胡惠娟

（河南省洛陽(yáng)市城市垃圾管理中心，河南 洛陽(yáng) 471000）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必須動(dòng)力，甚至在全球都具有一定的影響力。尤其是近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)于信息科技都格外重視，每個(gè)國(guó)家都在大力發(fā)展信息科技，而想要發(fā)展信息科技，就必須有能與信息科技實(shí)力相符合的現(xiàn)代電子信息設(shè)備。各個(gè)行業(yè)現(xiàn)在都依靠著電子信息設(shè)備作為現(xiàn)代辦公的工具。由此可以知道，現(xiàn)代電子信息設(shè)備的應(yīng)用是空前的，因此現(xiàn)代人對(duì)于電子信息設(shè)備的安全問(wèn)題也更加關(guān)注。雖然電子信息設(shè)備能夠適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的需要，但實(shí)際上，電子信息設(shè)備也有著許多的安全問(wèn)題。例如，當(dāng)前的電子信息設(shè)備就極易受到電磁信號(hào)的干擾，而大自然的雷電也成為了電子信息設(shè)備的致命殺手[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅是我國(guó)每年就有接近十億的損失在雷電對(duì)電子信息設(shè)備的傷害中。

1 雷電對(duì)電子信息設(shè)備的傷害

1.1 感應(yīng)雷的危害

感應(yīng)雷主要就是應(yīng)用了靜電原理，它會(huì)在雷擊來(lái)臨時(shí)產(chǎn)生大量的與空氣所帶電荷相反的電荷，而與此同時(shí)，雷擊范圍內(nèi)還有可能存在與其相應(yīng)的感應(yīng)電荷，這使得雷擊可能會(huì)與周圍建筑物產(chǎn)生反應(yīng)。而地面的電阻過(guò)大，導(dǎo)致雷在擊穿空氣時(shí)不能瞬間被中和，導(dǎo)致在一瞬間，空氣的局部電壓可以到幾千伏，甚至幾百千伏，使得這種高壓能夠影響到陸地的接地性電子信息設(shè)備[2]。

雷電在產(chǎn)生的過(guò)程中會(huì)有一瞬間的極值，而在這個(gè)最強(qiáng)的瞬間，雷電將會(huì)改變周圍的電磁場(chǎng)，而電磁場(chǎng)的改變對(duì)于一些低級(jí)的電子信息設(shè)備將是致命的傷害。也正是這個(gè)瞬間，再龐大的電子信息設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)故障。

如今的電子信息設(shè)備絕大多數(shù)都是像廣播臺(tái)這種或者是類似高度集成化的弱電子裝置，而這些裝置的安置，對(duì)于場(chǎng)地的要求是非常高的。在感應(yīng)雷被引入大地后，會(huì)以雷擊點(diǎn)為中心，形成放射性的電位反應(yīng)。而如果此時(shí)中心點(diǎn)周圍有電子信息設(shè)備，那將會(huì)直接與設(shè)備產(chǎn)生高壓電位反擊，除此以外，如果只進(jìn)行單方面的防雷措施，將雷引入地下，這也將會(huì)引起一定范圍內(nèi)的電磁感應(yīng)，對(duì)于一定范圍內(nèi)的電子信息設(shè)備也會(huì)帶來(lái)傷害。因此，就感應(yīng)雷來(lái)說(shuō)，應(yīng)該設(shè)立多層的防雷措施，才能夠保證相關(guān)電子信息設(shè)備的安全。

