机载电子设备雷电防护设计
发表时间：2019-09-02T15:48:25.370Z 来源：《建筑实践》2019年10期作者：吴任江
[导读] 科技的快速发展使我国各行业发展迅速。雷电对航空飞行器飞行安全构成威胁。
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摘要：科技的快速发展使我国各行业发展迅速。雷电对航空飞行器飞行安全构成威胁。机载电子设备担负重要飞行任务管理和执行职能，其雷电防护设计必需满足相关标准要求。
关键词：机载电子设备；雷电防护设计
引言
我国经济建设的快速发展使我国很多行业运用先进的科研技术，使其自身发展更为迅速。机载电子设备由于随飞机飞行海拔高、空中任务时间长等特征，使其遭受雷电危害的概率极大增加。因为机载电子设备一般安装在设备舱内，很少会遭受直击雷电，大概率危害来自于感应雷。
1雷电防护策略
雷电对飞行器的作用可分为直接效应和间接效应两类。机载电子设备通常安装在飞机内部，受到雷电间接效应影响。飞机在空中飞行，尤其在穿越云层时，极易受到云层放电的影响，当放电产生雷击时，强大的雷电产生的电场和磁场在飞机内部形成一个瞬态雷电效应环境，通过机体开口的电磁耦合或者结构电压（雷电流和结构电阻的乘积IR），在机体内部感应形成电压和电流，虽然持续时间很短（约几十微妙），但瞬时能量非常高，极易对机载电子设备造成干扰或损坏，严重时危及飞机的正常运行和人员安全。雷电间接效是指雷电产生的瞬态强电磁场和电流，通过互连线感应，在设备接口出现瞬态高电压和大电流，造成设备损坏或者系统功能紊乱。雷电间接效应主要通过耦合和回路感应两种方式产生危害。（1）耦合：通过线路、电容或电感耦合到另一个回路上，产生一个或者一系列瞬态高压。（2）回路感应：在回路中以瞬态电流形式出现，瞬间变化率越高，在回路中的产生的感应电压就越高。基于安全考虑，机载设备对雷电间接效应必须进行防护设计和试验验证，以确保飞机遭到雷击后，机上有关键功能的系统和设备能够正常工作，而具有重要功能的系统和设备能够自动或人工恢复正常。目前，飞机设计单位和相关电磁兼容实验室是按照RTCA/DO-160《机载设备环境条件与试验程序》标准作为机载设备电磁兼容设计和试验依据。机载电子设备的一个特点是安装在飞机机体内部，一般与外部雷电隔离。另一个特点是通常由外壳（机箱）、电连接件（插头、插座）、电路板、电源模块、接口件（芯片）等零组件组成，包括各种电路和电子元器件。机载电子设备雷电防护主要是雷电间接效应防护。当然，不排除雷电直接效应防护。机载电子设备雷电防护策略是：（1）系统防护。在飞机设计中将飞机机体雷电防护与机载电子设备雷电防护作为一个整体或系统进行考虑。尽可能将设备安放在机体中央，因为在这个位置雷电的破坏或干扰力弱。另外，不同的位置和机体材料的导电性决定了不同的防护等级和要求。（2）综合防护。雷电危害大，但是持续时间很短。机载电子设备不能单纯进行雷电防护，还要对除雷电外的电磁、静电、电源浪涌等干扰和冲击进行防护，这就要求将常规的电磁干扰和浪涌冲击防护与雷电防护结合起来进行。（3）权衡防护。机载电子设备雷电防护必然需要增加硬件元器件进而增加尺寸、重量，这就要求对设备体积、重量等指标进行权衡。（4）弱化防护。机载电子设备雷电防护的目的是将危害或影响降低到最低，不要求消灭雷电效应，因为这多数情况是达不到的，或者是经济上成本太高，或者是实际是没有必要。所谓最低或最小程度是指该设备运行不受影响。
2防雷器件选型
雷电保护的主要方法是在电路上并联可迅速吸收高能量浪涌的器件，将能量浪涌引入机壳地，同时将电路上的电压钳制在安全区域，以起到保护机载电子设备的作用。瞬态电压抑制管简称TVS管，为一种高性能电路保护器件，具备极短的反应时间(纳秒级)和极高的浪涌吸收能力，当其两端经受瞬间高能量冲击时，TVS管能以纳秒级速率将两端阻抗由高变低，可吸收瞬间大电流，从而将两端电压钳制在预定数值上，使电子电路中的精密元器件有效避免浪涌脉冲的破坏。TVS管具备反应速度快，击穿电压偏差小，漏电流小等特征，是电子设备过电压保护的首选器件。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩特性。在浪涌电压作用下，TVS管两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBＲ并被击穿。伴随击穿电流的产生，流过TVS管的电流将到达峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被钳制到预设的最大钳位电压VC之下。之后，伴随脉冲电流的指数型衰减，TVS管两端电压也一直下降，最后恢复到原始状态，此为TVS管抑制浪涌脉冲，保护电子元器件的过程。
3注意事项
1.布线考虑，TVS管子需要跨接在保护线路正线与释放回路之间，通常会因为器件引线及印制板布线带来寄生电感，当管子导通释放能量时，会通过瞬态大电流，在线路上叠加反向电动势，并对设备内部器件造成影响。为了降低这种影响，需要减小线路寄生电感系数L，印制板布线需要遵守器件手册布线要求。
2.限流电阻使用，数据通信线路限流电阻的使用，可以有效地削弱雷击浪涌电流，降低TVS防护功率要求，节约设计成本。当通信匹配阻抗前移至雷电防护功能模块后，应注意以下2点：a)总线接口芯片选型：应避免选用已经内置阻抗匹配电阻的接口芯片，以ARINC429总线发送接口芯片为例，应选型HI-8586，而非HI-8585（内置37.5ohm匹配电阻）；b)限流电阻选型：限流电阻需要承受瞬态大电流，与金属膜电阻相比，线绕电阻具有更好的耐热效应性能，因此建议使用功率线绕电阻。
4雷电防护设计
机载数据采集器雷电防护设计方法：（1）根据系统防护策略，确定机载数据采集器的防护等级和要求；（2）根据综合防护策略，综合考虑雷电、高强度辐射场、静电防护设计；（3）根据权衡防护策略，确定体积、重量允许下增加硬件元器件；（4）根据弱化防护策略，确定防护效果，并确定最终方案，满足给定标准要求。数据采集器安装于飞机内部，当雷击发生时，雷电间接效应会对设备壳体及电缆端口产生感应电压，尤其在线缆及引线端口危险性最大，可烧毁电子元器件，使电子设备不能工作。因此采用以下全系统全方位防护设计方法。对于雷电防护的主要技术措施是：（1）外部接口设计防浪涌电路。（2）增加机箱内部绝缘电阻。（3）减小机箱的搭铁电阻。（4）采用J5993系列连接器，连接器的与机箱采用导电衬垫形成360度接地。在高强辐射场环境下，外部的电磁干扰可能引起电子设备失效，对于高强度辐射场防护的主要技术措施是：（1）采用密封机箱，在内部电磁敏感区域适当增加机箱厚度。（2）对于电磁敏感区域采取屏蔽措施，如增加防护罩。（3）机箱内布线尽可能短，差分信号选用双绞线，敏感信号选择屏蔽线。（4）在PCB走线时注意在走线较
