静电雷电与电磁防护

电伤是指电流的热效应、化学效用和机械效应对人体的伤害；主要是指电弧烧伤、熔化金属溅出烫伤等。

电磁场生理伤害是指在高频磁场的作用下，人会出现头晕、乏力、记忆力减退、失眠、多梦等神经系统的症状。

一般认为：电流通过人体的心脏、肺部和中枢神经系统的危险性比较大，特别是电流通过心脏时，危险性最大。

所以从手到脚的电流途径最为危险。

触电还容易因剧烈痉挛而摔倒，导致电流通过全身并造成摔伤、坠落等二次事故。

二、防止触电的技术措施A. 绝缘、屏护和间距是最为常见的安全措施1、绝缘它是防止人体触及绝缘物把带电体封闭起来。

瓷、玻璃、云母、橡胶、木材、胶木、塑料、布、纸和矿物油等都是常用的绝缘材料。

应当注意：很多绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能或在强电场作用下会遭到破坏，丧失绝缘性能。

2、屏护即采用遮拦、护照、护盖箱闸等把带电体同外界隔绝开来。

电器开关的可动部分一般不能使用绝缘，而需要屏护。

高压设备不论是否有绝缘，均应采取屏护。

3、间距就是保证必要的安全距离。

间距除用防止触及或过分接近带电体外，还能起到防止火灾、防止混线、方便操作的作用。

在低压工作中，最小检修距离不应小于0.1米。

B. 接地和接零接地指与大地的直接连接，电气装置或电气线路带电部分的某点与大地连接、电气装置或其它装置正常时不带电部分某点与大地的人为连接都叫接地。

保护接地为了防止电气设备外露的不带电导体意外带电造成危险，将该电气设备经保护接地线与深埋在地下的接地体紧密连接起来的做法叫保护接地。

由于绝缘破坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，都应采取保护接地措施。

如电机、变压器、开关设备、照明器具及其它电气设备的金属外壳都应予以接地。

一般低压系统中，保护接电电阻值应小于4欧姆。

保护接零就是把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线紧密地连接起来。

应当注意的是，在三相四线制的电力系统中，通常是把电气设备的金属外壳同时接地、接零，这就是所谓的重复接地保护措施，但还应该注意，零线回路中不允许装设熔断器和开关。

雷击与电磁脉冲防护技术电子与电气工程是一门关于电力系统、电子设备和电磁场的学科，涵盖了广泛的领域，其中包括雷击与电磁脉冲防护技术。

雷击和电磁脉冲是电气工程中常见的问题，对电力系统和电子设备都可能造成严重的损坏。

因此，开发有效的防护技术对于保障电力系统和电子设备的正常运行至关重要。

雷击是指大气中形成的电荷差异引起的放电现象。

当云与地面或云与云之间的电荷差异达到一定程度时，就会形成雷电放电。

雷电放电会产生巨大的电流和电压，对电力设备和电子设备造成巨大的冲击。

为了防止雷击对电力系统和电子设备的损害，我们需要采取一系列的防护措施。

首先，我们可以在电力系统的设备和建筑物上安装避雷针和避雷网。

避雷针可以通过尖锐的尖端将雷电引向地面，避免其对设备和建筑物的直接冲击。

避雷网则可以将雷电分散到地面上，减小雷电对设备和建筑物的影响。

这些避雷设施可以有效地降低雷击风险，保护电力系统和电子设备的安全运行。

其次，我们还可以采取电磁屏蔽技术来防护电子设备。

电磁脉冲是由强电流和电压突变引起的短暂电磁波，可以对电子设备产生干扰甚至损坏。

为了防止电磁脉冲对电子设备的影响，我们可以在设备周围设置金属屏蔽，将电磁波引导到地下或远离设备。

此外，还可以使用特殊的材料和设计来减小电磁脉冲对设备的影响。

这些电磁屏蔽技术可以有效地保护电子设备免受电磁脉冲的损害。

除了以上的防护措施，我们还可以通过合理的电力系统设计来降低雷击和电磁脉冲的影响。

