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众所周知，人们很早就开始进行对雷电的探索和防护研究，富兰克林通过风筝证实闪电是电现象至今已经有250多年，避雷针的发明人们才在防雷领域里取得一定的成功，但是随着现代电子技术的不断发展，超大规模集成电路，精密电子设备及互联网在各个领域的大量运用，对建筑物内的微电子设备如何防护雷击已引起人们的广泛关注，并已提到议事日程。




由于超大规模集成电路由多种元器件组成，体积越来越小，运算速度越来越快，因此受材料自身耐压的限制，使整个器件的耐冲击电压水平均在很小的电压范围内，而雷电在瞬间泄放时会产生强大的电磁辐射，高达上千伏，同时泄流过程中由于地电位的不均衡会产生高电位差，这些因素足以使整套电子设备及网络瘫痪，通信中断等，因此现代防雷技术的发展和进步，始终围绕着如何解决在防护直击雷的同时，预防雷击感应和地电位反击的问题。



一、雷电及过电压危害

A．
直击雷：指雷电直接击在建筑物构架，因电效应，热效应和机械效应等造成建筑物损坏和人员伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器，引下线构成完整的电气通路后将雷电泄放到大地。然而接闪器，引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的摧毁，但雷电会通过其它多种形式及途径破坏电子设备。


B．
雷电感应：指雷电在雷云之间对地的放电时，并在户外传输信号线路，埋地电力线，设备间连接线和电磁感应并侵入设备，使串联在设备中间或终端的电子设备遭到损坏。感应雷虽没直击雷猛烈，但发生机率却比直击雷要高，且不论雷云对地闪击或雷云间闪击都有可能造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而感应雷则可以在一个大范围内多个小局部同时产生过压现象。


C．
雷电波侵入：由于雷电电流有极大峰值陡度，在它周围会出现瞬变电磁场，磁场中的导体会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，会在空间一定范围内产生电磁作用，也可以说脉冲电磁波辐射，而这种空间电磁脉冲波（LEMP）是在三维空间范围内对一切电子设备产生作用。因瞬变产生的电压很高，以至可能产生电火花，导致电起火。


D．
球形雷：一种特殊的雷电现象，直径在10

-20CM，最大的可达1M,存在的时间在百分之几秒到几分钟，一旦遇到物体或电子设备会产生燃烧或爆炸，主要沿建筑物孔洞或开着的门窗进入，多数沿带电体会消失。


E．
操作瞬时过电压：当电流在导体上流动时，会产生磁场，存储能量，电流量越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时过电压。



 


第三章、 

雷电保护理论依据


1
直击雷


雷电直接击在建筑物、大地、防雷装置或其它物体上，产生电效应、热效应和机械力。


2
雷电感应


雷击放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花。


3
静电感应


由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，在这些导体上的感应电荷得到释放，如下就近泄入地中就会产生很高的电位。


4
电磁感应


由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。


5
雷电波侵入


由于雷击对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。


6
防雷装置


由接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体组成的防雷设的总合。


7
外部防雷装置


由接闪器、引下线和接地装置组成，主要用以防护直接雷击的防雷设施。


内部防雷装置


除外部防雷装置外，所有其它附加设施工队均为内部防雷装置，主要用来减小和防护雷电流在需防护空间内所产生的电磁效应。