关于电子设备的防雷设计 【摘要】电子设备由于是由若干个电子元件构成的，所以电子设备在雷击电流下极导造成损坏，使设备的使用性能受到破坏，所以为了有效的确保电子设备运行的安全性，则需要电子设备使用企业做好防雷结构设计，确保电子设备能够稳定、安全的运行。 【关键词】电子设备;防雷设计;雷击;电子均衡器 在夏季来临时，经常会有雷电现象发生，一旦雷电产生，则会使地面上部分设备带来较大的影响，特别是一些贵重的电子设备更易受到雷电的袭击，使电子设备所属企业带来严重的损失。所以需要企业加大对电子设备的防雷设计，有效的掌握雷电发生的规律，从而使企业的经济损失得以有效的降低。 1.电子设备受到雷击损坏路径 雷电在发生时，由于其形成强大的电流和电压，当其作用在电子设备上或是电子设备周围的地面及接地体时则会产生过电压，从而使电子设备受到不同程度的损坏。由于雷电过电压给电子设备带来的损坏形式主要表现在三个方面。其一是由于直接雷击所给电子设备和元器件所带来的损害，这种损害具有极强的破坏性;其二是由于感应雷作用在电子设备和元件所给间接破坏，其相对于直接雷击的破坏来讲程度要稍轻些;当直击雷直接作用于电子设备周围的地面及其它设备的接地体时，则会导致高电位的发生，使电子设备受到较大程度的破坏。 在长期的实践工作中发现，电子设备受到雷击而发生损害，其多数情况下都是由于间接雷击所导致的，当电子设备的导致状态为开口环形感应电压时，则在雷击发生时，则会导致开口处的两点被击穿而产生电火花。但对于导体为闭合回咱时，则会由于感应电压的存在而全电路中存在接触异常的地方产生发热的情况，严重时则会导致电子设备受到烧毁。电子设备由于是由多个电子元器件组成，而且这些电子元器件多集中于入口端，所以在间接雷击下，极易导致元器件受损由于电子设备内部的元器件只有极小的电流能够通过，所以在间接雷作用下，往往不可能一次性的对设备造成损坏，特别是对于绝缘能力较强的电子设备，更不易受到损坏，但在多次雷击发生时，会导致电子设备元器件在重复多次雷击下使其损坏情况加剧，从而导致设备受到破坏。 2.电子设备受到雷击破坏的具体形式 雷击并不是单一的，其方式呈现多样化的形式，所以在雷击作用下会对电子设备带来不同程度的损害，因此需要对雷击破坏的具体形式进行分析，从而提出具有针对性的防雷设计方案，确保电子设备能够安全、有效的运行。 2.1 感应雷：感应雷所对电子设备带来的破坏程度并不是很重，但由于其发生的频率较高，所以不可避免的会给电子设备带来损坏。其破坏主要集中于电子
防雷设计方案 The latest revision on November 22, 2020
目录 一、雷电防护理论概述 二、防雷工程项目施工现场情况 三、施工方案 四、工程进度表 五、产品售后服务 一、雷电防护理论概述 雷电是自然界一种常见放电现象，自然界每年都有几百万次闪电，每年雷击造成的人员伤亡和财产损失，仅次于水灾而大于其它任何灾害。 雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业，尤其大规模集成电路为核心组件的测量、监控、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用的电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压很可能造成电子设备产生误操作，从而造成更大的经济损失和社会影响，尤其地处山野外的高速公路，水电厂、污水处世理厂极易遭受雷击过电压的侵害。它们的共同特点，电力线路往往要翻山越岭，传输和控制线路往往经常穿越复杂的地质层面，这些都是易遭直接雷击或感应过电压的薄弱点。 防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一两种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电电压的影响，必须针对雷害
入侵途径，对各类可能性能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治——均压、习屏蔽、分流、接地、保护（包括安装先进的防雷产品、过不去电压保护器、电涌保护器），才能将雷害减少到最低限度。 １、雷电的危害 自然界的雷击分为直接雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射两大类。 a)直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象，它以强大的冲击电流、 炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁脉冲辐射损坏放电通道上的建筑物、输入电线、室外设备等，造成极大的经济损失。 b)雷电感应高电压和雷击电磁脉冲，是由于雷雨云和雷雨云之间及大地 之间放电时，在放电周围产生的电磁感应，雷击电磁脉冲辐射以及雷雨云电场的表面电感应，使建筑物上的金属部件，如屋顶管道，铁塔，水箱，电源线，信号传输线，天馈线等感应出雷电高电压，沿这些金属部件线路通过室内的管道，电缆等进入各种电子电气设备，从而放电并损坏设备。 c)因为直击和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是 由于被保护系统的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合，接地不规范，没有安装电涌保护器或安装电涌保护器不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率高，损坏电子电气设备，全国年薪因雷电造成的损失高达数亿元，因此，我们必须有意识到提高对雷灾的防御能力，并提供完善的一体化解决方案。２、雷电灾害防治的基本方法
PCB防雷设计 目录 前言 (2) 摘要： (2) 关键词： (2) 缩略词解释 (2) 一.目的 (2) 二.适用范围 (2) 三.引用/参考标准或资料 (2) 四.名词解释 (2) 五.指导书内容及其它 .................................................................... 错误！未定义书签。 六.附录............................................................................................. 错误！未定义书签。