例如，可以采用合适的接地系统来分散雷击和电磁脉冲的能量，减小其对设备的冲击。

此外，还可以在电力系统中增加过电压保护装置，及时将过电压引向地面，保护设备的安全运行。

综上所述，雷击与电磁脉冲防护技术在电子与电气工程中具有重要的地位。

通过安装避雷设施、采用电磁屏蔽技术和合理的电力系统设计，我们可以有效地保护电力系统和电子设备免受雷击和电磁脉冲的损害。

随着科技的进步和工程技术的不断发展，我们相信雷击与电磁脉冲防护技术将会不断完善，为电力系统和电子设备的安全运行提供更可靠的保障。

雷电电磁脉冲及其防护1 、雷电电磁脉冲的物理特性(1)物理特性从积雨云的密布到发生闪电，会出现三种物理现象。

①云中静止电荷产生的静电场，产生静电感应现象，地面及各种导体会产生感应电荷，呈观静电场的作用。

这种作用随着距离的增大而迅速减小，与距离的三次方成反比。

②积雨云中电荷的移动（包括闪电）会产生磁场，若磁场强度发生变化就会出现电磁感应现象，这就是感应场产生的作用。

这种作用随着距离的增大而减小较快，与距离的平方成反比。

③闪电发生时，会出现电磁波辐射。

这种辐射场也随距离增大而减小，但比较缓慢，它与距离的一次方成反比。

除了注意上述三种物理现象，更应密切注意雷电流的变化特性，因为雷电的破坏作用与雷电流的峰值和波形密切相关。

现代防雷装臵正是根据雷电流的物理特性设计的，其主要的物理特性是：①峰值电流决定闪电的机械力和电力的作用大小以及雷灾的危害程度；②到达峰值的时间，数值愈小，冲击力愈大，在选用防雷元器件时应考虑响应速度；③最大电流变化率决定了闪电的电磁感应强弱，是电子设备防雷技术中应特别重视的参量，因为电子设备防雷技术中主要是对感应雷的防护；④半峰值时间或到达波尾中间的时间，是指回击电流减小到峰值一半时的时间，这个时间越长，热效应越大，容易造成元器件的损坏，也容易引起火灾。

超过lOO}上s就属于热闪电了。

(2)雷电电磁脉冲的频谱分析雷电电磁脉冲的频谱是研究避雷的重要依据，从频谱结构可以获得雷电电磁脉冲电压、电流的能量在各频段的分布。

根据这些资料可以估算通信设备或系统在其频率范围内可能遭受到的雷电冲击的幅度和能量大小，并以此作为确定避雷措施的参数。

①雷电流峰值比率的频率分析雷电流峰值比率的频率分布是指在雷电流的频谱范围内，每一个频率的电流峰值与雷电流峰值之比的频率分布。

雷电流主要贫布在低频部分，随频率升高迅速递减。

电波的波头越陡，高次谐波越丰富，波尾越长，低频部分越丰富。

②电流峰值比率积累的频率分布雷电流的破坏作用主要表现在对设备的过电压击穿和冲击能量过大的热击穿。

国际电工委员会标准IEC61312-11995-02第一版雷电电磁脉冲的防护第一部分：通则Protection against lightning electromagneticImpulse —Part 1: General principles国际电工委员会雷电电磁脉冲的防护第一部分：通则前言1） IEC （国际电工委员会）是一个由各国电工委员会（IEC 国家委员会）组成的全球性的标准化组织。

IEC 的目标是促进在电气和电子领域内涉及标准化的所有问题的国际间的合作。

为此，除其它的工作外，IEC 还出版国际标准。

这些标准的编制是委托给合技术委员会的，对所涉课题感兴趣的任何一个IEC 国家委员会，均可参一标准的编制工作。

与IEC 保持联系的国际的政府及非政府组织也参与此编制工作。

IEC 根据与国际标准化组织（ISO ）双方之间的协议所确定的条件与该组织紧密协作。

2）IEC 就有关的技术问题所通过的正式决定或协议（由代表了对相关问题有特别兴趣的所有国家委员会的各个技术委员会所编制），尽可能接近地表达了对所涉主题国际上的一致看法。

