电子设备防雷工作思考

雷琪+秦永忠+任俊勇

摘 要：安全防雷装置是电子设备安全运行的基础保障。简述了电子设备的防雷原理和标准，通过分析雷击的危害和电子设备防雷的重要性，提出了几种有效的防雷方法。

关键词：电子设备防雷；脉冲电流；暂态电流；接地网

中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）17-0144-02

1 电子设备防雷

1.1 电子设备

电子设备是由集成电路、晶体管、电子管等电子元器件组成的电气设备，并通过应用电子技术软件发挥作用，包括计算机、手机、打印机、洗衣机、微波炉和数控或程控系统等。

1.2 电子设备的防雷原理

雷电具有的强冲击波可通过户外传输信息线路侵入电子设备，导致在线路之间或终端串线的设备遭受损坏。此外，如果雷电击中地面，会引起地面电位升高，进而波及到附近的电子设备。电子设备的防雷主要是防止雷电形成的感应过电压、过电流对设备的损坏，通常采用放限压、分流的方法，也可采用三级保护的方式防雷。

1.3 电子设备的防雷标准

我国建筑物的电子系统防雷必须严格执行《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343—2004）中的相关规定。自1980年IEC TC81成立以来，共完成19项标准或技术报告编制、出版13项标准技术报告和编制《电子设备雷击实验方法》（GB 3482—2008）。对于需要防护的建筑物中的电子信息系统，要进行全面的内、外部防护，包括采用直击雷防护技术、等电位连接技术、屏蔽技术、综合布线技术、共用接地技术和安装各类SPD技术进行防护。

2 雷击的危害

2.1 直击雷的危害

直击雷是雷电直接击中线路并经过电子设备入地的雷击过电流，雷电电弧本身具有的高温、雷电流在导体上产生的电阻热和金属导体因电弧腐蚀而产生的电荷等都会造成机械损毁、火灾和爆炸等现象。当带电云层与大地上某处发生剧烈的放电现象时，放电瞬间会产生峰值在1 000～1×105 A的脉冲电流。如果雷电击中房屋或与接地的电子设施相连，接地网的等电位就会在瞬间上升数万甚至几十万伏，雷电会从各种装置的接地部分流向供电或数据网络系统，同时，在未实行的等电位连接导线回路中，还可能会因高电位差而产生放电火花。

2.2 感应雷的危害

感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与异体感应产生的过电压、过电流对电子、电气设备的毁坏。由于感应雷是由雷击电磁脉冲（又称LEMP）感应而产生的，形成感应过电压的概率比较高，所以，其对建筑物内的电气设备，尤其是低压电子设备的威胁更大。感应雷通过静电感应和电磁感应两种不同的方式侵入导体。在雷云对地放电时，会通过附近户外埋的信号线、设备间的连接线和电场感应侵入设备，使串联在线路之间的或终端电子设备遭受损坏。感应雷的发生概率高、袭击范围大，还可通过互通线路传输到其他电子设备上，造成大面积的雷害。

3 电子设备防雷的重要性

在现代化的建筑物中，布设着各种导体数据线路，复杂的线路会在室内不同的空间位置构成许多回路，导致室内电子设备遭受雷击的概率大大增加，因此，我们要认识到电子设备防雷的重要性。

3.1 微电子设备防雷的重要性

当建筑物被雷击或在附近发生雷击时，从建筑物自身的防雷系统中流过的暂态电流或雷电在放电通道中产生的雷电流将会在屋内产生脉冲暂态磁场，急速变化的磁场与室内线路网构成的回路会交接产生暂态过电压，最终危害到与回路端相接的电子设备。在农村，到处都能见到架空线路，如果雷击发生在其附近，负极性雷会在放电的先导通道中充满负电荷，并对架空线路产生静电感应，使架空线路上的先导通道周围积累起正电荷，这些正电荷会受到先导通道中负电荷的束缚，进而对负电荷产生排斥，使负电荷流到线路远端。当先导到达地面后，开始主放电，通道中的负电荷被快速中和，使被束缚的正电荷迅速释放，形成暂态过电压波，过电压波会以光速在架空线上传播，进而入侵到接线的建筑物内，损毁线路端连接的电子设备。雷击产生的电磁脉冲还可能造成电子设备的永久性失效。

3.2 银行系统电子设备防雷的重要性

银行作为国家金融系统的重要组成部分，在国家经济发展中发挥着重要作用。应用于银行的电子设备具有精密、复杂的特点，包含大量的CMOS半导体集成模块，耐过电压、过电流的能力极低。2000年，上海的一家银行遭受雷击，4台服务器、80多条广域网络线端口和4台网络交换机的RJ45端口被击毁，网络瘫痪近48 h，导致业务中断，直接经济损失约10万元。因此，为了确保网络和设备的不间断运行，防雷电干扰成为银行建设的重要任务之一。

4 电子设备防雷的有效方法

4.1 等电位连接

电子设备的主要金属构件、建筑物中的金属管道，供电线路外露的可导电部分、防雷装置和由电子设备构成的信息系统都是实行等电位连接的主体。对于电子设备数量较多的建筑物，通入室内的线路应尽量采用屏蔽电缆，架空线路由终端杆引下后也应更换为屏蔽电缆。屏蔽层两端需要接地，非屏蔽电缆应贯穿镀锌铁管并水平直埋50 m以上，铁管链段也要接地。

4.2 接地防护

地防护是指将所有金属外壳部件、管道、电缆等连接在一起，并与屏蔽笼、接地网就近连接。电子、电气设备的防雷接地都应采用共用接地的方式，其接地电阻按设备接地电阻的最小值确定。计算机房接地装置的交流工作接地和安全保护接地的电阻都应≤4 ?，直流工作接地的电阻值应按计算机系统的要求确定。

4.3 防雷设备保护

防雷设备保护是指在过电压可能入侵的端口配备过电压保护装置和浪涌吸收装置，且必须选择合适的SPD保护器。在计算机、电子设备引出的信号线、电源线上安装多级保护，并将侵入的冲击过电压控制在允许的范围内。

4.4 分流

分流是设备保护中常用的操作方法，对直击雷采用接闪器引下线、接地装置或通过接地导体良好的金属架将雷电流分流入地，避免电流流过被保护的设备。雷电流通道要具备抗阻值低、散流畅通的特点，以降低电位，避免引起设备反击。

参考文献

[1]王开宇，宫沿平.电子设备防雷应用解决方案[J].黑龙江水利科技，2009（02）.

〔编辑：张思楠〕

Lightning Work Thinking Electronic Equipment

Lei Qi， Qin Yongzhong， Ren Junyong

Abstract： Security is the foundation of lightning protection devices to protect electronic equipment for safe operation. Lightning briefly principles and standard electronic equipment and electronic equipment via the importance of hazard analysis lightning， lightning proposed several effective methods.

Key words： electronic equipment lightning protection； pulse current； transient currents； grounding grid