弱电系统防雷设计与接地设计（二）

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高压雷电的危害及其防护原理
　　随着计算机技术、通信技术、信息技术的发展，微电子设备应用普及率也得到了迅猛提高。众所周知，微电子设备普遍采用了中、大规模集成电路（LSI、VLSI芯片），从而导致耐过压、耐过流水平的下降，即抗电浪涌能力下降。被国际电工委员会IEC称之为电子时代的—大公害——雷电灾害也频频袭击我国要害部门，轻者造成一定数量的经济损失，重者则造成要害部门的工作瘫痪，雷电的危害已越来越受到人们的重视，尤其是在金融、邮电通信、交通、航空、电力等行业的计算机房、电脑调度中心等部门的工作人员已认识到防雷的必要性。
　　雷电产生的高压可达几千万伏，雷电流的产生时间是微秒级，上升的陡度很大。根据理论公式，可得出如图所示的遭直击雷击的N点电压：
　　

　　UN =LO Hdi/dt+iR+ir
　　其中LO 为单位长度的电感
　　H为高度
　　R为接地电阻
　　R为接闪器、引下线电阻
　　di/dt为雷电流陡度
　　当LO= 1.67μh/m i =100KA
　　di/dt=100KA/2.6μs R=10Ω r=0Ω
　　则UN =1641KV
　　感应电压：
　　UP=UQ C1/（C1+C2）
　　若导体P与地面垂直，则感应电压
　　Ui=0.2(ln100/a-1/2) di/dt
　　当a=5m di/dt=100KA/2.6μs时
　　ui=36.9kv
　　通过以上的计算可知直接雷电压和感应雷电压的厉害程度。
　　雷电成灾可以分为直接雷击和间接雷击。直接雷击是雷电直接击在物体上，产生电效应、热效应和机械力，直接雷的高压和强电流对地面物体造成巨大的破坏；间接雷击主要是指雷电感应和雷电波侵入。雷电感应是雷电在放电时，在附近物体上产生的静电感应和电磁感应并可能使金属部件之间产生电火花；雷电侵入是雷电放电时强烈电磁脉R雷电反击以及雷电过电压波可沿着架空线路和各种信号的进出线路及金属导管进入屋内，危及人体和设备。雷电的破坏主要表现在：强大的电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场及强烈的电磁辐射，从而造成火灾爆炸，仪器损坏等财产损失以及人员伤亡等事故。
　　由于雷害如此之大，从古以来人类就一直不停地探寻避雷的有效措施，发展到现代防雷保护的基本框架如下：
　　

　　由图可见，现代防雷技术一般分为“三道防线”
　　（1） 将绝大部分雷电流直接引入地下泄散（外部保护）
　　（2） 阻塞沿电源线或数据信号线引入的侵入波危害设备（内部保护及过电压保护）
　　（3） 限制被保护设备上雷电过电压幅值（过电压保护）
　　现在，一般重要场所的电源系统防雷采取三级防护措施，即三相总电源保护，进入室内的单相电源保护和进入设备前的保护。防雷专家最近提出了六点防雷计划，可以说是最恰如其分的了。这六点是
　　（1） 高效的接闪器
　　（2） 安全导引雷电流入地
　　（3） 完善的低电阻地网
　　（4） 清除地面回路
　　（5） 电源浪涌冲击防护
　　（6） 信号及数据线瞬变防护