电子、电气系统雷电危害的特点

李艳红，化麒，许冲

（国营洛阳丹城无线电厂，河南 洛阳 471000）

0 引言

雷电对电子电气系统中的弱电设备电子元器件造成的伤害非常大，而且根据电流形式的不同，负荷不同，带来破坏程度也存在一定区别。而弱电设备中的电子元器件对雷击电流十分敏感，在实际生产生活中通过相应的设备和技术手段来减少雷击电流造成的损伤。人们通过安装自动控制系统度对雷电进行预防，但有时会出现考虑不全面的情况，极端天气下雷电入侵，对弱电系统中电子元器件造成损伤，所以应该对防雷工作给予相应的重视。

1 雷电对电子元器件造成危害的原因概述

1.1 雷电的主要形式

雷电对人们的生产生活存在着一定影响，尤其针对于电子电气系统和相关设备。但是现代对雷电缺乏有效的治理方式，只能够通过一些设备和技术手段进行预防，并且降低雷电造成的危害[1]。在生活中雷电的主要形式分为三种，球形雷、感应雷、直击雷，根据雷电类型的不同，对电子电气系统造成的伤害和影响也存在着一定差别。人们需对不同种类的雷电进行深入研究，并制定针对性的治理方案，避免因为对雷电的了解程度不高，导致弱电系统和相应设备受到破坏。

1.2 直击雷

直击雷一般会对动物和植物造成损坏，而在这个过程中雷电产生的巨大能量，会引起热效应，对电子电气系统产生影响，甚至是破坏电子元器件。直击电对人们的生命和建筑物的整体结构造成了严重的威胁和影响，虽然直击电的破坏性比较大，但发生的概率比较低。

1.3 球形雷

球状闪电的危害较大，特别是针对于电子电气系统，一般情况下它随气流起伏在近地空中自在飘飞或逆风而行。它可以通过开着的门窗进入室内，常见的是穿过烟囱后进入建筑物。可以在导线上滑动，有时会悬停，有时会无声消失，有时又会因为碰到障碍物爆炸。球状闪电是形成雷电的电动趋势，在半击穿空气时产生的空气离子球。它其中携带能量，包裹相对稳定。当有导体破坏它的平衡时，它会和周围的空气中和，并释放出能量。

1.4 感应雷

感应雷主要是指雷电在雷云之间或者是雷云对地面进行放电，感应雷发生的时候会产生较大的磁场，对附近的电力线路、电子电气系统、信号传输线路造成一定的影响，直接会损害到串联线路或者中间的电子终端设备，而且这种形式的雷电发生频率比较高[2]。

1.5 雷电浪涌

雷电浪涌是近几年有关技术人员十分重视的雷电危害类型，雷电浪涌对微电子设备的危害巨大，而且防护手段起步比较晚导致不够完善。常见的电子元器件受到损坏，并不是由雷电直接引起的损伤，而是雷击发生时电源和线路中形成的电流涌浪造成的。因为一些电子设备的耐电，耐压情况比较差，对雷电的承受能力也比较弱。就弱电设备而言，由于电流涌浪的作用甚至对电器可能一次性造成严重的损伤，而且伤害不仅是通过电流的形式，还可以通过信号的形式对弱电设备造成严重的威胁。

2 电子、电气系统防雷措施

在电子、电气行业，防雷技术水平得到了一定程度的提升，防雷工作对弱电设备安全使用有着非常重要的保护作用，针对于不同的雷电类型造成的影响和伤害，在弱电系统中广泛应用防雷技术对电子元器件进行保护，延长电子、电气系统的使用年限[3]。技术人员根据防护范围的不同可以将防雷手段分成两种，一种是外部防护而另一种是内部防护。外部防护是指对弱电设备和建筑物本身的防雷系统，主要有避雷针、分流技术、屏蔽网等措施，这种防护措施比较传统，但是容易引起人们的重视，形式比较常见，而内部防护是弱电设备对电压、电源的保护，主要措施是等等电位联结、屏蔽措施、隔离措施等，内部防护技术属于较新的防护方式，针对于新出现的雷电问题有一定的效果，但是整体技术不够完善，缺乏广泛应用的基础[4]。