前言 本规范/指导书由公司研发部发布实施，在研发部内执行, 适用于指导本公司的产品设计开发及相关活动。 摘要： 本指导书介绍了我司产品防雷电路在PCB设计时的注意事项及规则。 关键词： 防雷电路PCB设计 缩略词解释 一. 目的 为了规范公司产品防雷电路的PCB设计，研发电子工艺部和防雷产品开发部共同组织编写了防雷布线设计操作指导书。 二. 适用范围 本指导书主要针对公司产品防雷电路的PCB设计，适用于产品设计中的所有成员，特别包括硬件设计工程师和CAD设计工程师。 本指导书适用于公司所有用Mentor Graphics及Power PCB软件进行防雷电路PCB设计。 本指导书由公司研发部电子工艺部、防雷产品开发部主管或其授权人员，负责解释、维护、发布，研发部QA负责监督执行。 三. 引用/参考标准或资料 [1]. YD/T 1235.1-2002 通信局(站)低压配电系统用电涌保护器技术要求 [2]. YD/T 1235.2-2002 通信局(站)低压配电系统用电涌保护器测试方法 [3]. YD/T 944-2007通信电源设备的防雷技术要求和测试方法 [4]. GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验 [5]. IEC 61643系列标准 四. 名词解释 1、电涌保护器（SPD） 俗称防雷器。是通过抑制瞬态过电压以及旁路电涌电流来保护设备的一种装置。它至少含有一个非线性元件，即SPD器件。 2、SPD器件
电子设备的防雷
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电子设备的防雷 随着微电子技术的发展，电力系统中广泛采用了微波通信和各种自动化系统。电子设备的防雷问题已提到日程上。为了提高电子设备防雷运行的水平，各个使用部门均制定了相应的标准、规程、规范或导则。例如，由邮电部主编的国标“电子设备雷击保护导则（GB7450—87）”，由邮电部基建司主编的通信行业标准“微波站防雷与接地设计规范（YD2001—93）”，由信息产业部综合规划司主编的通信行业标准“移动通信基站防雷与接地设计规范（YD5068—98）”和“通信工程电源系统防雷技术规范（YD5078—98）”以及由国家电力调度通信中心主编的电力行业标准“电力系统通信站防雷运行管理规程（DL548—94）”等。但是由于电子设备的防雷研究还只是近十余年的事情，要达到与目前强电设备防雷技术相似的水平，还需经过一段时间的努力。 下面结合微波站防雷对电子设备的防雷作一具体分析。微波站雷害的来源有直击雷、感应雷和侵入波三个方面。通常雷击微波站进线形成的过电压或因雷击而在进线上感应的过电压可以从低压电源线、通信线和信号线入侵微波站；雷击微波站天线铁塔而出现的高电位可以从天馈线、波导管或接地线入侵微波站。下面着重介绍微波站的侵入波保护。 雷击时出现在导线与地间的过电压称为纵向过电压（或称共模过电压）；出现在导线间的过电压称为横向过电压（或称差模过电压）。这些过电压需用相应的过电压保护元件来抑制。装在靠近外线路入口处的保护称为粗保护，用作粗保护的保护元件要求有大的通流能力，允许有较高的残压。用于内电路固体元件保护的称细保护，用作细保护的保护元件要求有较低的限幅电压（残压或箝位电压），其通流能力可较低。性能好的电子装置自身应带有细保护元件。 一、用于电子系统的过电压保护器件 目前用于电子系统的过电压保护器件主要有气体放电管、氧化锌压敏电阻和齐纳TVS （Transient Voltage Suppressor）二极管等。 1. 气体放电管 气体放电管是一种用陶瓷或玻璃封装、内充低压惰性气体（如氩气、氖气）的放电间隙。当加在间隙上的电压超过其放电电压时，间隙击穿，从而起到限制过电压的作用。气体放电管有二电极和三电极两种结构。图1为其保护接线示意图。三电极放电管的优点是当一线的电极对接地极放电时，所产生的电弧会照射接于另一线的未放电的间隙，强迫该间隙提前产生点火电子。因而也在极短时间内对地放电。根据试验，利用这一原理，两电极放电的时间差可减少为0.15 ~ 0.2ms。 （a）二极放电管b）三极放电管 图1 气体放电管的保护接线 气体放电管的特点是通流容量大（一般为103 ~ 105A），极间电容小（不大于10pF），但其动作电压较高（冲击击穿电压不能低于250V），响应时间慢（10–6s），而且动作后会出现续流，不易关断，所以通常用于电话线及高至50 MHz的信号的初级保护。 2. 氧化锌压敏电阻 氧化锌压敏电阻是以氧化锌(ZnO)为主要材料，以少量的氧化铋（Bi2O3）、氧化钴（Co2O3）、氧化锰(MnO2)、氧化锑(Sb2O3)等金属氧化物作添加剂，在1000℃以上的高温中烧结而成的非线性电阻片。理想的非线性电阻应在大电流时呈现为小的电阻以保证在雷电流通过时其上的压降（残压或箝位电压）足够低，起到限压的作用。在雷电流过去以后，当加在电阻片上的电压是其正常工作电压时，电阻片应呈现为大的电阻以保证系统能恢复正常工作。其非线性程度可用下式表示
一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。特别是太阳能控制仪表，由于太阳能安装位置的特殊情况，其使用稳定性是广大开发人员一直关注的重点。 瞬间高电压的雷击浪涌以及信号系统浪涌是引起仪表稳定性差的重要原因，信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题。 雷击浪涌分析 防雷击浪涌电路的设计 解决方案： 应用将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联 使用线绕电阻断开电路 雷击浪涌分析 最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论： 1、电源浪涌 电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。 美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。 2、信号系统浪涌 信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。 基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。 防雷击浪涌电路的设计 本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不
