电子设备的防雷与接地技术探析

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  1.雷击的方式
  目前,按照防雷理论划分可将雷击分为感应雷击和直接雷击两种。感应雷击是指在弱电设备中所发生的雷击事故,它的破坏程度主要有以下几方面:
  (1)随着雷电流所形成的电磁场的变化,周围的导体在通过电磁感应时,会产生过压现象,因此感应电压顺着导线进行传导,这样就毁坏了与之相连接的电子设备。
  (2)因为雷电所引发的电荷分布不匀,在通过静电感应时,会发生局部过压现象,从而导致电子设备被损害。
  (3)电子设备的电位由于受到雷击会变得不均,因而造成高电位的反击,进而损害了电子设备。
  直接雷击是最为常见的一种雷击方式,即雷电直接击在物体上,进而引发热效应、电效应,并导致机械力破坏的一种雷击反应。
  目前,在如何防护直接雷击的问题上,除了采用在建筑物上安装避雷针和避雷带外,也可以选择将高低压避雷器装置安装在强电系统中等。
  2.电子设备的防雷与接地技术的改进应用
  导致当前电子设备雷电防护水平较低,频繁遭受雷击的主要原因是由于传统防雷设计和措施存在一定的片面性和落后性。下面就该问题提出几点建议。
  (1)有电子设备的建筑物具有足够的防范措施
  电子设备自身并不具备防御直接雷击的能力,将电子设备放置在传统富兰克林避雷针的伞形保护范围内也无法完全避免雷击。依据雷闪数学模型可知:
  当有比还小的雷电流可能对被保护物的空间形成雷击时,只有雷先导头部电压完全满足击穿地面目标间间隙的时候,地面物体才能对雷先导的定向产生影响。如果雷电流低于某一数值时,雷闪很可能会不受接闪器影响而对被保护物形成雷击,这表明即使将电子设备置于富兰克林避雷针的保护范围内,也存在被雷击的可能,甚至会将高电位引进建筑物内。
  因此,必须采取一些较为特殊的防雷措施,比如当雷电场强度较强时,可诱导避雷设备尖端同雷云电荷产生雷闪,同时引导雷电流流向大地,这样能够确保建筑物不出现侧闪和带电现象,从而保护建筑物内的电子设备,该模型在很多通信传递系统中都取得了良好的防雷效果。
  防雷措施是否有效同接地装置有直接关系,为了确保电子设备的接地能够同其它接地间产生最小电位差,避免电子设备因遭到接地线的反击电压而损坏,必须将室内电子设备的接地线同建筑物底层接地汇流总排相连接,同时对建筑物的整体接地系统进行测验,无法满足设备要求的只有在整改合格后方可投入使用。
  (2)电子设备及所有连接线有良好的过电压保护装置
  在发生雷电时,一定范围内的导体会因电磁场的感应而形成过电压,线路自身在进行能量转化或传递期间也会形成过电压。微秒至毫秒级的浪涌及瞬间现象是过电压的具体表现,它们具有极快的速度和较大幅值,当浪涌的冲击能量高于电子设备的最大承受极限时,就会对电子设备造成破坏。
  事实上,七成以上的雷害事故都是由于高电压沿低压架空线路传入而引发的。因此必须将过电压保护器,即避雷器安装在电子设备线路的控制线、通讯线及电力线的入口及连接处。
  (3)电子设备的接地能为所有的过电流提供最畅通的泄流通道
  有关分开安装接地体的任何决定,不管在何种情况下,都应考虑跨在接地系统间的电压是否低于危险限值,通常情况下,对于电子设备必须单独设置的接地与防雷、电源接地间的间距来说,很多规范都定为20 m,事实表明,并不是所有时间、所有地区不同接地系统间20 m的距离都是安全的,而且,很多工程是很难做到让电子设备单独设置的接地需要与防雷接地之间能保持20 m的静距离。
  通过在不同接地系统间连接地电位均衡器,既可以确保两个接地系统间在发生雷击或发生故障时达到最小的电位差,避免电子设备由于地电位的反击而遭到破坏,也可以将电子设备的干扰降到最小。其中,直流击穿电压、导通压降、电容量等是地电位均衡器的主要性能指标。
  3.结束语
  对于电子设备防雷和接地技术来说,它不仅具有较高的科技含量,而且技术应用较为复杂。在进行设计时要及时掌握该行业的最新标准,严格按照国家行业标准执行,在此基础上参照并引进国际电工委员会的有关防雷技术标准,并选用质量有保障的安全专用产品,不断提升设计施工水平,另外,还应依照安全保护进行等级划分,以不断满足防雷击、防电磁干扰及等电位连接接地的需要,从而达到安全防护的目的。
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