談電子設(shè)備的防雷問題論文
摘 要：隨著科技的進(jìn)步與電子設(shè)備在日常生產(chǎn)與生活中的廣泛應(yīng)用，電子設(shè)備的防雷問題也成為日常工作中應(yīng)當(dāng)注意的重點(diǎn)問題。
關(guān)鍵詞：電子設(shè)備；防雷；危害
隨著社會的發(fā)展，電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，而雷電對電氣電子設(shè)備的危害也日趨明顯。
1 雷電對電子設(shè)備的危害
1.1 直擊雷對電子設(shè)備的危害
雖然電子設(shè)備多數(shù)都安裝在建筑物內(nèi)，但電子設(shè)備的電源線路，天線，通信線路(如光纜，電話線等)都有被雷電直擊的可能。雷電直擊供電線路侵入到電子設(shè)備系統(tǒng)供電部分，會產(chǎn)生過電流與過電壓，造成網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的UPS電源損壞、斷電，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓;直擊天線，沿饋線進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，損壞通信接口、接收系統(tǒng)、室內(nèi)單元、路由器等網(wǎng)絡(luò)主要通信設(shè)備;直擊網(wǎng)絡(luò)通信有線線路產(chǎn)生猛烈的沖擊波，強(qiáng)大的機(jī)械力，熾熱的高溫使通信線路損壞。過電壓過電流通過通信線路侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，造成前端設(shè)備的損壞。
1.2 感應(yīng)雷對電子設(shè)備的危害
感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時(shí)，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒有直擊雷猛烈，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(shè)備的危害
閃電電流及閃電高頻電磁場所形成的閃電電磁脈沖(LEMP)，在電子設(shè)備中產(chǎn)生過電壓和過電流，即“浪涌”。這種雷電“浪涌”釋放出巨大的能量以及高壓，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化，耐壓、耐過電流的水平都不高的電子設(shè)備可造成致命傷害。
2 電子設(shè)備防雷的具體措施
2.1均壓
當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，在雷電暫態(tài)電流所經(jīng)過的路徑上將會產(chǎn)生暫態(tài)電位升高，使該路徑與周圍的金屬物體之間形成暫態(tài)電位差，如果這種暫態(tài)電位差超過了兩者之間的絕緣耐受強(qiáng)度，就會導(dǎo)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(shè)備，也能產(chǎn)生電磁脈沖，干擾電子設(shè)備的正常運(yùn)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(nèi)的各種金屬構(gòu)件進(jìn)行等電位連接，形成一個(gè)電氣上連續(xù)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(gòu)件之間出現(xiàn)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。一般來說對于進(jìn)入室內(nèi)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(dǎo)線上的保護(hù)元件或保護(hù)裝置實(shí)際上起著暫態(tài)均壓的作用，當(dāng)雷電暫態(tài)過電壓波沿電源線或信號線侵入室內(nèi)時(shí)，這些保護(hù)元件和裝置的動作限壓，使得電源線或信號線與其附近金屬管道之間不會出現(xiàn)較大的暫態(tài)電位差。
2.2接地
2.2.1工作接地
電子設(shè)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(zhǔn)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(shè)備的地線在電氣上與建筑物接地系統(tǒng)保持絕緣，這樣建筑物接地系統(tǒng)中的電磁干擾就不能傳導(dǎo)到電子設(shè)備上去，地電位的變化對設(shè)備也就無影響。二是單點(diǎn)接地�？梢员苊庑纬傻鼐�回路，防止通過地線回路的電流傳播干擾。大信號電路具有較大的工作電流，應(yīng)有自己的地線。對于經(jīng)常起停的設(shè)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。三是多點(diǎn)接地。將電子系統(tǒng)中各設(shè)備的接地點(diǎn)都直接連接到距離各自最近的接地平面上，這樣可以使接地線的長度最短，減小其寄生電感。
2.2.2安全接地
在發(fā)生雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電暫態(tài)電流流過建筑物的接地系統(tǒng)將引起暫態(tài)電位抬高，危及設(shè)備及人身的安全。在電子設(shè)備單獨(dú)接地的地線入戶處用一個(gè)低壓避雷器或放電間隙與建筑物的總接地網(wǎng)連接，當(dāng)建筑物遭受雷擊時(shí)，其地電位抬高導(dǎo)致避雷器或放電間隙放電，從而使電子設(shè)備的接地與建筑物接地網(wǎng)達(dá)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，有利于抗干擾，而在雷擊時(shí)能實(shí)現(xiàn)兩者之間的均壓，避免發(fā)生擊穿放電，危害設(shè)備安全。
2.3屏蔽
電子設(shè)備中大量采用半導(dǎo)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上感應(yīng)出暫態(tài)過電壓波，沿線路侵入電子設(shè)備，使電子設(shè)備工作失靈或損壞。利用屏蔽體來阻擋或衰減電磁脈沖的能量傳播是一種有效的防護(hù)措施，電子設(shè)備常用的屏蔽體有設(shè)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(shè)備的正常和安全運(yùn)行來說是十分重要的。
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(nèi)的未屏蔽電子設(shè)備受到干擾和損壞�？梢怨烙�(jì)雷電脈沖磁場對計(jì)算機(jī)引起的工作失效率和元件器損壞率。為了降低雷擊時(shí)計(jì)算機(jī)的工作失效概率和元器件損壞概率，就需要對計(jì)算機(jī)采用良好的屏蔽措施。
2.3.2室內(nèi)屏蔽措施
可以將房屋墻壁中的結(jié)構(gòu)鋼筋在相交處電氣連接，并與金屬門窗框焊接，初步構(gòu)成一個(gè)帶門窗開口的屏蔽籠，還可以在門窗上分別加裝金屬網(wǎng)并與門窗實(shí)施有效的電氣連接，在室內(nèi)沿堵四周再做一圈保護(hù)接地環(huán)，沿該接地環(huán)每隔一定距離與屏蔽籠上的結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行有效的電氣連接籠。還應(yīng)該將各數(shù)字設(shè)備的外殼就近與接地環(huán)連接，交流電源的保護(hù)地線也要與接地環(huán)連接，并保持與電源線平行。
2.3.3信號線和電源線屏蔽
強(qiáng)大的雷電電磁脈沖能夠在信號線或電源線等線路上感應(yīng)出暫態(tài)過電壓波，過電壓波將沿線路傳輸，侵入線路所連接的電子儀器和設(shè)備。為了防止由此而造成的設(shè)備損壞，所有的信號線及低壓電源線都要采用有金屬屏蔽層的電纜，沒有屏蔽的導(dǎo)線應(yīng)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)過電壓而言，需要信號線或電源線的屏蔽層沿線路多點(diǎn)接地或至少應(yīng)在線路的首、末兩端接地。
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