雷电对电子设备的危害及其防护
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雷击的危害和防御措施雷电是大自然中一种强大而具有破坏力的自然现象。
当雷电横扫天空时,它所产生的电极化反应会释放出巨大的能量,造成严重的损失和危害。
为了保护人们和财产的安全,我们需要采取一系列的防御措施来减少雷击的危害。
雷击的危害主要包括以下几个方面:1. 人身安全威胁:雷电是一种极具破坏力的电能,它可以直接伤害、甚至杀死人体。
当雷击发生在人体附近时,人体会成为电流的最短路径,导致电击伤害或者灼伤。
此外,雷击还会引发爆炸、火灾和倒塌等危险情况,致使人们受伤甚至死亡。
2. 建筑物破坏:雷击会对建筑物产生直接的破坏作用。
当雷电击中建筑物时,电流会通过建筑物的金属结构向地下接地,这会引发严重的电弧和火灾。
同时,雷击还会损坏建筑物的电气设备,如空调、电梯、电脑等,给生活和工作带来麻烦。
3. 电子设备损坏:雷击对电子设备也会造成严重的损害。
随着信息技术的迅猛发展,人们的生活中充斥着大量的电子设备,如电视、电脑、手机等。
雷击会导致这些电子设备瞬间过载或损坏,造成数据丢失、系统崩溃等后果。
针对雷击的危害,我们需要采取一系列的防御措施:1. 了解雷击的规律:首先,我们需要了解雷电的形成和发展规律。
雷电一般发生在严重的雷暴天气中,尤其是在夏季的午后和晚间。
了解雷电发生的时间和地点,可以提前做好防御准备。
2. 避免暴露在雷电环境下:在雷暴天气中,我们要尽量避免暴露在室外环境中。
特别是在开放的地区,如高山、平原、水边等。
这些地方容易成为雷电的发生地点。
3. 寻找安全避雷点:寻找安全的避雷点是降低雷击危害的重要措施之一。
室内建筑物一般都有接地系统,能够将雷电引至地下。
所以,在雷暴天气中,我们应该尽可能待在室内建筑物中,尤其是有避雷设施的建筑物中。
4. 安装避雷装置:在一些高风险的地区,如高楼、山顶、电力站等,我们要安装避雷装置。
避雷装置能够吸收和分散雷电的能量,减少雷击的危害。
安装避雷装置需要由专业人士进行,确保其安装质量和有效性。
电力电子设备如何应对极端天气?在当今的社会中,电力电子设备已经成为了我们生活和生产中不可或缺的一部分。
从家庭中的电器到工业生产中的大型设备,电力电子设备的广泛应用极大地提高了我们的生活质量和生产效率。
然而,极端天气的频繁出现给这些设备带来了严峻的挑战。
暴雨、洪涝、高温、严寒、雷电等极端天气条件,可能会导致电力电子设备故障、损坏甚至完全失效,给我们带来巨大的经济损失和生活不便。
因此,如何让电力电子设备有效地应对极端天气,成为了一个亟待解决的重要问题。
首先,我们来谈谈暴雨和洪涝对电力电子设备的影响。
暴雨可能会导致水淹,使设备浸泡在水中,从而造成短路、腐蚀等问题。
为了应对这种情况,电力电子设备在安装时就应该考虑到防水措施。
例如,设备的外壳可以采用防水、耐腐蚀的材料制作,并且在接口和缝隙处进行密封处理,以防止水分侵入。
对于一些容易受到水淹的设备,可以安装在地势较高的位置,或者采用防水箱、防水罩等防护装置。
此外,还可以在设备周围设置排水系统,及时排除积水,减少水淹的风险。
高温也是电力电子设备面临的一个严峻挑战。
在高温环境下,设备内部的电子元件容易过热,从而影响其性能和寿命。
为了降低高温对设备的影响,一方面可以优化设备的散热设计。
例如,增加散热片的面积、采用高效的风扇或液冷系统等,以提高散热效率。
另一方面,要确保设备运行的环境温度适宜。
可以通过安装空调、通风设备等方式,对设备运行的空间进行降温。
同时,在设备的选型和设计阶段,就应该选择能够在高温环境下稳定工作的电子元件和材料。
严寒天气同样会给电力电子设备带来问题。
低温可能会导致设备的电子元件性能下降,甚至出现冻结、开裂等现象。
为了应对严寒,设备可以采用加热装置来保持其正常工作温度。
例如,在设备内部安装加热电阻丝或者采用热循环系统。
此外,选用耐低温的材料和电子元件也是非常重要的。
