电磁脉冲防护要点

电磁脉冲的原理电磁脉冲（Electromagneticpulse,EMP）是一种强烈的电磁辐射，能够对电子设备、通信系统、能源系统等造成破坏。

电磁脉冲的产生与传播是一个复杂的物理过程，涉及电磁场、电磁波、电磁辐射、电磁干扰等多个方面的知识。

本文将从电磁脉冲的原理入手，对其产生、传播、影响等方面进行介绍。

一、电磁脉冲的产生电磁脉冲的产生有多种方式，其中最常见的是高空核爆炸产生的电磁脉冲（HEMP）。

核爆炸时，高能粒子和辐射能量会产生大量的电磁波，这些电磁波会随着大气电离层的存在而被反射、折射和散射，形成一种强烈的电磁脉冲。

除了核爆炸，雷电、电子加速器、高功率电磁波装置等也能产生电磁脉冲。

二、电磁脉冲的传播电磁脉冲在传播过程中会受到电离层、电磁波传播损耗、地形地貌等多种因素的影响。

一般来说，电磁脉冲的传播距离与频率有关，高频电磁脉冲传播距离较短，低频电磁脉冲传播距离较远。

此外，电磁脉冲在传播过程中会与地球磁场相互作用，形成一种磁场效应，进一步加强了电磁脉冲的破坏力。

三、电磁脉冲的影响电磁脉冲对电子设备、通信系统、能源系统等造成的影响是非常严重的。

电磁脉冲的辐射能量能够破坏电子设备中的电子元件，导致设备失效。

通信系统受到电磁脉冲的影响后，信号传输会受到干扰或者中断，导致通信系统失效。

能源系统受到电磁脉冲的影响后，电力设备会失灵，导致能源系统瘫痪。

因此，电磁脉冲对国家安全和社会稳定造成的威胁是不容忽视的。

四、电磁脉冲的防护为了防止电磁脉冲对电子设备、通信系统、能源系统等造成破坏，需要采取相应的防护措施。

一般来说，电磁脉冲的防护措施可以分为三个层次：硬化、隔离和屏蔽。

硬化是指通过设计和制造电子设备来提高其抵御电磁脉冲的能力。

隔离是指将电子设备、通信系统、能源系统等与外界隔离，减少电磁脉冲对其的影响。

屏蔽是指通过使用屏蔽材料或者屏蔽结构来减少电磁脉冲对电子设备、通信系统、能源系统等的影响。

五、结语电磁脉冲是一种强烈的电磁辐射，对电子设备、通信系统、能源系统等造成的影响是非常严重的。

《雷电电磁脉冲的防护》1、总则1.1 范围与目标IEC61312-1为建筑物内或建筑物上的信息系统的有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护及测试提供信息。