目录 一、雷电防护理论概述 二、防雷工程项目施工现场情况 三、施工方案 四、工程进度表 五、产品售后服务 一、雷电防护理论概述 雷电是自然界一种常见放电现象，自然界每年都有几百万次闪电，每年雷击造成的人员伤亡和财产损失，仅次于水灾而大于其它任何灾害。 雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业，尤其大规模集成电路为核心组件的测量、监控、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用的电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压很可能造成电子设备产生误操作，从而造成更大的经济损失和社会影响，尤其地处山野外的高速公路，水电厂、污水处世理厂极易遭受雷击过电压的侵害。它们的共同特点，电力线路往往要翻山越岭，传输和控制线路往往经常穿越复杂的地质层面，这些都是易遭直接雷击或感应过电压的薄弱点。 防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一两种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消
除雷击过电压和感应过电电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能性能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治——均压、习屏蔽、分流、接地、保护（包括安装先进的防雷产品、过不去电压保护器、电涌保护器），才能将雷害减少到最低限度。 １、雷电的危害 自然界的雷击分为直接雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射两大类。 a)直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象，它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛 烈的冲击波、强烈的电磁脉冲辐射损坏放电通道上的建筑物、输入电线、室外设备等，造成极大的经济损失。 b)雷电感应高电压和雷击电磁脉冲，是由于雷雨云和雷雨云之间及大地之间放电时，在 放电周围产生的电磁感应，雷击电磁脉冲辐射以及雷雨云电场的表面电感应，使建筑物上的金属部件，如屋顶管道，铁塔，水箱，电源线，信号传输线，天馈线等感应出雷电高电压，沿这些金属部件线路通过室内的管道，电缆等进入各种电子电气设备，从而放电并损坏设备。 c)因为直击和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是由于被保护系统 的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合，接地不规范，没有安装电涌保护器或安装电涌保护器不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率高，损坏电子电气设备，全国年薪因雷电造成的损失高达数亿元，因此，我们必须有意识到提高对雷灾的防御能力，并提供完善的一体化解决方案。 ２、雷电灾害防治的基本方法
机载电子设备雷电防护设计 发表时间：2019-09-02T15:48:25.370Z 来源：《建筑实践》2019年10期作者：吴任江 [导读] 科技的快速发展使我国各行业发展迅速。雷电对航空飞行器飞行安全构成威胁。 深圳市航天华拓科技有限公司广东深圳 518071 摘要：科技的快速发展使我国各行业发展迅速。雷电对航空飞行器飞行安全构成威胁。机载电子设备担负重要飞行任务管理和执行职能，其雷电防护设计必需满足相关标准要求。 关键词：机载电子设备；雷电防护设计 引言 我国经济建设的快速发展使我国很多行业运用先进的科研技术，使其自身发展更为迅速。机载电子设备由于随飞机飞行海拔高、空中任务时间长等特征，使其遭受雷电危害的概率极大增加。因为机载电子设备一般安装在设备舱内，很少会遭受直击雷电，大概率危害来自于感应雷。 1雷电防护策略 雷电对飞行器的作用可分为直接效应和间接效应两类。机载电子设备通常安装在飞机内部，受到雷电间接效应影响。飞机在空中飞行，尤其在穿越云层时，极易受到云层放电的影响，当放电产生雷击时，强大的雷电产生的电场和磁场在飞机内部形成一个瞬态雷电效应环境，通过机体开口的电磁耦合或者结构电压（雷电流和结构电阻的乘积IR），在机体内部感应形成电压和电流，虽然持续时间很短（约几十微妙），但瞬时能量非常高，极易对机载电子设备造成干扰或损坏，严重时危及飞机的正常运行和人员安全。雷电间接效是指雷电产生的瞬态强电磁场和电流，通过互连线感应，在设备接口出现瞬态高电压和大电流，造成设备损坏或者系统功能紊乱。雷电间接效应主要通过耦合和回路感应两种方式产生危害。（1）耦合：通过线路、电容或电感耦合到另一个回路上，产生一个或者一系列瞬态高压。（2）回路感应：在回路中以瞬态电流形式出现，瞬间变化率越高，在回路中的产生的感应电压就越高。基于安全考虑，机载设备对雷电间接效应必须进行防护设计和试验验证，以确保飞机遭到雷击后，机上有关键功能的系统和设备能够正常工作，而具有重要功能的系统和设备能够自动或人工恢复正常。目前，飞机设计单位和相关电磁兼容实验室是按照RTCA/DO-160《机载设备环境条件与试验程序》标准作为机载设备电磁兼容设计和试验依据。机载电子设备的一个特点是安装在飞机机体内部，一般与外部雷电隔离。另一个特点是通常由外壳（机箱）、电连接件（插头、插座）、电路板、电源模块、接口件（芯片）等零组件组成，包括各种电路和电子元器件。机载电子设备雷电防护主要是雷电间接效应防护。当然，不排除雷电直接效应防护。机载电子设备雷电防护策略是：（1）系统防护。在飞机设计中将飞机机体雷电防护与机载电子设备雷电防护作为一个整体或系统进行考虑。尽可能将设备安放在机体中央，因为在这个位置雷电的破坏或干扰力弱。另外，不同的位置和机体材料的导电性决定了不同的防护等级和要求。（2）综合防护。雷电危害大，但是持续时间很短。机载电子设备不能单纯进行雷电防护，还要对除雷电外的电磁、静电、电源浪涌等干扰和冲击进行防护，这就要求将常规的电磁干扰和浪涌冲击防护与雷电防护结合起来进行。（3）权衡防护。机载电子设备雷电防护必然需要增加硬件元器件进而增加尺寸、重量，这就要求对设备体积、重量等指标进行权衡。（4）弱化防护。机载电子设备雷电防护的目的是将危害或影响降低到最低，不要求消灭雷电效应，因为这多数情况是达不到的，或者是经济上成本太高，或者是实际是没有必要。所谓最低或最小程度是指该设备运行不受影响。 2防雷器件选型 雷电保护的主要方法是在电路上并联可迅速吸收高能量浪涌的器件，将能量浪涌引入机壳地，同时将电路上的电压钳制在安全区域，以起到保护机载电子设备的作用。瞬态电压抑制管简称TVS管，为一种高性能电路保护器件，具备极短的反应时间(纳秒级)和极高的浪涌吸收能力，当其两端经受瞬间高能量冲击时，TVS管能以纳秒级速率将两端阻抗由高变低，可吸收瞬间大电流，从而将两端电压钳制在预定数值上，使电子电路中的精密元器件有效避免浪涌脉冲的破坏。