设备。主要有现代计算机、现代通 信、现代自动控制和现代图像显示、综合布线、系统集成等现代信息设备以及其 他现代高新技术设备。实际中,在规划设计电子系统的同时,往往对其防雷未加考 虑或考虑不够,一旦雷击,设备损坏是必然的,甚至使整个系统瘫痪,造成无可挽回 的损失。尽管有些采取了简单的防雷接地措施,但还有因雷击使弱电设备损坏或 数据丢失。 2 雷电危害 现代化的城市中高层建筑日益增多,造成雷电场击穿空气的距离缩短。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 ,局地电磁 场发生奇变 ,特别是弱电产品普遍绝缘强度低 ,过电压耐受力差 ,容易遭受雷电侵 袭,从某种意义上说,科技越发达,雷击对人们的威胁就越大。由于雷电释放的能量 相当大,产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的雷云电场和强烈 的电磁辐射等物理效应给弱电设备带来了多种危害。雷电危害可分成直击雷、雷 电感应和雷电磁波侵入三种。通过各种有效的办法可将雷害的程度降到最低。 2.1 直击雷 雷电直接击在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。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可以 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之外,它还会危及与 其机械和电气连接的金属设施或用电设备,对金属设施或用电设备的机械结构和 电气结构产生破坏作用,并可危及有关操作和使用人员的安全。雷电流从导线传 递到用电设备,将出现一个强大的雷电冲击波及其反射分量。 2.2 雷电感应 雷电感应是雷云之间或雷云对地放电时,或强雷云电场经过上空时,在附*的 传输信号线路、电力线路、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备。雷电感应的 电流变化梯度很大,会产生强大的交变电磁场,使得周围的金属构件产生感应电流, 并可能向周围物体放电,如附*有可燃物就会引发火灾和爆炸,而感应到正在连接 弱电设备的导线上就会损坏设备或数据。雷电感应虽然没有直接雷击猛烈,但其 发生的几率比直击雷高得多。 2.3 雷电浪涌 雷电浪涌是*年来由于弱电设备的不断应用而引起人们极大重视的一种雷 电危害形式。 是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应或被击中的电流浪涌引 起的,是最常见的电子设备危害。一方面由于电子设备内部结构高度集成化,从而 造成设备耐压、耐过电流的水*下降,另一方面由于信号来源路径增多,浪涌电压 可以从多途径窜入弱电设备。浪涌的主要形式是电源浪涌、信号浪涌。从浪涌源 可分为雷击浪涌、静电浪涌、操作浪涌和其它电磁干扰浪涌。 3 电涌保护器 电涌保护器至少应包含一个非线性电压限制元件,用于限制暂态过电压和分 流浪涌电流的装置。 电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电 压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被 保护的设备或系统不受冲击而损坏。 4 选择浪涌保护器(SPD) 4.1 电源浪涌保护器 选择电源过电压保护器 (浪涌保护器)时必须考虑供电电压的不稳定性 ,低压 电源接地形式,标称导通电压 Un(动作电压)、最大持续运行电压(额定电压)Uc、 额定通流容量 In、最大通流容量 Imax(或冲击电流 Iimp)、残压 Ures(或电压保护 水* Up)、响应时间 tA 等参数根据具体情况进行选用。一般经过Ⅰ、Ⅱ类试验 的 SPD 可用于第一级,Ⅱ、Ⅲ类试验的 SPD 可用于安装在靠*设备处,并考虑各 级 SPD 之间的能量配合,SPD 连接线尽可能短且直。即最大限度地消除雷电流通 过时在 SPD 两端接线上的寄生电阻电感产生的电压降 ,应尽量采用凯文接线方 式。 4.2 信号浪涌保护器 信号系统部分的浪涌防护,



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