3）IEC 所通过的决定或协议，以标准、技术报告或指南的形式出版，并以推荐的形式供国际使用，在此意义上它们是为和国家委员会所接受的。

4）为了促进国际上的统一，各个IEC 国家委员会应致力于将IEC 国际标准尽可能最大程度地透明地应用于其国家标准及区域标准中去。

IEC 标准与相应的国家标准或区域标准中去。

IEC 标准与相应的国家标准或区域标准间的任何分歧应在后者中明确地指出。

IEC61312-1国际标准已由IEC 81 技术委员会（“防雷”）制订。

此标准的正文根据以下的文件写成：DIS （国际标准草案） 投票报告81（CO ）21 81/66/RVD本标准的认可投票的详尽信息可在上表所示的投票报告上找到。

IEC61312-1构成了总标题为“雷电电磁脉冲的防护”的系列出版物的一部分。

军用电子信息系统雷电与电磁防护的设计引言随着电子信息技术的发展，各种现代军事电子信息系统越来越普遍地应用半导体器件、集成电路和计算机网络来处理信息，而各种电磁脉冲对现代军事电子信息系统的破坏日见严重，因此现代军事电子信息系统的电磁脉冲防护问题日益为各国军方所重视。

针对雷电电磁脉冲(LEMP)、核电磁脉冲（NEMP)、信息电磁泄露(TEMPEST)等电磁脉冲防护问题的对策逐渐成为现代军事电子信息系统必须解决的问题。

雷电电磁脉冲和核电磁脉冲可通过天线、电缆连接处、金属管道等进入电子设备的内部产生感应电流使电子设备遭到严重的破坏。

使用以计算机为主的军事电子信息设备处理着非常重要的信息，计算机的电磁发射信号不但频谱成分丰富而且携带大量信息，然而信息电磁泄露对其处理的信息的安全性将造成巨大的威胁，如何进行数据保密防止我爱蚁集网成为现代军事通信的一个关键性的问题。

本文通过对雷电电磁脉冲(LEMP)、核电磁脉冲（NEMP)、信息电磁泄露(TEMPEST)等电磁脉冲防护问题的为解决以上现代军事电子信息系统的问题提出了对策。

2、电磁脉冲与电磁泄露2.1、雷电电磁脉冲(LEMP)雷电是自然界强大的脉冲放电现象，也是一种静电现象，而且是自然电磁干扰源中最强的一种放电现象，一次闪电平均含有上万个脉冲放电过程，电流脉冲平均幅值为几万安培，持续时间几十到几百微秒，闪电通道大约有几百米至几公里长，在先导---主放电过程中，它们向周围空间辐射高频和甚高频能量，从而产生雷电电磁脉冲（LEMP）。

雷电电磁脉冲给计算机等微电子设备带来的危害是相当严重的，其通过电网供电电源线路和信号传输线路进入计算机网络造成电磁干扰，轻则引起计算机程序混乱、信息处理失误，重则烧毁元器件，或使某些部件损坏直至停机，造成难以估计的重大损失。

由于微电子技术和计算机技术在现代军事电子信息系统中的应用程度越来越高，采取相应的LEMP防护措施已成为现代军事电子信息系统安全性与抗干扰技术的一个迫切要求，应从硬件、软件方面提高计算机系统自身的抗干扰能力。

