論電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)工程技術(shù)-文庫吧
2025-06-13 21:45 本頁面
【正文】 雷電災(zāi)害是十種最嚴(yán)重的自然災(zāi)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(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)。導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、信息系統(tǒng)癱瘓等事故頻繁發(fā)生。從衛(wèi)星、通信、導(dǎo)航、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通信指揮系統(tǒng)和有室外天饋設(shè)備的系統(tǒng)更是雷電的重災(zāi)區(qū)。從某種意義上說，科技越發(fā)達(dá)，雷擊對(duì)人類的危害就越大。 1．國外情況 據(jù)美國國家雷電安全研究所關(guān)于雷電所造成的經(jīng)濟(jì)影響的一份調(diào)查報(bào)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(zāi)3萬多起，50%野外火災(zāi)與雷電有關(guān)；30%的電力事故與雷電有關(guān)；有4／5石油產(chǎn)品儲(chǔ)存和儲(chǔ)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(jù)德國一保險(xiǎn)公司1997年對(duì)8722件案例損壞原因的分析，%。 2．我國情況 我國也是雷暴活動(dòng)十分頻繁的國家。全國有21個(gè)省會(huì)城市雷暴日都在50天以上，最多可達(dá)134天。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)3000～4000人，財(cái)產(chǎn)損失50～100億元人民幣。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，特別是信息技術(shù)的快速發(fā)展，城市建設(shè)高層建筑物日益增多，雷電災(zāi)害程度和造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響也越來越大。在19985和1999年的兩年中，全國造成直接經(jīng)濟(jì)損失在百萬元以上的雷電災(zāi)害就有38起。據(jù)廣東省統(tǒng)計(jì)，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(jīng)濟(jì)損失達(dá)15億元；1989年8月12日，青島黃島油庫因雷擊引起特大火災(zāi)和爆炸，庫區(qū)幾乎被夷為平地，死亡19人，傷78人，直接經(jīng)濟(jì)損失2700多萬元。 據(jù)氣象部門的不完全統(tǒng)計(jì)，2001年，全國發(fā)生雷電災(zāi)害1747起，造成人員傷亡853起（傷483人，死亡417人），直接經(jīng)濟(jì)損失在上千萬元以上和百萬以上的實(shí)例分別為2例和10例。損失是“觸目驚心”的。2001年雷電災(zāi)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(shù)是現(xiàn)代物質(zhì)文明的基礎(chǔ)，其迅猛發(fā)展促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，加速了社會(huì)繁榮與進(jìn)步的進(jìn)程，但也帶來了麻煩問題，那就是各類電磁干擾越來越嚴(yán)重。一方面電氣和電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用造成了嚴(yán)重的環(huán)境電磁噪聲干擾，而這些電磁噪聲干擾當(dāng)今是沒有得勝價(jià)值的。另一方面，電子技術(shù)正向高頻率、高速度、微型化、網(wǎng)絡(luò)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(duì)這些設(shè)備和系統(tǒng)的影響越來越突出，對(duì)這些設(shè)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(gè)雷電的電磁可影響幾公里范圍的電子設(shè)備，這也使電子設(shè)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(shí)代的到來，已使雷電電磁脈沖的防護(hù)成為當(dāng)務(wù)之急。這是90年代以來雷電災(zāi)害最顯著的特征，也是電磁兼容和防護(hù)科學(xué)技術(shù)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(shù) 二十世紀(jì)五十年代以后，各種電子信息設(shè)備大量涌現(xiàn)、廣泛使用，特別是微電子技術(shù)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(jié)果是導(dǎo)致各種電子信息設(shè)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(duì)于過電壓，Vax系列電子計(jì)算機(jī)的串行通信接口芯片MC1488的耐壓水平約為103V、MC1489僅達(dá)10V左右；而CMOS芯片僅達(dá)3－5V。對(duì)于磁場(chǎng)，就會(huì)引起微機(jī)失效，集成電路就會(huì)發(fā)生永久性損壞。 一方面，由于電子信息設(shè)備十分“嬌嫩”，對(duì)雷電電磁脈沖“十分”敏感。因此，其遭受感應(yīng)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(shè)施和一般的機(jī)電設(shè)備高得多。 另一方面，由于電子信息設(shè)備的種類多、數(shù)量龐大、工作環(huán)境復(fù)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(fù)雜的多的問題。 信息防雷包括對(duì)直擊雷的防護(hù)和對(duì)雷電電磁脈沖（感應(yīng)雷）的防護(hù)。對(duì)雷電電磁脈沖的防護(hù)應(yīng)綜合考慮雷電成災(zāi)的多種物理因素，針對(duì)雷電的各種耦合途徑、耦合通道及其危害機(jī)理，采用相應(yīng)的綜合防雷技術(shù)和措施。對(duì)于電子信息設(shè)備而言，雷電電磁脈沖能量的耦合主要通過以下三個(gè)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(gòu)件、各種線纜等）的傳導(dǎo)耦合；二是通過地線通道的傳導(dǎo)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(shù)措施也是多方面的。任何單一的防護(hù)措施，其效果都是有限的。這些防護(hù)措施和技術(shù)可概括為：兩個(gè)部分（外
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