在极端寒冷的地区,还可以为设备建造保温房,以提供一个相对温暖的运行环境。
雷电是一种极具破坏性的自然现象,对电力电子设备的威胁不容忽视。
浅谈雷电的危害与防护措施雷电是一种自然放电现象,具有很大的破坏性。
雷电发生后会产生危险的过电压和过电流造成电力设施设备的绝缘损坏引发短路及过电流、过电压事故的发生,还会造成人身和财产的重大损失。
因此,做好防雷电措施是非常必要的。
标签:雷电;危害;防护措施前言雷电是一种大气中的放电现象。
大气中的雷云在过程形成中,由于积累了大量的正负电子,当这些正负电子积累到了一定的程度并且发生碰撞后就会发生激烈放电现象。
同时,伴有强烈的闪光和轰鸣声。
这就是雷电形成的原因。
因此,根据雷电的产生和造成危害的特点,可采取必要的预防措施,防止雷电给电力设施设备及人身安全造成危害。
1 雷电的种类及其危害自然界中雷电按照其危害的方式分有;直击雷、感应雷及雷电侵入波。
按其形状分有线型、片型及球型三种。
雷电的危害就是雷电的破坏效应;主要有电效应、热效应和机械效应。
当雷电发生时会产生数十万甚至数百万的冲击电压,而冲击能迅速击穿电力设施设备的绝缘保护造成电力线路短路而毁坏电力设备。
甚至还会引起火灾和爆炸事故的发生。
巨大的雷电电流通过导体,在极短的时间内能转换成热能使金属物体迅速熔化,产生火花,火花飞溅引起火灾和爆炸。
遭到雷击的物体通过巨大的雷电流,能瞬间产生大量的热量,使物体内部的水分或其他液体迅速气化,以至物体剧烈膨胀而遭到破坏或爆炸。
以上雷电发生的破坏是综合出现的,其中以伴有的爆炸和火灾的出现是最为严重的。
2 防雷装置防雷电伤害的装置主要有;避雷针、避雷线、避雷网、避雷带及避雷器等。
完整的避雷置应由接闪器、引下线和接地装置组成。
避雷针主要用来保护露天的变配电设备、建筑物和构筑物。
避雷线主要用来保护电力线路。
避雷网和避雷带主要用来保护建筑物。
避雷器主要用来保护电力设施设备。
避雷针、避雷线、避雷网及避雷带实际上就是接闪器,是用来接受雷击的金属导体。
当发生雷电时,吸引雷电接受雷击放电。
接闪器一般是采用圆钢或扁钢制成,所用材料尺寸应符合技术规定的要求。
一、概述随着我国现代化建设的不断提高,各类先进的电子设备广泛地运用到了各电压等级的变电站内。
但是一方面由于电子设备内部结构高度集成化,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。
据统计,雷电对电子设备的损坏占设备损坏因素的比例高达26%,例如变电站线路落雷,造成主控地与设备之间的电位差而损坏大量的保护设备;变电站的微波塔落雷,由于感应过电压而造成大量的通讯、远动设备损坏,我们应当对雷电的危害性引起高度重视,加强防雷意识,做好变电站预防工作,将雷害损失降到最低限度。
二、几种主要的雷击方式2.1雷的直击和绕击雷云单体浮在大地上空,其所带电荷拖着地表相反电荷犹如一个影子随风移动。
如果途经变电站的避雷针或地表其他突出物,地电荷会导致突出物顶端电场畸变集中。
闪电开展之前先是雷云底部的始发先导按间歇分级跃进方式向地表发展,当距地面50~100m时,由避雷针等地表电场畸变集中的地方产生垂直向上的迎面先导。
两者相接,进入直击或绕击的主放电阶段。
通常当地面上突出物的高度为h,雷云正下方的平均电场强度大于和等于580h-0.7 kV/m 时,则该突出物将容易受到直击雷。
原因是高为h的避雷针可影响雷云单体向下的始发先导发展方向的半径,用公式表述为:R=16.3h0.61m。
该式还表明,地表安装独立避雷针后,将会在其附近出现大量的散击,甚至对避雷针进行直击,对受避雷针保护范围内的物体进行绕击。
一次雷击主放电一般为几万安培到十几万安培,释放的能量相当大,瞬间所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们的生产生活带来多种危害,如引起火灾和大爆炸,金属导体连接部分断裂破损,建筑物倒塌,电气设备损坏等等。
2.2雷击反击直击雷电流通过地表突出物的电阻入地散流。