1.2 直擊雷的危害

直擊雷是將雷集中在一點(diǎn)直接釋放，這種的雷擊主要是熱效應(yīng)的破壞影響，因此在擊中一個(gè)物體時(shí)，可以瞬間給予物體極大的熱效應(yīng)，使物體溫度迅速升高，最終能夠融化金屬器械，最終引發(fā)火災(zāi)。除此以外，在雷擊的路線上，由于光速過(guò)大，摩擦空氣使其溫度增高，而周圍的冷空氣則會(huì)瞬間進(jìn)行壓縮，這時(shí)會(huì)形成雷電的沖擊波，對(duì)于周圍的建筑和人類的安全都會(huì)是一個(gè)極大的威脅。而與此同時(shí)，通電導(dǎo)體也會(huì)在電磁波的作用下發(fā)生彎曲甚至折斷的現(xiàn)象。這些都能夠體現(xiàn)出了直擊雷對(duì)于電子信息設(shè)備的嚴(yán)重影響。

2 防雷的方式和原則

（1）將建筑物的基本金屬結(jié)構(gòu)全部連接好，然后整體與地下相連，這樣就能完美的利用法拉第籠式接地法，使得建筑物的各個(gè)部分都能夠很好的做到防雷接地，這樣就能夠充分的解決在建筑物周圍形成不同電壓差的問(wèn)題，很好的保護(hù)了建筑的安全。

（2）避雷針是眾所周知的最簡(jiǎn)便也是目前使用最廣的避雷工具，避雷針能夠利用其尖端迅速集中雷電釋放的電荷，并將其導(dǎo)入地下，雖然避雷針的作用強(qiáng)大，但是，避雷針也是有其致命的弱點(diǎn)——范圍。避雷針具有一定的范圍性，只有在相應(yīng)的范圍之內(nèi)才能夠保證安全性。所以相關(guān)人員在對(duì)于電子信息設(shè)備安裝避雷針的時(shí)候，必須要充分的考慮到避雷針的范圍問(wèn)題，保證避雷針的全覆蓋性[3]。

（3）對(duì)于避雷裝置，必須要按照規(guī)定的方式進(jìn)行使用，不可以私自進(jìn)行拆分。例如避雷裝置主要依靠的就是其內(nèi)部的氯化鋅壓敏電阻和氣體放電管。雖然在進(jìn)行避雷時(shí)，主要發(fā)揮作用的是氣體放電管，它可以將避雷裝置形成的電釋放在空氣或者大地中。但是，如果沒(méi)有氯化鋅壓敏電阻，氣體放電管就近乎是一個(gè)零電阻的導(dǎo)體，雷電的瞬間電流就可以將氣體放電管擊穿。若果這樣，不僅不能夠起到避雷的作用，反而會(huì)對(duì)電子信息設(shè)備產(chǎn)生更大的影響。因此，在對(duì)于避雷裝置的使用時(shí)，必須要成套使用，不可以私自拆分，不然引發(fā)的后果將不堪設(shè)想。

（4）雖然有了避雷針以及各種避雷措施和裝置。但是每年在世界各地都會(huì)出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象，并不斷的造成人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。其實(shí)實(shí)際上，被雷電準(zhǔn)確集中造成傷害是幾乎不可能發(fā)生的事件，所以絕大多數(shù)的雷擊事件都是雷電作用在了周圍的金屬管道和高壓線路，然后引起了電流的傳導(dǎo)，從而電流可以順著金屬設(shè)備進(jìn)入各個(gè)建筑物內(nèi)，對(duì)周圍的建筑物造成破壞。因此，不應(yīng)該僅僅是在整個(gè)建筑進(jìn)行避雷，也應(yīng)該對(duì)于電話線，網(wǎng)絡(luò)線等也要進(jìn)行安全防護(hù)。進(jìn)線防雷保護(hù)。在進(jìn)線1-2km段內(nèi)裝設(shè)避雷線，使該段線路免遭直接雷擊，以免雷電壓沿線路侵入變電所內(nèi)損壞設(shè)備。配電裝置防雷保護(hù)。為防止雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所,對(duì)電力變壓器造成危害，在變配電所每段母線上裝設(shè)一組閥型避雷器，并應(yīng)盡量靠近變壓器。高壓電動(dòng)機(jī)的防雷保護(hù)。采用性能較好的專用于保護(hù)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的FCD型磁吹型避雷器或采用具有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器，并盡可能靠近電動(dòng)機(jī)安裝。存放爆炸物或易燃物的建筑裝設(shè)獨(dú)立避雷針或架空避雷線，使被保護(hù)的建筑物及風(fēng)帽、放散管等突出屋面的物體均處于接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)[4]。

