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眾所周知，人們很早就開始進(jìn)行對(duì)雷電的探索和防護(hù)研究，富蘭克林通過風(fēng)箏證實(shí)閃電是電現(xiàn)象至今已經(jīng)有250多年，避雷針的發(fā)明人們才在防雷領(lǐng)域里取得一定的成功，但是隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，超大規(guī)模集成電路，精密電子設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域的大量運(yùn)用，對(duì)建筑物內(nèi)的微電子設(shè)備如何防護(hù)雷擊已引起人們的廣泛關(guān)注，并已提到議事日程。




由于超大規(guī)模集成電路由多種元器件組成，體積越來越小，運(yùn)算速度越來越快，因此受材料自身耐壓的限制，使整個(gè)器件的耐沖擊電壓水平均在很小的電壓范圍內(nèi)，而雷電在瞬間泄放時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁輻射，高達(dá)上千伏，同時(shí)泄流過程中由于地電位的不均衡會(huì)產(chǎn)生高電位差，這些因素足以使整套電子設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)癱瘓，通信中斷等，因此現(xiàn)代防雷技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，始終圍繞著如何解決在防護(hù)直擊雷的同時(shí)，預(yù)防雷擊感應(yīng)和地電位反擊的問題。



一、雷電及過電壓危害

A．
直擊雷：指雷電直接擊在建筑物構(gòu)架，因電效應(yīng)，熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等造成建筑物損壞和人員傷亡。一般防直擊雷是通過避雷裝置即接閃器，引下線構(gòu)成完整的電氣通路后將雷電泄放到大地。然而接閃器，引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)建筑物本身免受直擊雷的摧毀，但雷電會(huì)通過其它多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。


B．
雷電感應(yīng)：指雷電在雷云之間對(duì)地的放電時(shí)，并在戶外傳輸信號(hào)線路，埋地電力線，設(shè)備間連接線和電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在設(shè)備中間或終端的電子設(shè)備遭到損壞。感應(yīng)雷雖沒直擊雷猛烈，但發(fā)生機(jī)率卻比直擊雷要高，且不論雷云對(duì)地閃擊或雷云間閃擊都有可能造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)，而感應(yīng)雷則可以在一個(gè)大范圍內(nèi)多個(gè)小局部同時(shí)產(chǎn)生過壓現(xiàn)象。


C．
雷電波侵入：由于雷電電流有極大峰值陡度，在它周圍會(huì)出現(xiàn)瞬變電磁場，磁場中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢，而此瞬變電磁場，會(huì)在空間一定范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用，也可以說脈沖電磁波輻射，而這種空間電磁脈沖波（LEMP）是在三維空間范圍內(nèi)對(duì)一切電子設(shè)備產(chǎn)生作用。因瞬變產(chǎn)生的電壓很高，以至可能產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致電起火。


D．
球形雷：一種特殊的雷電現(xiàn)象，直徑在10

-20CM，最大的可達(dá)1M,存在的時(shí)間在百分之幾秒到幾分鐘，一旦遇到物體或電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸，主要沿建筑物孔洞或開著的門窗進(jìn)入，多數(shù)沿帶電體會(huì)消失。


E．
操作瞬時(shí)過電壓：當(dāng)電流在導(dǎo)體上流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場，存儲(chǔ)能量，電流量越大，導(dǎo)線越長，儲(chǔ)能越大，所以當(dāng)大型負(fù)載（特別是電感性負(fù)載）電氣設(shè)備開關(guān)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)過電壓。



 


第三章、 

雷電保護(hù)理論依據(jù)


1
直擊雷


雷電直接擊在建筑物、大地、防雷裝置或其它物體上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力。


2
雷電感應(yīng)


雷擊放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花。


3
靜電感應(yīng)


由于雷云的作用，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出與雷云符號(hào)相反的電荷，雷云主放電時(shí)，先導(dǎo)通道中的電荷迅速中和，在這些導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷得到釋放，如下就近泄入地中就會(huì)產(chǎn)生很高的電位。


4
電磁感應(yīng)


由于雷電流迅速變化在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢。


5
雷電波侵入


由于雷擊對(duì)架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備。


6
防雷裝置


由接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護(hù)器及其它連接導(dǎo)體組成的防雷設(shè)的總合。


7
外部防雷裝置


由接閃器、引下線和接地裝置組成，主要用以防護(hù)直接雷擊的防雷設(shè)施。


內(nèi)部防雷裝置


除外部防雷裝置外，所有其它附加設(shè)施工隊(duì)均為內(nèi)部防雷裝置，主要用來減小和防護(hù)雷電流在需防護(hù)空間內(nèi)所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)。