按照防护范围可将安装弱电设备的建筑物的防雷措施分为两类,外部防护和内部防护?(1) 外部防护外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护,可采用避雷针?分流?屏蔽网?均衡电位?接地等措施,这种防护措施人们比较重视?比较常见,相对来说比较完善?弱电设备的外部防护首先是使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引人大地;其次是在将雷电流引人大地的时候尽量将雷电流分流,避免造成过电压危害设备;第三是利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼,起到一定的屏蔽作用,如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统?遥控?小功率信号电路的电器,则需要加装专门的屏蔽网,在整个屋面组成不大于5m-5m,6m-4m的网格,所有均压环采用避雷带等电位连接;第四是建筑物各点的电位均衡,避免由于电位差危害设备;第五是保障建筑物有良好的接地,降低雷击建筑物时接点电位损坏设备?(2)内部保护内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护,其措施有:等电位联结?屏蔽?保护隔离?合理布线和设置过电压保护器等措施.从EMC(电磁兼容)的观点来看,防雷保护由外到内应划分为多级保护区?最外层为0级,是直接雷击区域,危险性最高,主要是由外部(建筑)防雷系统保护,越往里则危险程度越低?保护区的界面划分主要通过防雷系统?钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成,从0级保护区到最内层保护区,必须实行分层多级保护,从而将过电压降到设备能承受的水平?一般而言,雷电流经传统避雷装置后约有50%是直接泄人大地,还有50%将平均流人各电气通道(如电源线,信号线和金属管道等)?5 电脑通信网络弱电设备的防雷措施随着电脑通信设备的大规模使用,雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重?以往的防护体系已不能满足电脑通信网络安全的要求?应从单纯一维防护转为三维防护,包括:防直击雷,防感应雷电波侵入,防雷电电磁感应,防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑? 多级分级(类)保护原则:即根据电气?微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定保护要点作分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护?(1)电源部分防护弱电设备的电源雷电侵害主要是通过线路侵入?高压部分有专用高压避雷装置,电力传输线把对地的电压限制到小于6000V(1EEEEC62.41),而线对线则无法控制?所以,对380V低压线路应进行过电压保护,按国家规范应有三部分:建议在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器或保护器,作一级保护;在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器保护器,作二级保护;在所有重要的?精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器或保护器,作为三级保护? 目的是用分流(限幅)技术即采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲)能量分流泄人大地,达到保护目的,所以,分流(限幅)技术中采用防护器的品质?性能的好坏是直接关系网络保护的关键,因此,选择合格优良的避雷器或保护器至关重要?(2)信号部分保护对于信息系统,应分为粗保护和精细保护?粗保护量级根据所属保护区的级别确定,精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定?(3)接地处理一定要求有一个良好的接地系统,因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄人大地,从而保护设备和人身安全?如果机房接地系统做得不好,不但会引起设备故障,烧坏元器件,严重的还将危害工作人员的生命安全?另外还有防干扰的屏蔽问题,防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决?6 施工机械的防雷措施公路施工作业处在露天环境下进行?施工机械的电气控制系统特别是微电子控制装置受雷电直击或雷电感应过电压损害的几率很大?