TVS管具备反应速度快，击穿电压偏差小，漏电流小等特征，是电子设备过电压保护的首选器件。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩特性。在浪涌电压作用下，TVS管两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBＲ并被击穿。伴随击穿电流的产生，流过TVS管的电流将到达峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被钳制到预设的最大钳位电压VC之下。之后，伴随脉冲电流的指数型衰减，TVS管两端电压也一直下降，最后恢复到原始状态，此为TVS管抑制浪涌脉冲，保护电子元器件的过程。 3注意事项 1.布线考虑，TVS管子需要跨接在保护线路正线与释放回路之间，通常会因为器件引线及印制板布线带来寄生电感，当管子导通释放能量时，会通过瞬态大电流，在线路上叠加反向电动势，并对设备内部器件造成影响。为了降低这种影响，需要减小线路寄生电感系数L，印制板布线需要遵守器件手册布线要求。 2.限流电阻使用，数据通信线路限流电阻的使用，可以有效地削弱雷击浪涌电流，降低TVS防护功率要求，节约设计成本。当通信匹配阻抗前移至雷电防护功能模块后，应注意以下2点：a)总线接口芯片选型：应避免选用已经内置阻抗匹配电阻的接口芯片，以ARINC429总线发送接口芯片为例，应选型HI-8586，而非HI-8585（内置37.5ohm匹配电阻）；b)限流电阻选型：限流电阻需要承受瞬态大电流，与金属膜电阻相比，线绕电阻具有更好的耐热效应性能，因此建议使用功率线绕电阻。 4雷电防护设计 机载数据采集器雷电防护设计方法：（1）根据系统防护策略，确定机载数据采集器的防护等级和要求；（2）根据综合防护策略，综合考虑雷电、高强度辐射场、静电防护设计；（3）根据权衡防护策略，确定体积、重量允许下增加硬件元器件；（4）根据弱化防护策略，确定防护效果，并确定最终方案，满足给定标准要求。数据采集器安装于飞机内部，当雷击发生时，雷电间接效应会对设备壳体及电缆端口产生感应电压，尤其在线缆及引线端口危险性最大，可烧毁电子元器件，使电子设备不能工作。因此采用以下全系统全方位防护设计方法。对于雷电防护的主要技术措施是：（1）外部接口设计防浪涌电路。（2）增加机箱内部绝缘电阻。（3）减小机箱的搭铁电阻。（4）采用J5993系列连接器，连接器的与机箱采用导电衬垫形成360度接地。在高强辐射场环境下，外部的电磁干扰可能引起电子设备失效，对于高强度辐射场防护的主要技术措施是：（1）采用密封机箱，在内部电磁敏感区域适当增加机箱厚度。（2）对于电磁敏感区域采取屏蔽措施，如增加防护罩。（3）机箱内布线尽可能短，差分信号选用双绞线，敏感信号选择屏蔽线。（4）在PCB走线时注意在走线较
环 境 系 楼 防 雷 设 计 方 案 设计项目：江西信息技术学院系楼设计单位：XX防雷责任有限公司设计人：朱贱牛审核人：XX 审核单位：江西省气象局 设计时间：2012年06月6日
目录 第一章．概述 (3) 1.雷电的概述 (3) 1.1雷电入侵的途径 (4) 2.环境系楼概况 (11) 第二章．设计依据 (11) 第三章．设计思路 (13) 3.1.原有防雷装置情况及分析 (13) 第四章．设计方案 (14) 4.1.外部防雷设计 (14) 4.1.1接闪干杆 (14) 4.1.2引下线 (15) 4.1.3接地装置 (15) 4.2.内部防雷装置设计 (15) 4.2.1.等电位连接设计 (15) 4.2.2.供配电系统防雷设计 (16) 4.2.3.信号线路防雷设计 (19) 4.2.4.机房207与102机房防雷设计 (20) 第五章．防护效果评估 (20) 5.1.外部防雷防护效果分析 (20) 5.2.内部防雷防护效果分析 (21) 第六章．工程维护及管理 (21)
6.1.产品选择 (21) 6.2.方法设计 (21) 6.3.工程实施 (21) 6.4工程测试 (21) 6.5工程交付 (22) 6.6质量保证 (22) 6.7.维护与服务 (22) 附录．工程预算表 (22) 第一章．概述 1.雷电的概述 雷电，是众多大气现象中的一种，发生在云际、云地、云空之间迅猛的脉冲放电，它产生强烈的闪光，并伴随巨大的响声，一种既恐怖又壮观的大气物理现象。自然界这种强大的放电能够直接击在建筑物或防雷装置上或从建筑物的侧、旁击在建筑物上，危害地面上的建筑物等物体和人、畜生命；雷电产生强大的电磁脉冲（LEMP），具有极大的破坏性。 江西是雷电多发地区，年平均雷暴日数为42～83天，据不完全统计，每年因雷击伤亡人数达一百多人，损坏变压器、家电、通讯设备、网络设备上千台，并造成建筑物被毁、火灾事故以及部分地区停电、停水、信息网络瘫痪、通信中
学校综合防雷工程设计方案 目录 一、前言 二、现代防雷基本知识 三、现场分析 四、设计依据 五、防雷设计思路 六、防雷设计方案 七、产品的安装及说明 八、结束语 九、工程预算
一、前言 雷击已成为大自然的严重自然灾害之一，学校是教书育人，学生聚集的地方，防雷设施尤其重要。近几年来，随着教育事业的快速发展，学校高层建筑物不断增多，电化教育、远程教育等信息技术应用日益普及，雷电隐患也随之增加。2007年5月23日，重庆市开县兴业小学遭受雷击，造成7名学生死亡、39人受伤的重大雷击事故,由此可见，学校做好防雷设施的预防是多么的重要。 为了保证电子设备的正常运行和人员的安全，必须设计完整有效的防雷方案。 二、现代防雷基本知识 根据不同的破坏机理，雷这种特殊的自然放电现象表现为两种形式：直击雷和感应雷。 直击雷是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。其破坏原理主要是机械破坏作用，体现在楼房顶角被雷击落一块水泥，大树被雷劈开，屋外的人畜被雷打死等；带电云层由于静电感应作用，使某一范围带上异种电荷，直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻的存在，以至出现局部高电压；或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“感应雷”，其破坏机理主要是电子设备的过压击穿，造成设备故障或损坏，严重者造成设备整机报废。 “直击雷”是在短时间内以脉冲的形式通过强大的电流，它的峰值有几十KA乃至几百KA，峰值时间很短，以us计的；“感应雷”没有直击雷那么猛烈，但它发生的机率远比直击雷高得多。