論電子信息系統(tǒng)的雷電防護工程技術-文庫吧
2025-06-13 21:45 本頁面
【正文】 雷電災害是十種最嚴重的自然災害之一。全球每天約發(fā)生800萬次雷電，每年因雷擊造成的人員傷亡、財產損失不計其數。導致火災、爆炸、信息系統(tǒng)癱瘓等事故頻繁發(fā)生。從衛(wèi)星、通信、導航、計算機網絡系統(tǒng)、通信指揮系統(tǒng)和有室外天饋設備的系統(tǒng)更是雷電的重災區(qū)。從某種意義上說，科技越發(fā)達，雷擊對人類的危害就越大。 1．國外情況 據美國國家雷電安全研究所關于雷電所造成的經濟影響的一份調查報告表明，美國每年因雷擊造成的損失約50～60億美元。每年因雷擊造成的火災3萬多起，50%野外火災與雷電有關；30%的電力事故與雷電有關；有4／5石油產品儲存和儲藏罐事故是由雷擊引起的；由于雷電和操作過電壓造成物理裝置的損失約占80%。據德國一保險公司1997年對8722件案例損壞原因的分析，%。 2．我國情況 我國也是雷暴活動十分頻繁的國家。全國有21個省會城市雷暴日都在50天以上，最多可達134天。據不完全統(tǒng)計，我國每年因雷擊造成人員傷亡達3000～4000人，財產損失50～100億元人民幣。近年來，隨著社會經濟發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，特別是信息技術的快速發(fā)展，城市建設高層建筑物日益增多，雷電災害程度和造成的經濟損失及社會影響也越來越大。在19985和1999年的兩年中，全國造成直接經濟損失在百萬元以上的雷電災害就有38起。據廣東省統(tǒng)計，在1996～1999年的四年間，全省發(fā)生雷擊事故6143起，傷亡699人，直接經濟損失達15億元；1989年8月12日，青島黃島油庫因雷擊引起特大火災和爆炸，庫區(qū)幾乎被夷為平地，死亡19人，傷78人，直接經濟損失2700多萬元。 據氣象部門的不完全統(tǒng)計，2001年，全國發(fā)生雷電災害1747起，造成人員傷亡853起（傷483人，死亡417人），直接經濟損失在上千萬元以上和百萬以上的實例分別為2例和10例。損失是“觸目驚心”的。2001年雷電災情主要仍然發(fā)生在電力、電信、廣電、金融、建筑、石化等部門，雷電造成傷亡主要發(fā)生在野外田間勞作的人們。 3．電子信息系統(tǒng)受損比重急劇增加 電氣和電子技術是現(xiàn)代物質文明的基礎，其迅猛發(fā)展促進了生產力的發(fā)展，加速了社會繁榮與進步的進程，但也帶來了麻煩問題，那就是各類電磁干擾越來越嚴重。一方面電氣和電子設備的廣泛應用造成了嚴重的環(huán)境電磁噪聲干擾，而這些電磁噪聲干擾當今是沒有得勝價值的。另一方面，電子技術正向高頻率、高速度、微型化、網絡化和智能化方向發(fā)展。電磁干擾，特別是雷電電磁脈沖干擾對這些設備和系統(tǒng)的影響越來越突出，對這些設備力系統(tǒng)造成的失效與損壞事故的發(fā)生率逐年增高。第三，隨著城市建筑物的增高，收發(fā)雷電的幾率也增大。一個雷電的電磁可影響幾公里范圍的電子設備，這也使電子設備受損的幾率增大。電子信息系統(tǒng)受損后，除直接損失外，間接損失往往很難估量。因此，信息時代的到來，已使雷電電磁脈沖的防護成為當務之急。這是90年代以來雷電災害最顯著的特征，也是電磁兼容和防護科學技術需要解決的最重要的課題之一。 二、電子信息系統(tǒng)綜合防雷技術 二十世紀五十年代以后，各種電子信息設備大量涌現(xiàn)、廣泛使用，特別是微電子技術的飛速發(fā)展，微電子器件的集成化、小型化、高速化的水平不斷提高，而“三化”的必然結果是導致各種電子信息設備的耐過壓、耐過流和抗雷電電磁脈沖的能力大大降低。例如：對于過電壓，Vax系列電子計算機的串行通信接口芯片MC1488的耐壓水平約為103V、MC1489僅達10V左右；而CMOS芯片僅達3－5V。對于磁場，就會引起微機失效，集成電路就會發(fā)生永久性損壞。 一方面，由于電子信息設備十分“嬌嫩”，對雷電電磁脈沖“十分”敏感。因此，其遭受感應雷擊的幾率比遭受直擊雷襲擊的幾率高的多。所以，在同樣的雷電電磁環(huán)境下，其受損的也比建筑設施和一般的機電設備高得多。 另一方面，由于電子信息設備的種類多、數量龐大、工作環(huán)境復雜、雷電侵入的通道多。因此，信息防雷遇到了比傳統(tǒng)防雷復雜的多的問題。 信息防雷包括對直擊雷的防護和對雷電電磁脈沖（感應雷）的防護。對雷電電磁脈沖的防護應綜合考慮雷電成災的多種物理因素，針對雷電的各種耦合途徑、耦合通道及其危害機理，采用相應的綜合防雷技術和措施。對于電子信息設備而言，雷電電磁脈沖能量的耦合主要通過以下三個通道侵入：一是雷電電磁脈沖能量通過各種多發(fā)管線通道（多發(fā)管道、多發(fā)構件、各種線纜等）的傳導耦合；二是通過地線通道的傳導耦合（地電位反擊）；三是雷電電磁脈沖能量通過空間通道的輻射耦合。由于雷電的侵襲是無孔不入的，因此信息防雷是綜合性的系統(tǒng)工程，所采取的技術措施也是多方面的。任何單一的防護措施，其效果都是有限的。這些防護措施和技術可概括為：兩個部分（外
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