电子信息设备防雷击电磁脉冲方法研究

LPZn + 1 后续防雷区： 当需要进一步减小流入的 电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需 要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要 求条件。
在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金 属物做等电位连接，并宜采取屏蔽措施。
1． 2 屏蔽空间的构成
电磁屏蔽空间一般为金属铜构成的格栅，格栅的 长宽都要根据实际情况进行计算，如图 3 所示。
2． 1 LPZ 0B 区内的磁场强度
在这一区域，无任何屏蔽设施，产生的磁场强度
为无衰减的 H0 （ A / m） ，H0 按下列公式计算：
H0
=
i0
2·π·Sa
（ 1）
i0
=
Q T
（ 2）
式中： i0 ———雷电流（ A） ； Sa———雷击点到屏蔽空间的屏蔽距离（ m） ，这里
将这一距离设定为接闪器到屏蔽空间的距离可以算
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Reseach on Method of Electronic and Information Equipment Against Lightning Electromagnetic Pulse
FU Fang1 ，GUO Jian2
（ 1． Shanxi Radio Film and Television Wireless Management Center，Taiyuan 030001，China； 2． Unit 63898 of PLA，Jiyuan 454650，China）
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2011 年第 10 期 文章编号： 1006-2475（ 2011） 10-0172-03
计算机与现代化 JISUANJI YU XIANDAIHUA
总第 194 期
电子信息设备防雷击电磁脉冲方法研究
傅 芳1 ，郭 健2
（ 1． 山西省广播电影电视局无线管理中心，山西 太原 030001； 2． 63898 部队，河南 济源 454650）
目前，防雷击电磁脉冲的通常做法是电磁屏蔽， 原理如图 1 所示。
这样，由于多个电磁屏蔽的空间的存在，其内部 的电磁感性强度就大大减少，电子设备受到的影响也 随之大大减小。图 2 为实际中电磁屏蔽的示意图，它 将空间划分为了几个不同的防雷区域：
图 1 电磁屏蔽原理
在图 2 中，各区的含义及划分依据如下： LPZOA 区： 本区内的各物体都可能遭到直接雷击 和导走全部雷电流； 本区内的电磁场强度没有衰减。
收稿日期： 2011-05-10 作者简介： 傅芳（ 1981-） ，女，山西昔阳人，山西省广播电影电视局无线管理中心助理工程师，学士，研究方向： 电子信息系统， 电子设备防雷； 郭健（ 1981-） ，男，山西昔阳人，63898 部队工程师，学士，研究方向： 电子对抗，视景仿真。
2011 年第 10 期
摘要： 介绍雷击电磁脉冲对电子信息设备的危害，分析原因，在此基础上，利用电磁屏蔽的原理，分析雷击时，不同屏蔽区
域的磁场强度，提出利用铜铝网格格栅进行防护的方法，最后对防护效果进行分析研究。
关键词： 雷击电磁脉冲； 屏蔽； 格栅
中图分类号： TN820
文献标识码： A
doi： 10． 3969 / j． issn． 1006-2475． 2011． 10． 049
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0引言
雷击电磁脉冲是指当雷电击中接闪器或者建筑 物时，由于雷电流的迅速变化而在其周围空间产生瞬 变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。 因此，雷击电磁脉冲对建筑物内的电子信息设备具有 较大的危害性，若不采取防止措施，将会使电子信息 设备产生不可逆的硬件损毁。
1 电磁屏蔽
1． 1 电磁屏蔽的原理
层，屏蔽层内的场强衰减为 H1、H1 和 H0 有如下关系：
H1
=
H0
SF
（ 4）
10 20
式中： SF———屏蔽系数（ dB） 。
不同材料的屏蔽系数如表 1 所示：
表 1 屏蔽系数
材料
SF 首次雷击
后续雷击
铜/铝
20·log（ 8． 5 / W）
20·log（ 8． 5 / W）
钢 20·log［（ 8． 5 / W） ］/［槡1 + 18·10 － 6 / r2 20·log（ 8． 5 / W）
出最大的场强；
Q———雷电流的电荷量（ C） ； 对应第一、二和三类
防雷建筑物，Q 分别取 200、150 和 100；
T———雷击时间（ s） ，这里一般取 0． 5s；
由式（ 1） 和式（ 2） 可得：
H0
=
Q π·Sa
（ 3）
2． 2 LPZ 1 区内的磁场强度
在这一区域，有材质为金属铜构成的格栅形屏蔽
= 8．
Q·W 5·π·Sa
（ 8）
从式（ 7） 和（ 8） 可以看出，格栅网格长度 W 必须
小于 8． 5，屏蔽格栅才能发挥效果，同时电子设备与
网格的距离也必须满足一定的值才能达到防护效果。
3 结束语
雷电对电子设备影响很大，优选一组 W 和 ds 值， 可以有效地做好电子屏蔽，防止雷击电磁脉冲的危害。 通过 Matlab 等软件可以对多组数值进行模拟，推演防 雷击电磁脉冲的效果，在此基础上还要做好格栅材料 的选择、共同接地及引下线的埋设等工作。只有同时 做好了这些工作，才能有效地防止各种雷击的危害，保 护好电子设备及重要信息系统台站的安全。
Abstract： The hazards of lightning electromagnetic pulse on electronic and information equipment is introduced，and the cause is analyzed． On the basis of the principle of electromagnetic shielding，the magnetic field strength of the lightning strikes in different regions is analyzed，copper and aluminum mesh grille is made for protection． Finally the protective effect is analyzed． Key words： lightning electromagnetic pulse； shielding； space grid
表中： W———格栅网格边长（ m） ，格栅网格如图 4
所示：
图 3 铜铝格栅屏蔽示意
2 不同防雷区场强计算
当闪电击中避雷针接闪器或者在接闪器附近物 体时，在瞬间会产生强烈的磁场，现分别计算不同防 雷区的磁场强度。
图 4 格栅网格
图 4 中，ds 为电子设备与屏蔽格栅的距离，必须
达到一定距离屏蔽格栅才会产生效果。
櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭櫭
（ 上接第 171 页）
而在于提出了一种过滤 Web 色情图片的软件框架。 本框架基于 LSP，对于 IE 内核和非 IE 内核浏览器均 适用，克服了基于 BHO 的框架对非 IE 内核浏览器无 效的弊端，也克服了陈智飞等人提出的框架所存在的 图片重复请求和流量浪费的缺点。本框架对同类过 滤软件的开发具有一定的参考价值。
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ds = SF·W /10
（ 5）
这里设定屏蔽格栅使用铜铝材料，故：
174
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计算机与现代化
2011 年第 10 期
SF = 20·log（ 8． 5 / W）
（ 6）
由式（ 4） 和 （ 5） 可得：
ds = 2·W·log（ 8． 5 / W）
（ 7）
由式（ 3） 、（ 4） 和（ 6） 可得：
H1
傅芳等： 电子信息设备防雷击电磁脉冲方法研究
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图 2 防雷区划分
LPZOB 区： 本区内的各物体不可能遭到大于所选 滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场 强度没有衰减。
LPZ1 区： 本区内的各物体不可能遭到直接雷击， 流经各导体的电流比 LPZ 0B 区更小； 本区内的电磁 场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。