假如地电阻为10Ω,一个30kA的雷电流将会使地网电位上升至300kV。
电子设备雷电防护实用技巧雷电是一种自然现象,产生的电压和电流巨大,对电子设备造成的损害也较大。
为了保护电子设备以及延长其使用寿命,我们需要掌握一些实用的雷电防护技巧。
本文将介绍一些常用的电子设备雷电防护实用技巧,帮助读者更好地应对雷电的威胁。
一、使用合格的电源设备首先,选择合格的电源设备对于保护电子设备非常重要。
保护电子设备免受雷击的首要条件即为电力供应的稳定性。
使用符合相关标准的电源设备可以有效地降低雷击的危害。
同时,合格的电源设备还能够提供稳定的电压和电流,减少电子设备因电压过高或过低而带来的损坏风险。
二、安装防雷装置安装防雷装置是保护电子设备的一项重要举措。
防雷装置主要通过引导雷电束流,分散雷电的能量,减小雷击造成的损害。
一般来说,防雷装置分为外部防雷和内部防雷两种类型。
外部防雷是指安装避雷针、接地装置等,将雷电引入地下,避免电子设备直接受到雷击。
内部防雷则是通过安装保护器件,限制雷电对设备的入侵,减少损害程度。
在安装防雷装置时,要选择合适、可靠的产品,并确保安装工作符合相关安全标准。
三、加强设备的接地保护设备的接地保护是电子设备防雷的重要环节。
良好的接地系统能够将雷电的电流引入地下,减小雷击对设备的损害。
为了确保接地系统的质量,需要从以下几个方面加强保护:1.合理布置接地极:接地极应尽可能靠近设备,并避免与其他金属结构相干扰。
2.提高接地电阻:通过使用优质的接地材料,增大接地面积,减小接地电阻,提高接地效果。
3.注意接地导线的连接:接地导线要牢固可靠,避免松脱或断裂情况。
四、定期检查设备状态定期检查设备状态是防护电子设备免受雷电侵害的常规操作。
通过定期检查设备的状态,可以及时发现潜在问题,并采取相应的措施加以修复。
检查内容包括但不限于以下几个方面:1.检查接地系统:观察接地极的状态,确保金属部件完好且与地下部分的连接良好。
2.检查电源设备:检查电源设备的电压、电流等参数是否正常,并且是否存在异常情况,如漏电等。
防雷防静电技术措施导言:防雷防静电技术是指采取一系列措施来防止雷击和静电产生及其对设备、系统和人身安全所造成的伤害。
雷击和静电是在电力系统和电子设备中常见的问题,如果不加以适当的处理和预防,可能会导致设备损坏甚至造成火灾和人员伤亡。
本文将介绍一些常见的防雷防静电技术措施,以帮助人们更好地理解和应对这些问题。
1. 接地保护接地是防雷防静电技术中最基础且最有效的措施之一。
通过将设备和系统的金属外壳、架构等部分与地进行连接,可以将雷电能量和静电电荷引导到地中释放,从而实现保护作用。
接地保护的具体实施包括建立良好的接地系统、选用合适的地线和接地装置,确保其电阻低于规定标准。
2. 避雷器避雷器是用来限制电力系统和电子设备上的过电压,防止雷击对其造成损害的一种重要装置。
避雷器通常由金属氧化物构成,其工作原理为将过电压引向地,保护设备不受损害。
在设计和选择避雷器时,需要考虑额定电压、放电电流和响应时间等因素,以确保其能够有效地工作。
3. 防雷保护接口防雷保护接口是指将外部的雷击能量引导到设备外围,在设备内部产生的过电压和过电流对设备和系统造成的影响降到最低。
常见的防雷保护接口包括采用独立的信号线和控制线、使用雷电保护器和安装防雷针等。
通过合理布置和选择适当的防雷保护接口,可以增强设备的抗雷击能力。
4. 静电防护静电是指物体表面带有静电电荷的现象,常会引发火花、破坏电子设备、引起爆炸等安全隐患。
为了防止静电产生和积聚,可以采取以下措施:使用抗静电材料、增加接地导线、合理安装静电消除器以及人员防静电培训等。
5. 定期维护检查为确保防雷防静电技术的有效性,定期的维护检查是必不可少的。
这包括定期检查并测试接地系统、避雷器和防雷保护接口的状态和性能,以保证其正常工作。
同时,应建立完善的维护记录,及时发现和处理存在的问题,并做出相应的修复和改进。
结论:防雷防静电技术措施的实施对于设备和系统的安全运行至关重要。