山区公路在雷雨季节是雷电袭击的高发区,雷电往往会对施工机械进行正面的袭击;而有时即使在天空中没有雨云又不下雨的情况下,感应雷也会时有发生,其产生的浪涌电压入侵并损坏路面摊铺机的微电控制装置?(1)在沥青混合料揽拌场安装避雷针装置由于沥青混合料搅拌设备及其配套机械集中,比较容易进行集中防雷,在拌和场安装避雷针?避雷针的高度高于搅拌楼的最高点,达到有效的保护半径,防止雷电对任何一台作业机械直击?避雷针接地要可靠,接地网的角钢桩点埋设土坑要求1.0m深左右,角钢在土坑内要露出20cm 左右,在土坑内按比例填满木炭和颗粒生盐作为降阻介质,生盐与木炭的重量比例为1:10,即1kg生盐掺合10kg木炭,然后填土复盖?这样可以确保接地电阻值在4欧以下?此外,还对操作控制室进行屏蔽,将操作室内微电子控制系统的工作接地?保护接地与金属结构的控制室外壳用导体连接在一起,再通过接地引线引入地下接地网,使它们保持相等的地电位,预防静电及雷电?(2)对路面摊铺机械电气控制装置装设过电压保护器由于路面摊铺机械是随时移动作业的,不可能集中避雷,而处在露天环境下的移动机械电气控制装置最容易受感应雷浪涌电压的入侵,例如沥青沥青摊铺机控制路面平整度和控制机械定位的压力传感器等就深受其害?为了保护这些控制灵敏度极高的机械微电子控制装置免遭感应雷浪涌电压入侵损毁,根据每台机械控制装置的不同构造特点,对其装设过电压保护器?7 控制系统及控制室防雷主要措施控制室如果和生产设备在同一建筑物内,其防直击雷设施应根据生产设备的特点综合确定和设计?如果控制室是独立的建筑物,应按该标准规定的三类防雷建筑物的标准设防? 将控制室的墙和层面内钢筋?金属门窗等进行等电位联接,并与防直击雷的接地装置相联,使控制室形成一个法拉第笼,可减少雷电磁脉冲的影响?控制室有许多电缆和外部相联,因此要对从室外进入控制室的各种电缆采取屏蔽措施,对容易被雷电波侵入的地方更应重视,只有堵死一切雷电导入的端口,才能有效保护热工控制系统设备免受雷电的侵害?控制系统及控制室防雷保护的三道防线为: ①外部保护:将绝大部分雷电流直接引入大地泄散; ③内部保护:阻塞沿电源线或数据线?信号线侵入的雷电波危害设备; ③过电压保护:限制被保护设备上的雷电过电压幅值?(1)保护接地:控制系统均有一个保护地,该保护地一般在机柜和其它设备设计加工时已在内部接好,有的系统已将该保护地在内部同电源进线的保护地(三芯插头的中间头)连在一起,有的不允许将保护地同该线相连,用户一定要仔细阅读厂家提供的接地安装说明书?不管哪种方式,保护接地必须将一台设备上所有的外设或系统的保护接地连在一起,然后用较粗的绝缘铜导线将各站的保护接地连在一起,再从一点上与大地接地系统相连?(2)屏蔽地(模拟地):是所有接地中要求最高的一种?几乎所有的控制系统都提出屏蔽地一点接地,且接地电阻小于1Ω?在控制系统机柜内部都安置了屏蔽地汇流排,用户在接线时将屏蔽线分别接到屏蔽地汇流排上,在机柜底部,用纸缘的铜辫连到一点,然后将各机柜的汇流点再用绝缘的铜辫或铜条以辐射状连到接地点上?大多数的控制系统不仅要求各机柜屏蔽地对地电阻小于1Ω,且各机柜间的电阻也要小于1Ω?(3)从防雷角度看走线槽及穿线金属管应选择金属材质而不应选用环氧树脂等绝缘材料? 要将控制系统的接地系统和防雷电系统的接地系统进行等地位联接,即使受到雷电反击,由于它们之间不存在电位差,所以不可能通过雷电反击构成对电子元件的威胁?(4)接地电阻值的要求一种观点则认为雷击事故与接地电阻值有关,因此要求接地电阻值尽可能小?从“引雷入地”的观点出发,较小的接地电阻值显然有利于加速雷电能量的对地释放?再则,对控制系统而言,接地也不仅仅是为了防雷?因此不少行业标准对控制系统的接地电阻要求也不同,如电力部门对热工控制系统接地电阻的要求:采用独立接地时接地电阻小于4Ω;采用与电气网共地时接地电阻应小于1Ω;采用防雷地?电气地?热工控制系统地三者共地时应小于0.5Ω? (5)防雷浪涌保护浪涌保护器(SPD)是一种限制瞬态过电压和分走浪涌电流的器件,可分为强电和弱电SPD?在正常情况下,SPD不对电路产生影响;当浪涌电流侵入时,SPD将所有连接部分与地线短路,使线路中的浪涌电流迅速释放入地,从而使线路所连接的设备不受浪涌的侵害;浪涌终止后,使SPD恢复正常?8 结束语雷电灾害对电气控制装置的侵害是一种常见的自然灾害,为避免雷电对其侵害,应根据机械电气控制设备的不同构造特点而采用不同的防雷方法?只要合理地选用防雷设备,应定期由专业防雷公司检测防雷设施,评估防雷设施是否符合国家规范要求,设立防范雷电灾害责任人,负责防雷安全工作,建立各项防雷安全工作,建立各项防雷设施的定期检测,雷雨后的检查和日常的维护?在防雷设施的设计和建设时,应根据地质?土壤?气象?环境?被保护物的特点,雷电活动规律等因素综合考虑,采用安全可靠?技术先进?经济合理的设计施工?就会大大降低雷电灾害带来的损失?。