弱電係統避雷措施及接地方法

時間:2012-05-14 07:40 來源:未知

1. 雷電的產生
人們通常把發生閃電的雲稱為雷雨雲,其實有幾種雲都與閃電有關,如層積雲、雨層雲、積雲、積雨雲，最重要的則是積雨雲，一般專業書中講的雷雨雲就是指積雨雲。
雲的形成過程是空氣中的水汽經由各種原因達到飽和或過飽和狀態而發生凝結的過程。使空氣中水汽達到飽和是形成雲的一個必要條件，其主要方式有：
（1） 水汽含量不變，空氣降溫冷卻；

（2） 溫度不變，增加水汽含量；

（3） 既增加水汽含量，又降低溫度。

積雨雲形成過程中，在大氣電場以及溫差起電效應、破碎起電效應的同時作用下，正負電荷分別在雲的不同部位積聚。當電荷積聚到一定程度，就會在雲與雲之間或雲與地之間發生放電，也就是人們平常所說的"閃電"。

雷電以其巨大的破壞力給人類、社會帶來了慘重的災難，尤其是近幾年來，雷電災害頻繁發生，對國民經濟。造成的危害日趨嚴重。我們應當加強防雷意識，與氣象部門積極合作，做好預防工作，將雷害損失降到最低限度。

2. 雷電的破壞

雷電的破壞主要是由於雲層間或雲和大地之間以及雲和空氣間的電位差達到一定程度（25—30kV/cm）時，所發生的猛烈放電現象。　

通常雷擊有三種形式，直擊雷、感應雷、球形雷。

直擊雷是帶電的雲層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象。避雷針等裝置可將“直擊雷”產生的高電壓、強電流迅速引入大地，消除雷擊的影響，從而起到保護設施的作用。

感應雷是當直擊雷發生以後，雲層帶電迅速消失，地麵某些範圍由於散流電阻大，出現局部高電壓，或在直擊雷放電過程中，強大的脈衝電流對周圍的導線或金屬物產生電磁感應發生高電壓、而發生閃擊現象的二次雷。雖然在避雷針的保護範圍內，物體可免遭直接雷擊，但“感應雷”可在電力、通信、網絡、衛星天線及有線電視等線纜上產生高壓感應和電流“浪湧”，並通過導線引入配電間、機房、辦公室和住宅等，使電源、通訊及電子設備不可避免地受到損害。因此，防止這些現代社會的雷害顯得十分緊迫和必要。

球形雷是球狀閃電的現象。

3. 電湧的來源

電湧可來自電氣裝置外部，也可來自電氣裝置內部，即來自電氣裝置內的電器設備。

來自外部的電湧：這種電湧由雷電或公用電網開關的投切引起，這兩類有害的電源擾動都可擾亂計算機和微機信息處理係統的工作，引起停工或永久性設備損壞。 　　

當雲層上有電荷儲蓄，雲層下表麵產生極性相反的等量電荷時，將引起雷電放電。其後的情況就像一個大電池組或一個大電容器的放電那樣，雲層和地麵間的電荷電位高達若幹百萬伏。發生雷擊時以若幹千安設計的電流通過雷擊放電，經過所有設備和大地返回雲層，從而完成電的通路。不幸的是這個雷電通路常常取道重要或貴重的設備。電湧防護的關鍵概念是給雷電感應電流提供一個通向大地的短捷有效的通路。這樣雷電湧流將從設備外分流。 所示為設備處雷電流減少的情況。 大的雷擊電流值常被例舉應用，其實它發生的可能性很小。

來自內部的電湧：來自內部的電湧是經常發生的，諸如來自空調機、空壓機、電弧焊機、電泵、電梯、開關電源和其它一些感性負荷的電湧。例如一台20hp的感應電動機（線電壓230V，4級，Y結線）在最大轉矩時每相具有約39J的儲存能量，當其標稱方根值電流被截斷時，它將產生瞬態過電壓。它經常發生，和它自同一配電箱供電的其它負荷將因此易受損壞或工作失常。

不要以為電氣裝置電源進線上的過電壓防護器可以保護電氣設備不受內部電湧的危害。它不能，它隻能對沿電源線進入電氣裝置的外部電湧進行防範，因大容量的進線防護器具內部電湧發生處的距離太遠。電湧是微秒量級的異常大電流脈衝。它可使電子設備受到瞬態過電的破壞。每年半導體器件的集成化都在提高，元件的間距在減小，半導體的厚度在變薄。這使得電子設備受到瞬態過電破壞的可能性越來越大。如果一個電湧導致的瞬態過電壓超過一個電子設備的承受能力，那麼這個設備或者被完全破壞，或者壽命大大縮短。

雷電是導致電湧最明顯的原因，雷電擊中輸電線路會導致巨大的經濟損失。每一次電力公司切換負載而引起的電湧都會縮短各種計算機、通訊設備、儀器儀表和 PLC的壽命。另外，大型電機設備、電梯、發電機、空調、製冷設備等也會引發電湧。UPS 也可被電湧摧毀。 　

建築物頂部的避雷針在直擊雷時可將大部分的放電分流入地，避免建築物的燃燒和爆炸。UPS 不間斷電源是處理電壓的嚴重下降。二者非常有用，但都不能保護計算機免受電湧的破壞，而且UPS 本身集中很多微處理器，也可被電湧摧毀。 25年之前，IBM發現電湧更為常見的來源是電力公司的電網開關和大型電力設備(如空調和電梯)。每天都有這樣的電湧通過配電盤進入工作室破壞電子設備或縮短其壽命。因此，在美國幾乎所有的有計算機或其它敏感電氣設備的建築都安裝了電湧保護器。

4. 電湧容易損壞的電氣設備

含有微處理器的電氣設備極易受到電湧的損壞，這包括計算機和計算機的輔助設備、程序控製器、PLC、傳真機、電話、留言機等；程控交換機、廣播電視發送機、微波中繼設備；家電行業的產品包括電視、音響、微波爐、錄像機、洗衣機、烘幹機和電冰箱等。美國的調查數據表明，在保修期內出現問題的電氣產品中，有63％是由於電湧造成的。

5. 電湧對計算機和其它敏感電氣設備的危害

計算機技術發展至今，多層、超規模的集層芯片，電路密集，趨向是集成度更高、元器件間隙更小、導線更細。幾年前，一平方厘米的計算機芯片有 2,000個晶體管而現在的奔騰機則超過10,000,000個。從而增加了計算機受電湧損壞的概率。 由於計算機的設計和結構決定了它應在特定的電壓範圍內工作。當電湧超出計算機能承受的水平時，計算機將出現數據亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些症狀包括：出乎預料的數據錯誤，接收/輸送數據的失敗，丟失文檔，工作失常，經常需要維修，原因不明的故障和硬件問題等等。

雷電電湧遠遠超出了計算機和其它電氣設備所能承受的水平，絕大多數情況下，造成計算機和其它電器設備的當即毀壞，或數據的永遠丟失。即使是一個20馬力的小型感應式發動機的啟動或關閉也會產生3,000－5,000伏的電湧，使和它共用同一配電箱的計算機在每一次電湧中都會受到損壞或幹擾，這種電湧的次數非常頻繁。

上一篇： 天線避雷裝置安裝采用措施
下一篇： 防雷器選擇的三個技巧