雷電對電子設備的危害分析與防護

 隨著現(xiàn)代電子技術急速發(fā)展，電子設備在生活各方面有著廣泛運用，人們對其依賴性越來越高，電子設備的安全防護變得*了，本文將討論電子設備對雷電的防護措施。

    一般設備中對雷電的防護未加以重視，然而雷電可以對電子設備造成毀滅性破壞，此過程中甚至會對人身構成威脅。一旦雷電侵入到電子系統(tǒng)中，由于雷電電流峰值非常大，電流經線路都立即上升到很高的電位（相對于大地零電位而言），因此，對于周圍大地零電的電子電氣設備和人可能產生旁側閃爍，極容導致起設備損壞和人身事故。

1  電子設備的雷電危害主要原因分析

1．１  雷電入侵的主要途徑

    雷電入侵主要有三種途徑：①直擊雷直接擊中金屬導線。高壓電以波的形式向導線兩邊傳播而進入室內，瞬間的高電生的高電壓會對電子設備和人體造成極大地破壞；②來自感應雷的高電壓脈沖。由于雷云之間迅速放電或雷云對大地放電形成的電磁感應和靜電感應，可能在各種電線中感生數千伏甚至數十千伏的高壓電，它們以波的形式沿著導線傳播進入室內；③直擊雷通過接地網入地入侵。直擊雷通過接地網入地時在地網上可能會產生數十至數百千伏的高電壓，通過電力系統(tǒng)的零線、保安接地線和電子設備的地線以波的形式傳入室內，從而對室內的電子設備造成嚴重危害。

1．２  雷電對電子設備影響

    雷電會對電子設備產生不同程度的影響，比較輕微的影響如雷電產生的電磁波對通信信號的影響造成信號的信噪比降低，使通信質量的變差，這種影響是短暫的，不會對電子設備造成破壞。還有一種是對電子毀滅性的破壞。由于現(xiàn)代電子產品中大量運用半導體器件，ＩＣ芯片也得到廣泛運用，它們對電壓都有比較嚴格的要求，如ＩＣ芯片工作電壓一般在２~１０Ｖ，超過一定電壓就會被擊穿或者燒毀，造成不可恢復性破壞。由于雷電一旦入侵到電子設備中，就極可能產生上千伏的電壓，遠遠高于一般器件的額定電壓，會對電子器件造成毀滅性破壞。

2  電子設備防雷措施 

2．１  外部防護

    雷電的外部防護通常為對電子設備周圍建筑以及傳入線路進行雷電防護，從而減少雷電入侵到室內的可能性。建筑的防雷措施一般有避雷針、屏蔽網、分流、均衡電位、接地等方法。

    利用屏蔽網來防雷，主要是屏蔽雷電電磁波的干擾，減小雷電對室內電器的影響。通常是將網狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網絡之間的電氣連接，使其形成較理想的“法拉第籠”式避雷器。防雷網與建筑物鋼筋混凝土相結合，已成為國內外*的經濟可靠的防雷方式，因此在設計、施工時都應預留從各層樓板、梁、柱內鋼筋焊出接頭，以便與室內外接地線相連。

    均衡電位在此是指讓各防雷設施導線電位盡量均衡，避免出現(xiàn)大的電位梯度，保證網格的電位均勻性，從而避免同一電子設備的不同位置由于雷電導致大的電位差，保證設備不受雷電的干擾。相關內容可參照國家強制性標準ＧＢ５００５４。

    接地是防雷中zui常用的一種方法，它通過一組低電阻導線將雷電迅速傳遞到地表，使雷電在建筑物分布電壓減小。接地一般分為分散接地和聯(lián)合接地。分散接地就是將建筑的防雷接地、電源系統(tǒng)接地、電子設備的各類接地以及其他設備的接地分別接入相互分離的接地系統(tǒng)?，F(xiàn)在地線系統(tǒng)不斷增多，地線間潛在的耦合也越來越難估算，影響往往也難以避免，分散接地容易引起的干擾也越來越嚴重。聯(lián)合接地是指將電器保護接地、工作接地、防雷接地統(tǒng)一與電子設備所在建筑物地基下鋪設的接地網連接。此方式可以避免耦合影響或電位差，現(xiàn)在普遍采用此方式。

2．２  內部防護

    內部防雷主要由屏蔽網、等電位連接、各種電涌保護器、合理布線、接地裝置等組成。其目的是防止雷電感應及雷電磁輻射。此處屏蔽網是為了防止感應雷電波侵入和雷電電磁感應，由于這種入侵可以不通過外電路，由空間中電磁場使電子設備受到影響，屏蔽網相當于一道防護網，減小這種影響，將其引到外部防護網進行接地。

    等電位連接就是對所有正常情況下不帶電的導體進行電氣連接并將其接地。其目的是在需要保護的系統(tǒng)所處的區(qū)域內部，減少導電部件間的電位差，其原理與外部防護中均衡電位類似。

    電涌保護器的目的是對雷電通道進行雷擊電磁脈沖的防護，主要有信號傳輸通道的防護和電源通道的防護。信號傳輸通道的防護根據不同的雷電防護分區(qū)、不同的雷電防護等級、不同的系統(tǒng)類型、系統(tǒng)結構、設備配置、工作頻率、工作電壓、傳輸速率及阻抗，按照有關技術規(guī)范，選擇與之相適應的電涌保護器。電源通道的防護應根據不同的雷電防護分區(qū)、不同的雷電防護等級、按照有關技術規(guī)范作出合理的防護方案進行層層防護，并遵照以下原則：多級防護原則；絕緣配合原則；能量配合原則；區(qū)別不同的接地制式原則。

    合理布線可以防止弱、強電線纜的相互干擾，還可以防止形成大的感應回路，并且合理的布局布線可以減小各點到接地點的電阻，有利于對雷電的防護，布線應從整體上進行把握，按ＧＢ／Ｔ５０３１１規(guī)范進行合理布線。

    接地是釋放直擊雷、雷電電磁干擾能量的zui有效的途徑之一，為了人身和電子電器設備的安全，各電子設備必須接地，使雷電流通過低阻抗接地系統(tǒng)向大地泄放雷電能量，從而使人身、設備得到保護。接地分為機器邏輯地、屏蔽接地、信號回路接地、防爆系統(tǒng)中還有本安接地等。它們不但是設備正常工作的需要，也起到防雷作用。

3  結語

    雷電是一種自然現(xiàn)象，對電子設備會產生影響，嚴重的影響會使電子設備*破壞。本文介紹了雷電對電子設備危害的主要原因和相關防止措施，但各種防護措施都是設法降低雷電的危害，不能夠*消除其危害。在發(fā)生雷電天氣還是應該減少或避免使用電子設備，特別是與外界連接的電器，如電腦、電視、等，以減少不必要的危險。