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信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖的防護(hù)措施

文檔作者：羅文洛文檔來源：臺(tái)山市利安給水消防工程公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月15日
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EMC及抗千擾
EMG and EMI
(PLC&amp;amp;F 2004年7月
信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖的防護(hù)措施
Lightning Electromagnetic Impulse Prevention in Information System
臺(tái)山市利安給水消防工程公司羅文洛
LuoWenluo
摘要：本文通過介 宙擊電磁 沖對(duì)信息系統(tǒng)的危害。簡(jiǎn)述青擊電磁咻沖Lf1=MP襲擊信息系統(tǒng)的主要途徑，及有關(guān)雷
擊電磁脈沖I=EMP的防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞：雷擊電磁 沖 等電位連接 屏蔽 電涌保護(hù)器
Abstract：The harm caused to inform ation system by LEMP(1ightning electromagnetic impulse)is mainly discussed in this essay．
It briefly tells the main paths through which the LEM P attacks the infolxnation system，as well aS the protective measures
totheLEMP．
Key words：LEM P Equipotential bonding Shielding SPD
f中圖分類號(hào)】TN973 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 文章編號(hào)l 606—5 l 23{2004)07 O1 09 02
1 引言
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊設(shè)
備、自動(dòng)控制等各種形式的電子系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
但信息系統(tǒng)遭受雷擊的事故頻繁發(fā)生，影響了系統(tǒng)正常運(yùn)
行，其原因是信息系統(tǒng)主要采用以微電子器件為核心組成的
系統(tǒng)，耐壓低、敏感性高，抗擾度低，很容易受到雷擊的損
害據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷擊電磁脈沖(LEMP)作用于電子設(shè)備而造成的直
接經(jīng)濟(jì)損失約占雷擊災(zāi)害總損失的8O％PA_k，而且呈逐年增
長趨勢(shì)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，LEMP造成的損失更加巨大。
因此，為了保障信息系統(tǒng)在遭受雷擊時(shí)仍能正常運(yùn)行，防雷
保護(hù)工作已經(jīng)由傳統(tǒng)的避雷針防護(hù)轉(zhuǎn)向LEMP的綜合防護(hù)。
綜合防雷工作一是要防護(hù)直接雷擊；二是要防雷擊電磁脈沖。
下面主要討論信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖的防護(hù)。
2 雷擊電磁脈沖LEMP襲擊信息系統(tǒng)的主要途徑
雷電波入侵信息系統(tǒng)的形式有兩種，一種是直接雷，
另一種是雷擊電磁脈沖。一般來說，直接雷擊中智能樓宇內(nèi)
的信息系統(tǒng)的可能性很少，通常不必安裝防護(hù)直接雷設(shè)備。
雷擊電磁脈沖LEMP襲擊智能建筑內(nèi)信息系統(tǒng)的途徑有：
(1)雷電能量作用于與電子設(shè)備相連接的各種導(dǎo)線上，
形成雷電波或感應(yīng)過電壓沿導(dǎo)線侵入電子設(shè)備，