通过合理运用接地保护、避雷器、防雷保护接口、静电防护和定期维护检查等措施,可以最大限度地减少雷击和静电对设备和人员的伤害风险。
雷电对电子设备的危害及其防护
作者:张小成
来源:《机电一体化》2014年第02期
【摘要】感应雷击是指雷云放电时,在附近金属导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。
并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远,致使雷害范围扩大。
【关键词】雷电防护;侵入设备;电磁脉冲;地电位反击;无源保护;信号保护
1 雷电防护概述
有史为据,雷电所造成的破坏可谓不计其数,落雷后在雷击中心1.5~2公里半径的范围内都可能产生过电压损坏线路上的设备。
计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有:MODEM (调制解调器)、ROUTER(路由器)、SWITCH(交换机)HUB、网卡、通讯卡、UPS、计算机电源及主板,除传统的避雷针引雷拦截技术外,已拥有消散削减、屏蔽隔离、抑制分流、疏导均衡等电位、优化接地泄放和雷电控测定位等预警技术并相应研制出多种高科技的隔离装置、信号涌浪保护器、电源涌浪保护器、高效接地防腐降阻剂等设备、器件和产品。
出现了火箭与激光等人工影响雷电的装置和雷电探测预警系统设备,这都为有效防御治理雷电灾害奠定了技术和物质基础。
2 雷击侵入设备的途径
直接雷击是指雷电直击在建筑物、动植物上,因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡;感应雷击是指雷云放电时,在附近金属导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。
雷电在雷云之间或雷云对地的放电过程中,会在附近的户外传输信号线、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备,是串联在线路间或终端的电子设备遭到损害。
感应雷虽然没有直击雷猛烈,这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远,致使雷害范围扩大。
装有避雷针的建筑物,是雷击通过避雷针的引下地线从建筑物顶端泄放到大地时,会产生很强的电场,建筑物内的金属物品均会产生感应电压,这些感应电压的高低随着金属形状、距引下地线的距离和雷击大小而变(根据IEC61312标准,当雷击中建筑物时,即使装有避雷针,直击雷电流的50%是通过引下线和接地系统入地,仍然会有大约50%的雷击能量会分配到信号、电源系统,一旦你的电源输入线、电话线、网络信号线或其他电子设备的金属引出、引入线感应到瞬间高压,避雷针就无能为力了。
因此,感应雷击破坏的主要对象是电子电气设备。
电磁脉冲由于雷电电流有极大峰值和陡度,在它周围出现瞬变电磁场,处在这瞬变电磁场中的金属导体会感应出较大的电动势,而此瞬变电磁场会在空间一定的范围内产生电磁作用,也可以是脉冲电磁波辐射,而这种空间雷电电磁脉冲波(LEMP)是在三维空间范围里对一切
电子设备发生作用。
因瞬变时间极短或感应电压很高,以致产生电火花,其电磁脉冲往往超过2.4高斯(约20KA/m)依据GB/T2887--2000《电子计算机场地通用规范》,现代银行、邮电、证劵机房或营业柜台普通应用微机进行货币存取、信息传递与交换,其对磁脉冲承受限度应小于800A/m,所以在新机房建设或旧机房改造时,对防雷与磁屏蔽措施必须充分注意。
3 地电位反击
建筑物的外部防雷系统包括两个方面:(如避雷针、避电网等)遭受直接雷击时,在接地电阻的两端就会产生危险的过电压,由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物引入设备,造成设备的损坏。
外部无源保护:主要依靠避雷针(避雷线、避雷带、避雷网)和接地装置。