3 防雷系統(tǒng)對(duì)電子信息設(shè)備的保護(hù)

3.1 防雷系統(tǒng)的組成

為了避免電子信息設(shè)備被雷電破壞，需要安裝防雷系統(tǒng)對(duì)電子信息設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，而我們常見(jiàn)的避雷針或空氣開(kāi)關(guān)端子只是整個(gè)防雷系統(tǒng)的一小部分。實(shí)際上，避雷針可能在系統(tǒng)安裝中起最不重要的作用。防雷系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成：

（1）避雷針或空氣開(kāi)關(guān)端子。防雷系統(tǒng)中小的垂直突起，設(shè)計(jì)用作閃電放電的“終端”。避雷針可以有不同的形狀、尺寸和設(shè)計(jì)。大多數(shù)都配有高大的尖針或光滑的拋光球體。不同類型的避雷針的功能性，甚至是避雷針的完美性，都是許多科學(xué)爭(zhēng)論的主題，至今并沒(méi)有研究能表明避雷針的尖銳程度和防雷有聯(lián)系。

（2）閃電導(dǎo)線電纜。重型電纜可將雷電流從避雷針或空氣開(kāi)關(guān)端子傳遞到地面。電纜沿頂部和屋頂邊緣延伸，然后沿建筑物的一個(gè)或多個(gè)角落到地面的接地棒上。

（3）接地棒。長(zhǎng)而厚的重棒，深埋在受保護(hù)結(jié)構(gòu)周圍的地下。導(dǎo)體電纜連接到這些桿上，以完成雷電的循環(huán)路徑，以便在結(jié)構(gòu)周圍進(jìn)行閃電放電。這其中，導(dǎo)體電纜和接地棒是防雷系統(tǒng)中最重要的部件，其主要目的是將雷電流安全地轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)之外。避雷針或空氣開(kāi)關(guān)端子本身，即沿著屋頂邊緣的尖銳的垂直方向的終端，在系統(tǒng)的功能中不起太大作用。在沒(méi)有避雷針或空氣開(kāi)關(guān)端子的情況下，只要有良好的電纜覆蓋范圍和良好的接地，完整的保護(hù)設(shè)置仍可正常工作。

3.2 電子信息設(shè)備防雷手段

（1）電涌保護(hù)器和繼電器。電涌保護(hù)器和繼電器提供一定程度的對(duì)電子信息設(shè)備的保護(hù)，防止來(lái)自日常電涌和遠(yuǎn)程雷擊的電壓尖峰。但是當(dāng)閃電直接撞擊電子信息設(shè)備時(shí)，無(wú)論是否采用電涌保護(hù)器和繼電器，都無(wú)法保護(hù)好電子信息設(shè)備。實(shí)際上，沒(méi)有任何東西可以保證絕對(duì)保護(hù)免受直接或非常接近的打擊。所有這些并不意味著不應(yīng)使用電涌保護(hù)器和繼電器，電涌保護(hù)器和繼電器可以提供一定程度的保護(hù)，使電子信息設(shè)備免受日常電源線尖峰和遠(yuǎn)程雷擊的影響。但是當(dāng)閃電擊中附近或直接擊中時(shí)，還是無(wú)法提供保護(hù)。由于繼電器的雷電浪涌擊穿電壓相對(duì)較低，因此無(wú)法使用商用電涌保護(hù)器裝置進(jìn)行保護(hù)。因此，可以通過(guò)使用由電感器組成的防雷單元來(lái)抑制雷電浪涌電壓。繼電器有兩種類型的接線—在商用干線系統(tǒng)和客戶設(shè)備之間的分界點(diǎn)，繼電器和安裝在避雷針上的空氣開(kāi)關(guān)之間的零相電壓測(cè)量線[5]。需要注意的是，無(wú)論是電源保護(hù)器還是繼電器都只是提供簡(jiǎn)單的保護(hù)，對(duì)閃電直接攻擊無(wú)效。