下列情况不属本标准范围：车辆、船舶、航空器，而各种离岸装置则由专门机构制定的规程管理。

本标准不考虑系统设备本身。

然而，本标准为信息系统的设计者的抗IEMP防护系统的设计者之间，为了达到最佳防护效能而进行的合作提供一些指导原则。

1.2 引用标准以下标准包含的条文，通过在标准中引用而构成本标准的条文。

在标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

ISO及IEC的成员都持有现行有效的国际标准。

IEC61024-1：1990，建筑物防雷——第一部分：通则。

1.3 术语及定义不仅IEC61024-1中给出的定义适用于本标准，而且以下定义也适用于本标准。

1.3.1 连接网络：将系统的各个外露可导电部分连接起来的导体所构成的网络。

1.3.2 共用接地系统：连接至接地装置的建筑物的所有互连的金属装置（包括外部防雷装置）。

1.3.3 接地基准点（ERP）：共用接地系统与（信息）系统的连接网络间的唯一连接点。

1.3.4 环境区：规定了电磁条件的区。

1.3.5 等电位连接：在IEC61024-1中所定义，且如IEC61024-1的3.1.1中所描述的用连接线或浪涌抑制器所作的连接。

1.3.6 雷电流：雷击点的电流。

1.3.7 雷电电磁脉冲（LEMP）：作为干扰源的闪电电流及闪电电磁场。

1.3.8 防雷区（LPZ）：雷电电磁环境需被规定并加以控制的区。

1.3.9 局部连接板：在相邻两防雷区界面上的连接板。

1.3.10 长时间雷击：电流持续时间（从波前10%幅值点至波尾10%幅值点）大于几十毫秒而小于1秒的雷击（见图1）。

1.3.12 浪涌保护器（SPD）：用于抑制线路传导过电压及过电流的器件，如IEC61024-1中定义的浪涌抑制器，还包括放电间隙、压敏电阻、二极管、滤波器等。

附件铁路信号设备电磁兼容及雷电电磁脉冲防护实施意见目录1 总则 (3)2 铁路信号设备电磁兼容和雷电防护的基本要求 (4)2.1 电磁兼容试验 (4)2.2 雷电防护试验 (4)3 铁路信号设备专用防雷保安器（SPD）的基本要求 (5)3.1 一般要求 (5)3.2 电源防雷保安器的要求 (6)3.3 信号传输线防雷保安器的要求 (7)3.3.1 安装在室内的信号传输线防雷保安器（SPD）的要求 (7)3.3.2 安装在室外的信号传输线防雷保安器（SPD）的要求 (10)4 铁路信号设备用防雷元件的基本要求 (10)5 铁路信号设备综合防雷的基本要求 (11)5.1 信号楼的直击雷防护和屏蔽 (11)5.1.1 既有信号楼 (11)5.1.2 新建信号楼 (11)5.2 室外信号设备的直击雷防护和屏蔽 (12)5.3 接地系统 (13)5.3.1 一般要求 (13)5.3.2 既有信号楼接地系统改造 (14)5.3.3 新建信号楼接地系统建设 (15)5.4 接地汇集线及等电位连接 (16)6 防雷设备设置、安装和施工的基本要求 (19)6.1 一般要求 (19)6.2 电源防雷保安器（SPD） (20)6.3 信号传输线防雷保安器（SPD） (20)7 其他要求 (22)1 总则1.0.1为统一铁路信号设备电磁兼容性及雷电电磁脉冲的防护标准，提高信号设备抵抗电磁干扰能力，防止或降低雷电的危害，保证信号设备安全工作，制定本实施意见。

1.0.2信号设备本身应有符合规定的承受过电压和过电流的能力。

1.0.3 根据《铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件》（TB/T 3074-2003），铁路信号设备雷电电磁脉冲安全防护，应当采取以下措施：a.改善信号设备所处场地及机房电磁环境条件；b.机房和线路屏蔽；c.等电位连接；d.合理布线；e.在所有信号设备与外线的接口处设置防雷保安器等；f.良好地接地。

雷电电磁脉冲安全防护框图见图1。

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。

计算机信息系统实体安全技术要求第一部分：局域计算环境GA 371-20012001-12-24发布2002-05-01实施5．环境安全5．3 电磁屏蔽与静电防护5.3.1 机房的静电防护措施应符合GB 50174-1993中的6.3规定。

5.3.2 计算机信息系统的信号及电源线路，若非铠装电缆或屏蔽电缆都必须穿金属管或槽布设，金属管或金属槽都应妥善接地。

5.3.3 计算机信息系统的设备应有良好的屏蔽与接地。

5．4 雷电防护5.4.1 建筑物的雷电防护应符合GB 50057 的规定。

5.4.2 计算机信息系统电源线路、信号线路必须穿金属管槽屏蔽并且两端良好接地，所有其他金属管道及金属构架必须等电位连接。

5.4.3 电源进线、信号传输线在进入计算机信息系统设备时，必须安装电涌保护器。

5.4.4 电源系统电涌保护器可以进行多级配置，在进行多级配置时应考虑电涌保护器参数之间的配合。

同时还需考虑安装电涌保护器损坏时的过流保护装置，如熔断器、断路器等，电涌保护器应有劣化显示功能。

5.4.5 计算机信息系统供电电源装设电涌保护器的模块数和接线方式，应符合GB 50057-1994的第6章的规定。

5.4.6 计算机信息系统传输的信号频率及电平各异，因此通信接口电路宜采用逐级泄流、滤波、低压箝位等多级防护措施。

5.4.7 在信号线上安装的电涌保护器，其通流容量、插入损耗、驻波、频率、带宽等参数应符合计算机信息系统的匹配要求。

5.4.8 在格栅形大空间机房内的计算机信息系统设备应安装在远离格栅的位置，具体的安全距离按GB 50057-1994 的附录计算。

5．5 接地与等电位连接系统5.5.1 计算机信息系统各类接地的接地电阻值要求为：a）交流工作接地电阻不大于4Ω。

B）直流接地电阻应按计算机信息系统具体要求确定。

C）安全保护接地电阻不大于4Ω。

D）防雷接地电阻应符合GB 50057规定。

5.5.2 交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地应共用接地系统，其接地电阻按其中最小值确定。

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。

现代防雷装置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。

科目：电磁干扰与兼容任课老师：崔志伟作业：雷电电磁脉冲干扰与防护姓名：***学号：**********雷电电磁脉冲干扰与防护绪论雷电是由带电的云在空中对地放电导致的一种特殊的自然现象，其具有选择性、随机性、不可预测性以及破坏性。