因为直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击，或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外，直击雷一次只能袭击一两个小范围的目标，而一次雷击可以在比较大范围内多个小局部同时发生感应雷过电压现象，并且这种感应高电压可以通过电力线、网络线等金属导线传输到很远，致使雷害范围扩大。特别是随着大规模集成电路的应用，防雷已由以前的防直击雷为主发展到今天的综合防雷。 直击雷的防护一般采用楼顶安装避雷带、避雷针等，配合引下线、地网以保护建（构）筑物及建（构）筑物内人员的安全；感应雷的防护主要采用线路上安装雷击过电压保护器，即防雷器，配以线路屏蔽接地、等电位接地处理等综合运用，以保护设备的安全。因此，只是防直击雷或只防感应雷都是不全面的，而应进行综合防雷。 三、现场分析 该学校的建筑物主要有一号楼、二号楼、科技楼、体育馆、食堂、二栋学生宿舍楼组成，其中一号楼是机房所在地，机房内有在较多电子设备，需要做为一个重点防感应雷保护。另外在场外还有监控系统的前端设备也在重点防感应雷保护之内，七栋建筑物不但需要安装完善的直击雷防护设施，还要做好接地、等电位连接和防感应雷保护措施，从而形成一个完善的综合防雷系统。 四、设计依据 1、GB50057－94《建筑防雷设计规范》 2、GB50174－93《电子计算机房设计规范》 3、JGJ／T16－92《民用建筑电气设计规范》 4、GB9361-88 《计算机场站安全要求》 5、GB7450-87 《电子设备雷击保护导则》
计算机网络设备防雷设计方案 今日已是电子时代，日益繁忙庞杂的事务通过高速电脑、自动化设备及通讯设备得以井然有序，而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低，其数量和规模不断扩大，因而它们受到过压特别是雷电袭击而受到损害的可能性就大大增加，其后果可能使整个系统运行中断，并造成难以估量的经济损失，雷电和浪涌电压成为电子时代的一大公害。 雷电的破坏力极大，以雷击中心1.5km-----2km范围内都可能产生危险过电压，损害线路上的设备。随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛，雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。 目前比较流行的防雷方法是采用外部防雷，即采用避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故。但是防雷仅有外部防雷是不够的，雷电波会侵入各电气通道（如电源线、信号线的金属管道等）， 由其产生的高电压和浪涌电压对通讯设备、网络、信息、系统有极大的危害，轻则毁坏线路，重则损害设备，乃至系统瘫痪，造成难以估算的损失，所以必须进行内部防雷，防止雷电和其他内部过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的，为了实现内部避雷，需要在进出建筑物的各保护区上的电缆、金属管道上安装连接避雷及过压保护器，并实行等到电位连接，防止由雷电产生的高电压和浪涌电压造成的设备损害。 对于计算机系统特别是计算机房的保护除了做好常规的防雷设施和处理好接地问题外，还应在计算机房内和UPS房内加装相应的过电压保护装置，以消除电网浪涌、雷电感应电压、设备切换等意外事件对设备的冲击和毁坏。要求进入UPS和计算机房内的电源线、信号线应通过防雷、防过压处理，设备外壳、金属门、窗、管道、静电地板等应进行等电位处理。 一、总则 计算机网络设备雷电过电压及电磁干扰防护，是保护通信线路、设备及人身安全的重要技术手段，是确保通信线路、设备运行必不可缺少的技术环节。 2、本方案的设计依据IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》、VDE0675《过电压保护器》、GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》及GB-50174-93《计算机房防雷设计规范》、GB2887-89《计算机场地技术条件》等。 3、本方案中的所采用的过电压保护产品是ZYSPD系列避雷器。 4、计算机网络机房直击雷防护措施严格依据GB50057-94第二类建筑物设计标准，其避雷针、引下线、地网系统应合乎规定要求。 二、防雷设计 1、计算机网络的瞬态过电压保护设计 A、计算机网络过电压保护必须运用电磁兼容原理将计算机网络局部的防护归结到机房的整体的雷电过电压保护。 B、计算机网络设备所处的建筑物作为一个欲保护的空间区域，从电磁兼容的角度出发，可由外到内分为几个雷电保护区，以规定各部分空间不同的雷电磁脉冲(LEMP)的严重程度。 C、根据雷电保护区的划分要求，机房所在建筑物外部是直接雷的区域，在这个区域内的设备最
防雷设计方案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
目录 一、雷电防护理论概述 二、防雷工程项目施工现场情况 三、施工方案 四、工程进度表 五、产品售后服务 一、雷电防护理论概述 雷电是自然界一种常见放电现象，自然界每年都有几百万次闪电，每年雷击造成的人员伤亡和财产损失，仅次于水灾而大于其它任何灾害。 雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业，尤其大规模集成电路为核心组件的测量、监控、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用的电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压很可能造成电子设备产生误操作，从而造成更大的经济损失和社会影响，尤其地处山野外的高速公路，水电厂、污水处世理厂极易遭受雷击过电压的侵害。它们的共同特点，电力线路往往要翻山越岭，传输和控制线路往往经常穿越复杂的地质层面，这些都是易遭直接雷击或感应过电压的薄弱点。 防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一两种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电电压的影响，必须针对雷害