線、信號(hào)線、天饋線；
(2)雷電能量直接耦合作用于電子元件上，
件的誤動(dòng)作和損壞；
包括配電
造成元器
(3)雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵信息系統(tǒng)，
損壞設(shè)備的元器件的絕緣材料。
3 雷電電磁脈沖LEMP的防護(hù)
堵住雷電能量侵入電子設(shè)備的各種途徑，使得電壓幾
十萬伏，電流幾萬安培的雷云放電能量在進(jìn)入電子設(shè)備內(nèi)
部時(shí)，衰減為各種弱電設(shè)備能承受的電壓幾十伏，電流
幾百毫安的水平，這是電子設(shè)備防雷的主要任務(wù)。有關(guān)
雷擊電磁脈沖LEMP的防護(hù)措施有：屏蔽、等電位連接、
合理布線、加裝電子避雷器限制侵入電子設(shè)備的雷電過電
壓幅值等。下面就各種LEMP的防護(hù)措施作一些論述：
(1) 為了減少雷電效應(yīng)，減少電磁干擾，屏蔽是基本
措施。建筑物的屏蔽、機(jī)房的屏蔽、線路的屏蔽、設(shè)備的屏
蔽是重要方法。以往電纜屏蔽的“金律”要求是，電纜屏蔽
層僅接地一次，即僅一端接地。該“金律”的目的在于阻止
導(dǎo)電性“接地環(huán)路”(屏蔽層多于一點(diǎn)接地，例如每一端都接
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《PLC&amp;amp; 2004年7月 EMC及抗干擾
EMC and EMI
地)產(chǎn)生不希望有的電流流過。問題是本“金律”不是一
個(gè)有效的規(guī)則，當(dāng)它僅涉及直流和低頻信號(hào)(特別是模擬信
號(hào))時(shí)才是有效的。現(xiàn)代數(shù)據(jù)的傳輸電路要求保護(hù)信號(hào)免受
近磁場(chǎng)效應(yīng)的電磁干擾， 因此要求蔽屏層要兩端接地，以
使與電磁干擾有關(guān)的近磁場(chǎng)在蔽屏層上產(chǎn)生一電流。然后利
用這一蔽屏層電流在傳輸信號(hào)的導(dǎo)線上建立起反向電流，相
位差接近1 80。，以抵消原來在該導(dǎo)線上感應(yīng)的電磁干擾電
流。這是一個(gè)重要的概念，而且對(duì)電纜屏蔽層提供靜電屏
蔽的能力沒有任何不利的效應(yīng)。兩端接了地的電纜屏蔽層可
能由于屏蔽層接了地的兩端之間的電位差而產(chǎn)生不希望有的
屏蔽層電流。通常，這類電流與供電系統(tǒng)的基波和諧波有
關(guān)。產(chǎn)生于屏蔽層的直流和低頻電流可以采用以下方法消除
掉或大大減小，即在屏蔽層的一端在屏蔽層與其接地點(diǎn)之間
接入一堵塞器件。例如，裝入一同極性串接起來的兩個(gè)整
流二極管，以建立起閉鎖電壓，這是由于兩個(gè)二極管正向
電壓降產(chǎn)生的。若此閉鎖電壓略大于屏蔽層與接地點(diǎn)之間所
測(cè)量的電壓時(shí)(測(cè)量端的屏蔽層是開路的)，將無電流流經(jīng)屏
蔽層，直到閉鎖電壓小于所測(cè)量的電壓，這時(shí)就有電流流
經(jīng)屏蔽層。例如，在這種情況下，正常的供電系統(tǒng)電流
不會(huì)流經(jīng)屏蔽層，但雷擊時(shí)將會(huì)產(chǎn)生較高的電壓而使兩個(gè)反
向連接的二極管導(dǎo)通， 因而產(chǎn)生的電流流過屏蔽層， 因
此，也會(huì)引生所期望的反向電流。
(2)為了抑制傳導(dǎo)來的電線過電壓和過電流， 以及對(duì)
無法使用導(dǎo)體直接連接的部分實(shí)行等電位連接，應(yīng)使用電
子避雷器(電涌保護(hù)器)進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，對(duì)于電源系統(tǒng)，分為
I、II、III、IV、級(jí)，從而將雷電過電壓降到設(shè)備能承受水
平。采用一級(jí)電源避雷器很難滿足需要，必須用多級(jí)保護(hù)
的概念，多級(jí)相互配合，充分發(fā)揮各級(jí)器件的優(yōu)點(diǎn)。
(3)為了減小感應(yīng)效應(yīng)，電力線、通訊線應(yīng)合理進(jìn)行
安排，保持間距或者采用穿金屬管屏蔽。如果有條件，通
訊網(wǎng)絡(luò)最好采用光纖電纜作為連接介質(zhì)。盡量避免架空導(dǎo)
線直接進(jìn)入建筑物樓內(nèi)和機(jī)房設(shè)備，盡可能電纜埋地進(jìn)入，
