電子信息時代防雷技術(shù)
20世紀70年代后，由于電子信息、航天技術(shù)的發(fā)展，半導體集成技術(shù)和微電子技術(shù)的普遍應(yīng)用，導致雷電的電磁干擾、閃電脈沖的危害越來越嚴重。因此，防雷技術(shù)逐漸由電氣時代向電子信息時代邁進。電子信息時代防雷的主要目的表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)防止雷電直接擊在建構(gòu)物上產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)危害。
(2)防止雷電以金屬導線或金屬管道為通道，以雷電波的形式侵入建構(gòu)物內(nèi)，危害室內(nèi)人身安全和毀壞設(shè)備。
(3)防止因雷雨云閃電時，強大的脈沖電流使云中電荷與地面中和，從而引起靜電場的強烈變化，導致附近導體上感應(yīng)出與先導通道符號相反電荷產(chǎn)生的高電位對電子設(shè)備和易燃易爆場所的危害。
(4)防止雷電的電磁場感應(yīng)危害，當雷電流在微秒級時間內(nèi)，從零變化到幾十千安，在其周圍空間中產(chǎn)生瞬變的強電磁場，線路上感應(yīng)電動勢會造成危害；同時閃電可輻射從頻率為幾赫茲的極低頻率直到幾千兆赫茲的特高頻率，當被保護物距離雷電較近時，主要受靜電感應(yīng)影響；當被保護場距離雷電較遠時，主要受電磁輻射的影響，輕則干擾信號線、天線等無線電通信，重則損壞儀器設(shè)備、引起易燃易爆場所產(chǎn)生火花，甚至發(fā)生爆炸。
電子信息時代的防雷方法主要有對雷電流進行分流、泄流和阻斷雷電波入侵，以及對保護設(shè)備進行屏蔽、等電位等防雷技術(shù)及其綜合應(yīng)用。
人類還不可能完全控制雷電，但是經(jīng)過長期的摸索與實踐，已積累了很多有關(guān)防雷的知識和經(jīng)驗，形成了一系列對防雷行之有效的方法和技術(shù)，這些方法和技術(shù)對各行各業(yè)行之有效地預(yù)防雷電災(zāi)害具有普遍的指導意義。
1.接閃
接閃是指在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電(直接雷擊)不能任意選擇放電通道，而只能按照人們事先設(shè)計的防雷系統(tǒng)及規(guī)定通道將能量泄放到大地中去。用來接閃的裝置稱為接閃器。在國家標準《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中說明：接閃竿、接閃帶(線)、接閃網(wǎng)是直接接受雷擊的裝置，統(tǒng)稱為接閃器。
在建筑物外部防雷中，通過接閃器接閃后，強雷電流通過規(guī)定通道泄入地面，可有效防止雷電流對建筑物自身的損毀；同時，在接閃后泄流的過程中，要注意防雷電感應(yīng)。外部屏蔽可阻止雷電流產(chǎn)生的強烈電磁場對處在相鄰位置的人或物造成傷害。雷電感應(yīng)還會對建筑物內(nèi)部的電子、電氣設(shè)備及人身造成損害，因此，要在電子和電氣設(shè)備線路前加裝電涌保護器，防止瞬態(tài)過電壓沿線路擊毀設(shè)備。
到了20世紀，人們開始認識到雷電感應(yīng)的危害。1914年，德國人W. Peterson提出了接地避雷線(接閃線)防雷的理論;后來美國人F. W. Peek 和W. W. Lewis 也認識到對電力線路的威脅不僅來自雷電直擊，還有雷電感應(yīng)。直到20世紀30年代后期，人類才取得共識：對應(yīng)100kV 以上的供電線路，避雷線是防避直擊雷的基本保護措施，其功能類同接閃竿。
接閃帶是指在平頂房屋頂四周女兒墻或坡頂屋的屋脊、屋檐上裝上金屬帶作為接閃器，并把它與大地進行良好的連接即可得到較好的避雷效果。
接閃網(wǎng)是指利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋網(wǎng)進行雷電保護，必要時可以添加輔助的接閃網(wǎng)，因此，接閃網(wǎng)又稱暗裝接閃網(wǎng)。
2.均壓
接閃裝置在捕獲雷電時，引下線立即升至高電位，會對防雷裝置周圍尚處于低電位的導體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，使其電位升高，進而對人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險；最簡單的辦法是采用均壓環(huán)：將處于低電位的導體等電位連接起來，一直到接地裝置。如果金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備與防雷系統(tǒng)的導體，特別是接閃裝置的距離達不到規(guī)定的安全要求時，則應(yīng)該用導線把它們與防雷裝置進行等電位連接。這樣在閃電電流通過時，可保證導電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。
3.接地
防雷接地就是讓已經(jīng)進入防雷裝置的閃電能量泄放入大地。良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。20世紀90年代之前，通信導航裝備以電子管器件為主，采用模擬通信方式，模擬通信對干擾特別敏感。為了抗干擾，通信導航裝備都采取電源與通信接地分開的辦法。現(xiàn)在，防雷工程領(lǐng)域不提倡單獨接地。在IEC標準和ITU 相關(guān)標準中都不提倡單獨接地，美國標準IEEE Std1100—1992 也不建議采用任何一種所謂分開的、獨立的、計算機的、電子的或其他大地接地體作為設(shè)備接地導體的一個連接點。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，如果接地不好，所有防雷措施的防雷效果將都不能發(fā)揮出來。
4.分流
分流就是在一切從室外來的線路(包括電力電源線、電話線、信號線、天線的饋線等)與接地線之間并聯(lián)電涌保護器。當線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些線路進入室內(nèi)或設(shè)備時，電涌保護器的電阻突然降到低值，近于短路，將雷電流分流入地。
采用分流這一防雷措施時，應(yīng)特別注意電涌保護器性能參數(shù)的選擇，因為附加設(shè)施的安裝會影響防雷裝置的性能。例如，信號電涌保護器的接入應(yīng)不影響系統(tǒng)的傳輸速率；天饋電涌保護器在通帶內(nèi)的損耗要盡量小；若使用在定向設(shè)備上，要求不能導致定位誤差。
5.屏蔽
屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導體把需要保護的對象遮擋起來，阻隔閃電電磁場從空間入侵。
浪涌保護是指在雷雨天為應(yīng)對雷電流擊中輸電線路而形成的過電壓在線路傳播時，可通過電涌保護器中的非線性元件將瞬態(tài)過電壓限制住，并將電涌電流分別泄入大地，從而使電子和電氣設(shè)備得以保護。
7.躲避
躲避是指雷雨來臨時，關(guān)掉運作的設(shè)備，截斷電流進線，將天線及饋線連接到接地裝置。成功的躲避需要一套可靠的雷電探測預(yù)警系統(tǒng)，選址應(yīng)避開容易落雷的特殊地點。
以上防雷方法，必須根據(jù)當?shù)亻W電的規(guī)律，靈活選用。
歡迎繼續(xù)了解更多防雷信息
