雷电对建筑物和设备的危害性及防护措施

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雷电是对建筑物和设备造成破坏的重要自然现象。有效防雷措施尤其是防护感应雷的能力,对于现代信息化系统尤为重要。


雷击类型

  1. 直击雷

    • 定义:雷电直接击中建筑物或设备,引发强大的机械应力和电流。
    • 危害:直接损坏结构和设备。
  2. 感应雷

    • 定义:雷击导致设备电源线、信号线上的感应电流,形成瞬间过电压。
    • 特点:持续时间极短(微秒至毫秒级),引发尖峰冲击电压。
    • 危害:感应雷虽不如直击雷显著,但对现代高精度设备的破坏性极大。


感应雷的破坏途径

  1. 电源输入线路

    • 雷电通过传输线路侵入设备,破坏内部电子元器件。
  2. 耦合方式的感应:

    • 电阻性耦合: 电流在线路上流动引发的电压。
    • 电感性耦合: 磁场变化感应电压。
    • 电容性耦合: 电场变化引发电压。
  3. 开关动作引发过电压

    • 设备开关动作储存的磁能释放为瞬间过电压,干扰设备运行。


瞬间过电压的破坏性后果

  1. 数据和信号丢失

    • 造成电子设备误操作、瘫痪。
  2. 元器件性能和寿命下降

    • 重复的小幅度过电压对元件的长期影响不可忽视。
  3. 烧毁线路和元件

    • 严重情况直接损毁设备硬件。
  4. 系统停顿引发间接损失

    • 如银行系统中断、通信中断导致的经济损失往往更严重。


现代电子设备的防护需求

  • 随着高集成半导体技术的发展,设备对过电压的耐受能力降低,但设备在设计上通常需满足约两倍于其额定电压的耐受能力。例如,额定230V的设备可承受700V左右的瞬间过电压。


有效防护措施

为了防护因感应雷或开关动作引起的瞬间过电压,应考虑以下措施:

  1. 全面传输线保护

    • 涉及电源线、信号线、数据线、电话线等所有传输线路。
  2. 安装防雷器

    • 选择适用于程控交换机、数据传输设备等的专业防雷装置。


理想防雷器的特点

  1. 相容性

    • 不对保护设备或线路造成干扰与中断。
  2. 承受高电流能力

    • 能处理至少10,000安培的瞬间感应电流。
  3. 低通过电压

    • 将尖峰电压限制在设备可承受范围(如700V以下)。
  4. 全面保护模式

    • 提供相对地、中对地、相对中的多种保护方式。
  5. 操作状态显示

    • 防雷器需明确显示正常、功能减退或故障状态。
  6. 遥测功能

    • 故障状态通过遥测通知监控中心,便于快速响应。
  7. 高耐用性和长寿命

    • 能多次重复使用,正常使用寿命需达到20年以上。像天盾雷电的防雷器可以质保5年


雷击防护不仅要考虑直击雷的破坏,还需特别关注感应雷和瞬间过电压对电子设备的危害。通过安装高性能的防雷装置和合理的分级保护方案,可有效降低雷电对建筑物和设备的破坏风险,确保系统安全可靠运行。