雷电存在的形式除了可以直观感受到的发光、发热、发声的雷电流以外，在雷电流形成的同时由于电磁效应还会产生雷电电磁脉冲。

在当今信息化的时代，强大的雷电电磁脉冲是造成电子设备损坏的重要原因，可导致各种微电子设备的运行失效甚至损坏，成为威胁航空航天、国防军事、铁路运输、计算机与通信等领域的一大公害。

电子设备包括信息电子设备和电力电子设备两大类，信息电子设备基本采用微电子控制技术，电力电子设备相对于信息电子设备无信号传输线路外，其控制单元也大多采用微电子控制技术。

近20 年来新发现的电子设备雷灾的起因是闪电的电磁脉冲（LEMP）辐射造成的，电子设备越先进、耐压等级越低、能耗越小，灵敏度越高、体积越小，则雷电电磁脉冲的危害范围越大。

电子设备抗雷电电磁脉冲的干扰危害已是一个不可回避的问题。

雷电电磁脉冲既是雷电，又是电磁脉冲，但它既有别于直击雷，又有别于普通意义上的电磁脉冲干扰信号。

现在对直击雷的防护技术已相当成熟，由于直击雷包含着巨大的能量，通常采用避雷针、避雷网等引雷入地，其实这就是将所接收到的雷电能量直接引向大地而起到分流雷电流的作用，但避雷针引下线由于电感的作用，最多也只能将5 0 % 的雷电流入地，余下的雷电流将通过其他途径或四处扩散后入地。

扩散入地的雷电流就以雷电电磁脉冲的形式出现，对雷电电磁脉冲的防护，要从干扰和所具有的巨大能量两个方面来综合考虑。

直击雷的强大能量需要入地释放，同理，雷电电磁脉冲的能量也必须旁路泄放入地，在入侵通道上将雷电电磁脉冲引起的过电压、电流加以阻挡，且直接或间接泄放入地，从而达到保护电子。

正文雷电防护系统( Lightning Protection System（LPS）)是指用以对某一空间进行雷电效应防护的整套装置，它由外部雷电防护系统和内部雷电防护系统两部分组成。

雷击电磁脉冲的防护措施及方法摘要：雷电危害可以分为直击雷和雷击电磁脉冲两种。

避雷针、避雷带、避雷线等只能有效防护直击雷，而对雷击电磁脉冲的防护，避雷针和避雷带却无能为力。

本文在阐明雷击电磁脉冲入侵通道和雷电防护基本原理的基础上，针对雷击电磁脉冲的防护措施及方法进行了一些探讨。

关键词：感应雷；屏蔽；重复接地；等电位；共用接地。

1引言雷电是一种气象灾害,雷电是云与云、云与地之间的一种大气放电现象。

雷害大体可分为直击雷害和雷击电磁脉冲两大类。

直击雷的危害主要是造成建筑物的损坏和人员伤亡。

而云地放电和云间放电所产生的雷击电磁脉冲使周围的一些导体、半导体产生高达数千伏感应电压，通过金属导线和金属管网进入建筑物内部造成事故。

有人认为建筑物安装了避雷针后，建筑物内的计算机、家电、通信线路和电力等电子设备便不会遭受雷击，这种认识是错误的。

避雷针是金属体，安装避雷针的目的主要是防直击雷的，可以通过避雷针把雷电引入大地。

但是，它对于直击雷对地放电时所产生的感应雷是无能为力的。

据不完全统计，全世界每年在装有避雷针的情况下，遭雷击的经济损失可达数10亿美元，而其中遭雷击电磁脉冲损坏的竟占85%，可见，雷击电磁脉冲是主要“杀手”。

随着科学技术的发展，大量的微电子设备和通讯网络得到广泛应用。

由于电子设备的高度集成，加之工作电流小和工作电压低的特点，带来绝缘强度低和耐过电压、过电流能力差的弱点，使雷击电磁脉冲对电子设备的损坏远远大于直击雷对建筑物所造成的损失。

然而，在对建筑物图纸设计的时候，往往只重视了对直击雷的防护却忽略了对雷击电磁脉冲的防护。

本文在阐明雷击电磁脉冲入侵通道和雷电防护基本原理的基础上，针对雷击电磁脉冲的防护进行了一些探讨，旨在为建筑物内部防雷的设计者和图纸审核者提供一些参考。

2 雷击电磁脉冲的入侵通道雷击电磁脉冲入侵建筑物的通道主要有5条:(1)建筑物中一切电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线等都是建筑物的进雷通道;(2)出入建筑物中各种电源线路;(3)具有公共接地的建筑物中的一切金属管道，在雷电流经其上时，其周围产生的磁场涡流在金属表面感应出来的雷电冲击波;(4)雷电放电时，在金属表面感应出来的雷电冲击波;(5)直接雷击落雷点建筑物的高电位冲击。