2.1 外部防护

外部防护主要是利用外部设备从而降低对雷电造成的影响，以避雷针为例，通过避雷针的引导能够将雷电引向大地，将雷电流引向大地的时候，需要将雷电流进行有效的分流，避免造成过强的电压对设备造成严重的危害。通过建筑物中的金属部件，形成法拉第笼，将雷电流进行屏蔽。针对于弱电设备，需在建筑物中设立均压电位连接点，保证电位均衡，降低雷击对建筑物中弱电设备的影响。外部防护操作起来比较简单，而其使用情况相对稳定，在防雷工作进行过程中，占有重要的地位，但是随着时代发展，传统防雷技术对新型的弱电设备和电子元器件的保护力度有限，而且精密电子元器件对雷电带来的危害自身缺乏抵抗力，为应对这种情况需将现代的防护系统多层次化[5]。

2.2 内部防护

根据EMC的观点，防雷从外部到内部需要建立多个保护区，才能够将雷电的危害性降到最低。保护区主要是依靠金属管道等设备进行屏蔽层的搭建，通过分层多级保护的方式，将电压降到能够承受的水平，而雷电流通过传统的避雷方式，将一半左右的能量之间转移到了大地，而另一半平均流入到其他的管道当中，随着电子设备的应用，雷电及设备操作瞬间经过的电流数值不断提升，传统的防护系统不能够应对现在的防雷环境，针对现在网络安全建设工作和弱电设备的发展应用，需将单一的雷电防护模式，变成多层次的雷电防护，而且在操作瞬间通过对电子电气系统的全面考量，提升系统防雷水平，对电子元器件进行有效的保护。电源雷电入侵也是弱电设备需面对的主要问题之一，电力系统把对地的电压进行有效限制，根据国家的规范进行有效统一，建议在高压变压器的后端到二次低压设备之间形成有效的防护，对精美仪器而言，在内部需安装避雷设备和保护器，从而将雷电过电压通过能量分流的方式导入大地，保护弱电设备的稳定运行[6]。分流设备的性能直接对网络进行保护，所以相关设备的选择对防雷的最终效果有着极大的影响。对于信号系统而言的防雷工作也需要一定重视，根据粗保护和细保护的不同内容，提出针对性的保护方式。

3 雷电浪涌保护

3.1 三级保护方式

对自动化的控制方式需要根据雷电浪涌的情况综合考虑，在保护系统运行过程中，针对于自动化控制装备的特点，将该系统的浪涌保护器分成三个等级，而且对于自动化系统的控制和研究是防雷工作进行的主要技术手段。雷击电流释放器、过压放电器、终端保护器在数据通信和控制过程汇中广泛应用，自动化装置供电设备保护采用的是雷击电流的放大器，这种设备一般情况下安装在建筑物的进口处，在实际工作中，为了避免后续设备电压数过高，需在保护范围内进行有效控制，并安装第二级保护，通过压放电器的施工完成二级保护的工作，而三级保护直接将过压保护器安装在设备的前端。而且必须遵守导线的最小最长的规定[7]。

3.2 三级保护设备

三级保护设备应用首先是惰性气体的过电器，是自动化控制系统中应用十分广泛的设备，主要针对于雷电浪涌。亚敏电阻，应用在二级保护层中，能够针对于电流的变化迅速做出反应，而且压敏电阻的放电时间是微秒级别。抑制二极管，应用在灵活的电子回路中。

4 结语

雷电对于弱电系统中电子元器件危害是十分巨大的，虽然我国电子电气技术在不断发展和提高，但是在实际工作中还是存在着一些问题，对雷电造成的损伤不能够进行有效的治理，特别是在电子电气角度下，弱电涉及的防雷工作内容相对比较复杂，需将系统中的内外部相结合，进行统一的防雷工作，技术人员需对防雷工作给予相应的重视，避免因为工作的疏忽造成经济损失，只有对雷电技术造成的损害进行分析，才能够提出针对性的建议和措施。