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眾所周知，人們很早就開始進行對雷電的探索和防護研究，富蘭克林通過風箏證實閃電是電現象至今已經有250多年，避雷針的發明人們才在防雷領域里取得一定的成功，但是隨著現代電子技術的不斷發展，超大規模集成電路，精密電子設備及互聯網在各個領域的大量運用，對建筑物內的微電子設備如何防護雷擊已引起人們的廣泛關注，并已提到議事日程。




由于超大規模集成電路由多種元器件組成，體積越來越小，運算速度越來越快，因此受材料自身耐壓的限制，使整個器件的耐沖擊電壓水平均在很小的電壓范圍內，而雷電在瞬間泄放時會產生強大的電磁輻射，高達上千伏，同時泄流過程中由于地電位的不均衡會產生高電位差，這些因素足以使整套電子設備及網絡癱瘓，通信中斷等，因此現代防雷技術的發展和進步，始終圍繞著如何解決在防護直擊雷的同時，預防雷擊感應和地電位反擊的問題。



一、雷電及過電壓危害

A．
直擊雷：指雷電直接擊在建筑物構架，因電效應，熱效應和機械效應等造成建筑物損壞和人員傷亡。一般防直擊雷是通過避雷裝置即接閃器，引下線構成完整的電氣通路后將雷電泄放到大地。然而接閃器，引下線和接地裝置的導通只能保護建筑物本身免受直擊雷的摧毀，但雷電會通過其它多種形式及途徑破壞電子設備。


B．
雷電感應：指雷電在雷云之間對地的放電時，并在戶外傳輸信號線路，埋地電力線，設備間連接線和電磁感應并侵入設備，使串聯在設備中間或終端的電子設備遭到損壞。感應雷雖沒直擊雷猛烈，但發生機率卻比直擊雷要高，且不論雷云對地閃擊或雷云間閃擊都有可能造成災害。此外直擊雷一次只能襲擊一個小范圍的目標，而感應雷則可以在一個大范圍內多個小局部同時產生過壓現象。


C．
雷電波侵入：由于雷電電流有極大峰值陡度，在它周圍會出現瞬變電磁場，磁場中的導體會感應出較大的電動勢，而此瞬變電磁場，會在空間一定范圍內產生電磁作用，也可以說脈沖電磁波輻射，而這種空間電磁脈沖波（LEMP）是在三維空間范圍內對一切電子設備產生作用。因瞬變產生的電壓很高，以至可能產生電火花，導致電起火。


D．
球形雷：一種特殊的雷電現象，直徑在10

-20CM，最大的可達1M,存在的時間在百分之幾秒到幾分鐘，一旦遇到物體或電子設備會產生燃燒或爆炸，主要沿建筑物孔洞或開著的門窗進入，多數沿帶電體會消失。


E．
操作瞬時過電壓：當電流在導體上流動時，會產生磁場，存儲能量，電流量越大，導線越長，儲能越大，所以當大型負載（特別是電感性負載）電氣設備開關時，便會產生瞬時過電壓。



 


第三章、 

雷電保護理論依據


1
直擊雷


雷電直接擊在建筑物、大地、防雷裝置或其它物體上，產生電效應、熱效應和機械力。


2
雷電感應


雷擊放電時，在附近導體上產生的靜電感應和電磁感應，它可能使金屬部件之間產生火花。


3
靜電感應


由于雷云的作用，使附近導體上感應出與雷云符號相反的電荷，雷云主放電時，先導通道中的電荷迅速中和，在這些導體上的感應電荷得到釋放，如下就近泄入地中就會產生很高的電位。


4
電磁感應


由于雷電流迅速變化在其周圍空間產生瞬變的強電磁場，使附近導體上感應出很高的電動勢。


5
雷電波侵入


由于雷擊對架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內，危及人身安全或損壞設備。


6
防雷裝置


由接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護器及其它連接導體組成的防雷設的總合。


7
外部防雷裝置


由接閃器、引下線和接地裝置組成，主要用以防護直接雷擊的防雷設施。


內部防雷裝置


除外部防雷裝置外，所有其它附加設施工隊均為內部防雷裝置，主要用來減小和防護雷電流在需防護空間內所產生的電磁效應。