（2）接地保護(hù)。接地可以為電子信息設(shè)備提供雷擊時(shí)的保護(hù)。但接地系統(tǒng)必須解決低接地阻抗和低阻抗問(wèn)題。閃電典型脈沖的頻譜研究揭示了高頻和低頻內(nèi)容，高頻率與峰值電流的10微秒量級(jí)的極快上升相關(guān)聯(lián)，較低頻率分量則位于脈沖中的長(zhǎng)、高能量尾部或后續(xù)電流中。接地系統(tǒng)在雷電沖擊中表現(xiàn)為波傳播理論適用的傳輸模式。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)的所有設(shè)備連接到電流主母線時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)接地系統(tǒng)，母線有且僅有一點(diǎn)連接到外部接地系統(tǒng)中。接地系統(tǒng)要保護(hù)電子信息設(shè)備必須避免接地回路和差動(dòng)上升時(shí)間，所以接地系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成降低交流阻抗和直流電阻。接地端子系統(tǒng)的形狀和尺寸對(duì)于接地電極的特定值也很重要。使用平衡或魚(yú)尾徑向技術(shù)可以降低阻抗。同時(shí)，當(dāng)每個(gè)掩埋導(dǎo)體共享電壓梯度時(shí)，它們會(huì)允許閃電能量發(fā)散，所以接地系統(tǒng)周圍的接地環(huán)很有用，接地系統(tǒng)中的應(yīng)該連接到接地環(huán)所在的地面。通過(guò)對(duì)電子信息設(shè)備設(shè)置接地線，和電纜組成接地系統(tǒng)，可以有效的降低閃電對(duì)其的傷害。

（3）物理隔絕手段防止雷擊對(duì)電子信息設(shè)備的危害。對(duì)電視，計(jì)算機(jī)或任何電子設(shè)備的最佳和最適宜的保護(hù)方法是在雷雨期間拔掉所有電源、電話、電纜、（調(diào)制解調(diào)器）和天線連接。普通的電涌保護(hù)器根本不會(huì)對(duì)非常接近或直接雷擊造成的猛烈、災(zāi)難性的電流爆發(fā)產(chǎn)生任何影響。直流雷電電流太大，無(wú)法通過(guò)電源板內(nèi)部的小型繼電器單元，甚至是大型繼電器單元進(jìn)行保護(hù)，所以最好的防雷擊方式就是在物理上將電子信息設(shè)備同電源隔絕[6]。

4 結(jié)論

關(guān)于雷電的防護(hù)，是一個(gè)歷史非常長(zhǎng)遠(yuǎn)的研究課題，在故宮中的八角樓，專家說(shuō)這也是古代勞動(dòng)人民為了防雷做出的措施，對(duì)于防雷，不僅僅要從避雷的裝置入手，還要保證避雷裝置的可用性，雷電對(duì)于電子信息設(shè)備的確是很大的威脅，因此如果各個(gè)國(guó)家想要發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代信息的話，就必須要想到足夠優(yōu)秀的方法來(lái)解決雷電對(duì)于電子信息設(shè)備的影響。外部：避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網(wǎng)，引下線、接地體、等電位連接體等。內(nèi)部：電源級(jí)SPD，信號(hào)級(jí)SPD努力去建設(shè)一個(gè)足夠優(yōu)秀的方案解決雷電問(wèn)題，這樣才能保證設(shè)備能夠跟的上時(shí)代進(jìn)步。