屏蔽金屬管在進(jìn)入建筑物或機(jī)房前重復(fù)接地，最大限度地
衰減從各種導(dǎo)線上引入雷電高電壓。
(4)為了徹底消除雷電引起的毀滅性的電位差，就特
別實(shí)行等電位連接。等電位連接的目的在于減少需要防雷
的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，防止雷電反
擊。其實(shí)等電位連接區(qū)分為防雷等電位連接和電氣安全等
電位連接。它們相同點(diǎn)是將分開的導(dǎo)電裝置各部分用等電
位連接導(dǎo)體做等電位連接， 以減小在雷擊下或電氣裝置故
障下可能在這些部分之間產(chǎn)生的電位差。
1 10 I Programmable controller&amp;amp; factory automation
但防雷等電位連接還包括不能直接連接的帶電體和信
息線，當(dāng)出現(xiàn)危及線路絕緣和設(shè)備的電位時(shí)通過安裝電涌
保護(hù)器(SPD)做等電位連接，即當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)電位時(shí)SPD動(dòng)
作， 以減小其兩端的電位差。在實(shí)際應(yīng)用中，等電位連
接是將機(jī)房?jī)?nèi)的主機(jī)金屬外殼、UPS及電池箱金屬外殼、
金屬地板框架、金屬門框、設(shè)施管路、電纜橋架、鋁
合金窗等的連接，并以最短線路連到最近的等電位連接帶
或其它已做了等電位連接的金屬物上，且各導(dǎo)電物之間盡
量附加多次相互連接。不能直接連接的帶電體和信息線的
電位通過電涌保護(hù)器(SPD)做等電位連接。
4 結(jié)束語
防雷工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，針對(duì)被保護(hù)系統(tǒng)不
同的特點(diǎn)，應(yīng)采用相應(yīng)的防雷措施，不能生搬硬套。避雷針
對(duì)防直擊雷是非常有效的，應(yīng)用范圍也最廣，但濫用避雷針
對(duì)信息系統(tǒng)卻會(huì)帶來巨大的危害。由于組成信息系統(tǒng)的設(shè)備
大量采用電腦技術(shù)與集成微電子技術(shù)，電磁兼容性差，耐沖
擊電壓低，易受感應(yīng)雷危害，如用避雷針保護(hù)，則信息設(shè)備
必然得靠近避雷針，而當(dāng)避雷針遭雷擊后產(chǎn)生的感應(yīng)尖峰過
電壓對(duì)信息設(shè)備的危害也就很大。信息系統(tǒng)對(duì)直擊雷的防護(hù)
要求采用抑制性的防雷方法，力求減少或避免直擊雷擊的發(fā)
生，而避雷針則有引雷的效應(yīng)，會(huì)增加直擊雷擊的概率。因
此，信息系統(tǒng)防直擊雷應(yīng)少用慎用避雷針，而采用避雷網(wǎng)，
并采用共地接地網(wǎng)的均壓設(shè)計(jì)來保護(hù)。如果一定要用避雷
針，也應(yīng)盡量用多根保護(hù)，以減少避雷針高度，降低雷擊概
率(雷擊概率與避雷針高度的平方成正比)。
必須提高對(duì)防雷工作的認(rèn)識(shí)，積極研究現(xiàn)代防雷新技
術(shù)，積累必要的資料，盡量將雷擊可能造成的損失減少到
最低限度，以保障各信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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電防護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2002，(1)：42～48．
[2】郭榮祥，應(yīng)洪正．結(jié)合雷擊事例完善信息系統(tǒng)防雷
保護(hù)[J】．建筑電氣，2003，(2)：24～27．
[3】孫丹波等． 濱州雷達(dá)業(yè)務(wù)樓的雷擊電磁脈沖防護(hù)
[J】．建筑電氣，2003，(3)：27～30．
[4 】GB 50057—94(2000年版)，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[z】．
作者簡(jiǎn)介
羅文洛(1969～) 男 電氣工程師從事電氣設(shè)計(jì)工作。

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