入侵途径，对各类可能性能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治——均压、习屏蔽、分流、接地、保护（包括安装先进的防雷产品、过不去电压保护器、电涌保护器），才能将雷害减少到最低限度。 １、雷电的危害 自然界的雷击分为直接雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射两大类。 a)直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象，它以强大的冲击电流、 炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁脉冲辐射损坏放电通道上的建筑物、输入电线、室外设备等，造成极大的经济损失。 b)雷电感应高电压和雷击电磁脉冲，是由于雷雨云和雷雨云之间及大地 之间放电时，在放电周围产生的电磁感应，雷击电磁脉冲辐射以及雷雨云电场的表面电感应，使建筑物上的金属部件，如屋顶管道，铁塔，水箱，电源线，信号传输线，天馈线等感应出雷电高电压，沿这些金属部件线路通过室内的管道，电缆等进入各种电子电气设备，从而放电并损坏设备。 c)因为直击和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是 由于被保护系统的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合，接地不规范，没有安装电涌保护器或安装电涌保护器不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率高，损坏电子电气设备，全国年薪因雷电造成的损失高达数亿元，因此，我们必须有意识到提高对雷灾的防御能力，并提供完善的一体化解决方案。２、雷电灾害防治的基本方法
防雷方案设计 4.1标准依据： 现场勘察情况 GB50057-94《建筑物防雷设计规范》2000版 GB500174-93<<计算机机房设计规范>> GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》 IEC1312-1.2.3《雷电电磁脉冲的防护》 计算机信息系统防雷安全规范(讨论稿) QX3-2000《气象信息系统雷击雷电电磁脉冲的防护》 GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 GB/T13615－92<<地球站电磁环境保护要求>> YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》 <<无线电管理规则>> GB50058-92 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB9361-88《计算机场地安全要求》 DL/T621-1997<<交流电器装置的接地>> YD2011-93 微波站防雷与接地设计规范 YD5078-98 通信工程电源系统防雷技术规定 GB50198-94 民用闭路电视系统工程技术规范 4.2防雷方案设计内容 雷电分为直击雷和雷电电磁脉冲危害。具有高电压、大电流和瞬时性特点，强大的闪电产生静电场、电磁场和电磁辐射，以及雷电波侵入、地电位反击等，统称雷电电磁脉冲，严重干扰无线电通讯和各种电子设备的正常工作，在一定范围内造成许多微电子设备损坏。仅仅依靠避雷针等防直击雷系统是无法保证防雷效果的，需要有一种合理的工程保护方式，既要防护直接雷击，又要防护雷电电磁脉冲，做到综合保护。
根据国内外最新的防雷技术规范、防雷设备、防雷实践经验，本次贵单位智能化系统机房综合防雷工程主要包括对智能化系统中弱电设备的综合防雷保护。主要考虑：机房设备电源的浪涌冲击防护、信号及数据线的瞬变防护、地电位反击、完善的等电位低阻地网等方面。因为从综合防雷的思想除了考虑建筑物直接雷防护还须全面考虑到这些弱电子系统的供电线路、通信信号信线路的感应雷防护并保证良好有效的等电位接地。确保人身、各系统设备稳定运行。 4.3.1具体防雷措施 （1）直击雷防护（大楼直击雷防护措施已有,本次不考虑） （2）机房感应雷防雷保护 供电线路防雷保护主要是在机房设备的各配电线路安装多级防雷器，“电源防雷器”并接在电力线路上，可遏制瞬态过电压和泄放浪涌电流。从总进线到用电设备端通常配置分为三级，经过逐级限压和放电，逐步消除雷电能量，保证用电设备的安全。根据不同的需要可选用”防雷箱”、“可插拔模块型”、“端子接线式”和“移动插座式”等品种。 针对机房重要设备及主要的终端设备，可在交换机等设备的电源进线端，串联安装插座式防雷器，其作用是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用。 电源系统防雷保护采用多级防护的原理，关于多级保护的要求，主要来源于IEC中雷电分区的概念，主要的目的是为了降低残压。因为既满足通流容量大，又要求残压低的避雷器元器件是不存在的。在IEC及GB50057-94中要求，第一级电源避雷器残压小于4KV，第二级电源避雷器残压小于2.5KV，第三级电源避雷器残压小于1.5KV。对于采用220V的供电设备而言，瞬间耐冲击过电压幅值为1.5KV，国标中考虑留有余地，要求末端避雷器残压值小于1.5×80%=1.2KV。本方案通过以上三级防护，可以把过电压箝制到1KV以下。对使用UPS 供电的重要设备而言，再通过UPS滤波整流后，完全可以满足要求。 1.1 机房电源第一级防护 措施：①在网络机房电源自切配电柜处，分别并联安装一套一体化三相高能量电
天然气调压柜防雷直击 设计方案 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
防 直 击 雷 设 计 方 案 四川兰电防雷有限公司广安分公司一、设计依据及相关标准 ■参考规范： GB50057-94(2000年版) 《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000版）GB 50343-2004 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50054-95 《低压配电设计规范》 EIA/TIA 568 《综合布线》 IEC 61024 《建筑物防雷》 IEC 61312《雷电电磁脉冲的防护》
GJB 900-90《系统安全性通用大纲》 99（03）D501-1《建筑物防雷设施安装》 GB 50169-92 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 …… ■设计目的：最大限度地减少危险品仓库因雷击而造成的 损失 ■数据提供：现场勘测、咨询 二、雷击方式概论 雷电灾害是最严重的自然灾害之一。全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数；雷电导致的火灾、爆炸、建筑物损毁等事故频繁发生；从卫星、通信、导航、计算机网络直到每个家庭的家用电器都遭到雷电灾害的严重威胁。我国每年因雷击造成的人员伤亡估计为3000—4000人，财产损失估计在50—100亿元左右，而广安市每年因雷击造成的直接损失达到3000万元以上。 自然界的雷击主要有直击雷和感应雷两类。 直接雷击声光并发，电闪雷鸣，老少皆知。它以强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击形式，击坏放电通道上的建筑物、构筑物以及人、畜等。 而感应雷击则悄然发生，不易察觉，后果严重。它是由于雷雨云的静电感应或放电通道周围产生的电磁感应作用，使建（构）筑物上的金