保护原理:当雷云放电接近地面时,它使地面电场发生畸变,在避雷针(线)顶部,形成局部电场强度畸变,以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针(线)放电,在通过接地引下线,接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物免受雷击。
建筑物的所有外露金属构件(管道),都应与防雷网(带)良好连接。
内部防护:电源部分防护雷电侵害主要是通过线路侵入。
对高压部分电力局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(IEC62.41)线对线之间则无法控制。
所以对380V低压线路应进行过电压保护。
按国家规范应分三部分:建议在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内心线两端,应对地加装电源浪涌保护器,作一级保护;在建筑物总配电盘至各楼层分配电箱之间的电缆内芯线两端应对地加装电源浪涌保护器,作二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装电源浪涌保护器,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(电涌保护器)将雷电过电压(脉冲)的能量分流泄入大地,达到保护目的,所以,分流、等电位技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络防护的关键,因此,选择合格优良的电源浪涌保护器至关重要。
4 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。
其主要考虑的如:卫星接收系统、电话系统、网络专线系统、监控系统、工业控制系统等。
建议在所有信息系统进入楼宇的电缆线输入端,应对地加装信号涌浪保护器,电缆中的空线对应接地,并做好屏蔽接地,其中应注意系统设备的在线电压、电流、传输速率、接口类型等,以确保系统正常的工作。
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。
一般整个建筑物的接地系统有:与法拉第网相接,电源地(要求地阻小于10欧姆),逻辑地(也称信号地)、防雷地等。
有的是(如IBM)公司要求另设专用独立地,要求地阻小于4欧姆,(根据实际情况有时要求小于1欧姆)。
5 结论
有外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施。
各接地系统相互之间距离达不到规范要求时,应尽可能连接在一起,如实际情况不允许直接连接的,可通过等电位连接器实现等电位连
接。
为增加接地装置使用效率,可使用长效降阻剂。
根据电气、微电子设备的功能、受保护的程序和所属保护区域确定防护要点作分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道,对电源线和数据、通信线路都应作出多级多层防护。
外部防雷措施中的避雷设施引下线在接闪后,会有很大的瞬变电流通过,也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场(LEMP)。
因此,安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施。
再者,避雷针的工作原理是引雷,所以在概率上来说,安装了避雷针以后,建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增大,过电压产生点的距离会缩短(引下线)处,所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络控制系统的建筑物更加需要安装内部防雷措施。
参考文献:
[1]简明工程建设电气工程师手册.中国电力出版社2003.
[2]建筑企业专业管理人员建筑电工知识.中国环境科学出版社.2007.4.
[3]电子报.电子科技大学出版.。