弱电设备雷击危害与防雷措施

弱电设备雷击危害与防雷措施

1、雷电的形成 

雷电是一种常见的大气放电现象。在夏天，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影响，云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的电荷感应，也会带上与云底相反极性的电荷。

当云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，就会把空气击穿，打开一条狭窄的通道强行放电，发出耀眼的强光，这就是闪电，而闪电通道道上的高温会使空气急剧膨胀，从而产生冲击波，这种强烈的冲击波活动形成了雷声。

由于雷电释放的能量相当大，它所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们带来了多种危害。

2、雷电的危害

广西梧州市属于雷雨多发地区，据有关资料统计，雷雨日每年大约为97.5天。今年进入雷雨季节以来，我局陆续发生过多起雷击引起弱电设备损坏的事故。

三云变电站光纤设备数据板232接口损坏，连接此接口的DISA系统保护管理机接口损坏。原因是光纤传输设备的电源直接使用220V的站用电，而没有任何隔离设备，容易受到雷电波的冲击。

某公司局域网交换机损坏2个接口，连接该公司局域网交换机的电业局交换机也损坏了一个接口;该公司设计室网络集线器及多台计算机的网卡损坏，与工程公司及输配电中心共用的网络集线器损坏。原因是连接这两个公司的网络线都在室外，线路较长，且无防雷措施，容易受到感应雷电的干扰。

旺步变电站故障录波系统由于雷击电话线烧坏MODEM接口，然后导致录波用的计算机主板及数据采样板损坏。

3、雷电的分类

雷电通常分为:直击雷、感应雷及浪涌三种。

3.1直击雷

直击雷是指雷云直接对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，如电力线，电话线等。雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。雷电击中人体、建筑物或设备时，强大的雷电流转变成热能，导致人员伤亡、建筑物破坏,以及设备毁坏等。

3.2感应雷

感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时，由于电磁感应而在传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生感应电压，使连接在线路中电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直接雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。

感应雷可分为以下两类:

3.2.1静电感应雷

带有大量负电荷的雷云所产生的电场会在架空线路上感生出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或对云间放电时，云与大地间的电场消失（严格说是大大减弱），那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，电荷来不及立即流散，在电势能的作用下，产生对地很高的静电感应过电压，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击，从而对电器设备产生不同程度的影响。

3.2.2电磁感应雷

雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上（由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了），对用电设备造成极大危害。

3.3浪涌

雷电浪涌是近年来由于微电子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，同时其防护方式也不断完善。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。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、耐过电流的水平下降，对雷电（包括感应雷及操作过电压浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入微电子设备。

我们就这电源浪涌和信号系统浪涌两方面分别讨论其对弱电设备的危害。

3.3.1电源浪涌

电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌。电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网线路传输，经过变电站等衰减，到你的微电子设备时可能仍然有上千伏，这个高压很短只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁微电子设备，但是对于微电子设备内部的半导体元件却有很大的损害，随着这些损害的加深微电子设备也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成的重要数据的丢失。

3.3.2信号系统浪涌

信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体（如传输线）受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。

4、防雷技术中的五个环节

雷电保护的整体概念　

《电网通信及自动化防雷接地技术规程》中指出:防雷技术措施必须同时包括接地、均压、屏蔽、限幅、隔离五个环节。以下就这五个环节进行理论探讨。

4.1接地

电子设备的系统工作接地是为了使电子设备以及与之相连的仪器仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为逻辑接地、信号接地、保护接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。

在一个系统中安装有大量的电子设备,这些设备分属于不同的专系统,由于这些设备工作频率、抗干扰能力和功能等都不相同,对接地的要求也不同。在实际工程设计和施工中,电子设备的信号接地、逻辑接地、防静电接地、屏蔽接地和保护接地,一般合用一个接地极,其接地电阻不大于4Ω;当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时，其接地电阻不大于1Ω。屏蔽接地如单独设置,则接地电阻一般为300Ω。

对抗干扰能力差的设备,其接地应与防雷接地分开,两者相互距离宜在20m以内,对抗干扰能力较强的电子设备，两者的距离可酌情减少,但不宜低于5m。当电子设备接地和防雷接地采用共同接地装置时,两者避免雷击时遭受反击和保证设备安全，应采用埋地铠装电缆供电。电缆屏蔽层必须接地,为避免产生干扰电流,对信号电缆和1MHz及以下低频电缆应一点接地;对1MHz以上电缆,为保证屏蔽层为地电位,应采用多点接地。电工之家