机载电子设备雷电防护设计 Airborne Electronic Equipment Lightning Protection Design 1概述 地球上平均每天约发生800万次雷电，各类飞机不可避免的要遭遇大气雷电环境。巨大的雷电能量和雷电电磁脉冲辐射使得飞行事故时有发生，如1969年，美国阿波罗12号宇宙飞船在发射升空时遭到雷击；1988年9月，越南一架客机在曼谷上空遭雷击，76人遇难；2000年6月，我国一架飞机在强雷暴环境中遭雷击失事；2009年6月，法航AF447航班A330-200型飞机在大西洋上空遭雷击失事，机上228名乘员全部遇难。国际航空界认为，通常一架固定航线的商业飞机，平均每年要遭到一次雷击。一架军用飞机，在其使用寿命周期内，平均要遭到二次雷击。 在现代航空技术中，为减轻飞机结构重量、提高飞机航电系统性能而大力发展并大量采用的先进复合材料技术和微计算机、微电子技术对雷电环境更敏感，遭到雷击时损失更大。因此，现代飞机的对雷电防护设计的要求也越来越高。 美国和欧洲等适航当局先后颁发了各类适航条例，如FAR 23部、25部、27部、29部等适航条例，就飞机的雷电防护提出了严格的要求。我国适航当局也参照欧、美飞机雷电防护体系，颁发了相应的适航条例，如CCAR 25部、29部等。这些适航条例及标准，对飞机雷电防护的要求主要归为三大类，即对飞机结构与部件、飞机燃油系统和飞机电气电子系统的雷电防护。本文重点介绍飞机电
气电子系统的雷电防护设计。 2雷电防护试验要求 目前，对机载电子设备雷电防护性能的考核一般按照DO-160E第22章――闪电间接影响试验的要求进行。 2.1试验分类及目的 试验分两组进行，分别为插针注入试验和电缆束感应试验。 其中，插针注入试验用来验证设备的耐压能力；电缆束试验用来验证当受试设备和它的配线处于相应的雷电环境下时，设备所能承受干扰的能力。 2.2试验等级 试验等级按照DO-160E要求定义，根据飞机对设备的要求由主机所确定，并需经适航审查部门认可。下面以某型产品为例对试验等级进行简单说明。（后续章节都以该项目为例进行说明） 试验等级为B2G22，该等级对应要求如下：插针注入试验用于注入的波形组为B类，插针试验测试等级为2级；电缆束感应试验用于注入的波形组为G类，电缆束感应试验中单脉冲和多脉冲试验的测试等级为2级，电缆束感应试验中多脉冲群试验的测试等级为2级。（波形组对应波形详见表1，测试等级详见表2）。 表1 波形组类别 注1：对插针注入试验，波形3频率使用1.0MHz（±20％）； 注2：对电缆束感应试验，波形3频率使用1.0MHz（±20％）和10 MHz（±20％）两种；
安防监控系统防雷设计方案 一、概述众所周知，雷电具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培。雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次：①设 备损坏，人员伤亡； ②设备或元器件寿命降低； ③传输或储存的信号、数据（模拟或数字）受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系统停顿。目前，世界上各种建筑、设施大多数仍在使用传统的避雷针防雷。用避雷针防止直接雷击实践证明是经济和有效的。但是，随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用和联网，避雷针对这些电子设备的保护却显得无能为力。避雷针不能阻止感应雷击过电压、操作过电压以及雷电波入侵过电压，而这类过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。每年各种通讯控制系统或网 络因雷击而受破坏的事例屡见不鲜，其中安防监控系统因受到雷击引起设备损坏，自动化监控失灵的事件也常有发生。安防监控子系统中部分前端摄像机设计为室外安装方式，对于雷雨多发地区必须设计安装防雷电系统。二、方案设计说 明系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。通过在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有
条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。避雷带、引下线（建筑物钢筋）和接地等构成的外部防雷系统，主要是为了保护建筑物本体免1 / 17 受雷击引起的火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成： ①直击雷； ②传导雷； ③感应雷； ④开关过电压。 直击雷：雷电直接击中建筑物，雷电的不到50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地，其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流，其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流，其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。这里的能量分配比例会随着。建筑物内的布线状况和管线结构而变化。直击雷波形为10/350us传导雷（雷电波侵入）：在更大的范围内（几公里甚至几十公里），雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备。其中地电位反击也是传导雷中的一种：雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。雷电可能通过接地系统或建筑物间的线路入侵雷电延建筑物内部设备形成地电位反击。感应雷（雷电波感应）：在周围1000公尺左右范围内（有资料为500公尺或1500公尺，距离应随着雷击大小和屏蔽措施而变化）。发生雷击时，LEMP 在上述有效范围内，在所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。因此分布于建筑物内外的各种电力、