1雷電的形成
雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。在夏天,當?shù)孛婧羝目諝馐軣岵粩嗟厣仙礁呖?,形成積雨云,在上升的過程,由于氣流的摩擦以及地球磁場的影響,云的不同部位聚集著大量的正電荷或負電荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應,也會帶上與云底相反極性的電荷。當云層里的電荷越積越多,達到一定強度時,就會把空氣擊穿,打開一條狹窄的通道強行放電,發(fā)出耀眼的強光,這就是閃電,而閃電通道道上的高溫會使空氣急劇膨脹,從而產(chǎn)生沖擊波,這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。由于雷電釋放的能量相當大,它所產(chǎn)生的強大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強烈的電磁輻射等物理效應給人們帶來了多種危害。
2雷電的危害
廣西梧州市屬于雷雨多發(fā)地區(qū),據(jù)有關資料統(tǒng)計,雷雨日每年大約為97.5天。今年進入雷雨季節(jié)以來,我局陸續(xù)發(fā)生過多起雷擊引起弱電設備損壞的事故。
三云變電站光纖設備數(shù)據(jù)板232接口損壞,連接此接口的DISA系統(tǒng)保護管理機接口損壞。原因是光纖傳輸設備的電源直接使用220V的站用電,而沒有任何隔離設備,容易受到雷電波的沖擊。
某公司局域網(wǎng)交換機損壞2個接口,連接該公司局域網(wǎng)交換機的電業(yè)局交換機也損壞了一個接口;該公司設計室網(wǎng)絡集線器及多臺計算機的網(wǎng)卡損壞,與工程公司及輸配電中心共用的網(wǎng)絡集線器損壞。原因是連接這兩個公司的網(wǎng)絡線都在室外,線路較長,且無防雷措施,容易受到感應雷電的干擾。
旺步變電站故障錄波系統(tǒng)由于雷擊電話線燒壞MODEM接口,然后導致錄波用的計算機主板及數(shù)據(jù)采樣板損壞。
3雷電的分類
雷電通常分為:直擊雷、感應雷及浪涌三種。
3.1直擊雷
直擊雷是指雷云直接對大地某點發(fā)生的強烈放電。它可以直接擊中設備,如電力線,電話線等。雷電流便沿著導線進入設備,從而造成損壞。此時雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位。雷電擊中人體、建筑物或設備時,強大的雷電流轉變成熱能,導致人員傷亡、建筑物破壞,以及設備毀壞等。
3.2感應雷
感應雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時,由于電磁感應而在傳輸信號線路、埋地電力線、設備間連接線產(chǎn)生感應電壓,使連接在線路中電子設備遭到損害。感應雷雖然沒有直接雷猛烈,但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。
感應雷可分為以下兩類:
3.2.1靜電感應雷
帶有大量負電荷的雷云所產(chǎn)生的電場會在架空線路上感生出被電場束縛的正電荷。當雷云對地放電或對云間放電時,云與大地間的電場消失(嚴格說是大大減弱),那么在線路上感應出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛,電荷來不及立即流散,在電勢能的作用下,產(chǎn)生對地很高的靜電感應過電壓,這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊,從而對電器設備產(chǎn)生不同程度的影響。
3.2.2電磁感應雷
雷擊發(fā)生在供電線路附近,或擊在避雷針上會產(chǎn)生強大的交變電磁場,此交變電磁場的能量將感應于線路并最終作用到設備上(由于避雷針的存在,建筑物上落雷機會反倒增加,內(nèi)部設備遭感應雷危害的機會和程度一般來說是增加了),對用電設備造成極大危害。
3.3浪涌
雷電浪涌是近年來由于微電子設備的不斷應用而引起人們極大重視的一種雷電危害形式,同時其防護方式也不斷完善。最常見的電子設備危害不是由于直接雷擊引起的,而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。一方面由于電子設備內(nèi)部結構高度集成化,從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降,對雷電(包括感應雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信號來源路徑增多,系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入微電子設備。我們就這電源浪涌和信號系統(tǒng)浪涌兩方面分別討論其對弱電設備的危害。
3.3.1電源浪涌
電源浪涌并不僅源于雷擊,當電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負荷時都會產(chǎn)生電源浪涌。電網(wǎng)綿延千里,不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當距你幾百公里的遠方發(fā)生了雷擊時,雷擊浪涌通過電網(wǎng)線路傳輸,經(jīng)過變電站等衰減,到你的微電子設備時可能仍然有上千伏,這個高壓很短只有幾十到幾百個微秒,或者不足以燒毀微電子設備,但是對于微電子設備內(nèi)部的半導體元件卻有很大的損害,隨著這些損害的加深微電子設備也逐漸變的越來越不穩(wěn)定,或有可能造成的重要數(shù)據(jù)的丟失。
3.3.2信號系統(tǒng)浪涌
信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如傳輸線)受到這些干擾信號的影響,會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼,影響傳輸?shù)臏蚀_性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善網(wǎng)絡的傳輸狀況。