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信息系統雷擊電磁脈沖的防護措施

文檔作者：羅文洛文檔來源：臺山市利安給水消防工程公司		點擊數：	更新時間： 2021年10月15日
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EMC及抗千擾
EMG and EMI
(PLC&amp;amp;F 2004年7月
信息系統雷擊電磁脈沖的防護措施
Lightning Electromagnetic Impulse Prevention in Information System
臺山市利安給水消防工程公司羅文洛
LuoWenluo
摘要：本文通過介 宙擊電磁 沖對信息系統的危害。簡述青擊電磁咻沖Lf1=MP襲擊信息系統的主要途徑，及有關雷
擊電磁脈沖I=EMP的防護措施。
關鍵詞：雷擊電磁 沖 等電位連接 屏蔽 電涌保護器
Abstract：The harm caused to inform ation system by LEMP(1ightning electromagnetic impulse)is mainly discussed in this essay．
It briefly tells the main paths through which the LEM P attacks the infolxnation system，as well aS the protective measures
totheLEMP．
Key words：LEM P Equipotential bonding Shielding SPD
f中圖分類號】TN973 【文獻標識碼】B 文章編號l 606—5 l 23{2004)07 O1 09 02
1 引言
隨著現代信息技術的迅速發展，計算機網絡、通訊設
備、自動控制等各種形式的電子系統廣泛應用于各行各業。
但信息系統遭受雷擊的事故頻繁發生，影響了系統正常運
行，其原因是信息系統主要采用以微電子器件為核心組成的
系統，耐壓低、敏感性高，抗擾度低，很容易受到雷擊的損
害據統計，雷擊電磁脈沖(LEMP)作用于電子設備而造成的直
接經濟損失約占雷擊災害總損失的8O％PA_k，而且呈逐年增
長趨勢。在經濟發達的地區，LEMP造成的損失更加巨大。
因此，為了保障信息系統在遭受雷擊時仍能正常運行，防雷
保護工作已經由傳統的避雷針防護轉向LEMP的綜合防護。
綜合防雷工作一是要防護直接雷擊；二是要防雷擊電磁脈沖。
下面主要討論信息系統雷擊電磁脈沖的防護。
2 雷擊電磁脈沖LEMP襲擊信息系統的主要途徑
雷電波入侵信息系統的形式有兩種，一種是直接雷，
另一種是雷擊電磁脈沖。一般來說，直接雷擊中智能樓宇內
的信息系統的可能性很少，通常不必安裝防護直接雷設備。
雷擊電磁脈沖LEMP襲擊智能建筑內信息系統的途徑有：
(1)雷電能量作用于與電子設備相連接的各種導線上，
形成雷電波或感應過電壓沿導線侵入電子設備，
線、信號線、天饋線；
(2)雷電能量直接耦合作用于電子元件上，
件的誤動作和損壞；
包括配電
造成元器
(3)雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵信息系統，
損壞設備的元器件的絕緣材料。
3 雷電電磁脈沖LEMP的防護
堵住雷電能量侵入電子設備的各種途徑，使得電壓幾
十萬伏，電流幾萬安培的雷云放電能量在進入電子設備內
部時，衰減為各種弱電設備能承受的電壓幾十伏，電流
幾百毫安的水平，這是電子設備防雷的主要任務。有關
雷擊電磁脈沖LEMP的防護措施有：屏蔽、等電位連接、
合理布線、加裝電子避雷器限制侵入電子設備的雷電過電
壓幅值等。下面就各種LEMP的防護措施作一些論述：
(1) 為了減少雷電效應，減少電磁干擾，屏蔽是基本
措施。建筑物的屏蔽、機房的屏蔽、線路的屏蔽、設備的屏
蔽是重要方法。以往電纜屏蔽的“金律”要求是，電纜屏蔽
層僅接地一次，即僅一端接地。該“金律”的目的在于阻止
導電性“接地環路”(屏蔽層多于一點接地，例如每一端都接
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《PLC&amp;amp; 2004年7月 EMC及抗干擾
EMC and EMI
地)產生不希望有的電流流過。問題是本“金律”不是一
個有效的規則，當它僅涉及直流和低頻信號(特別是模擬信
號)時才是有效的。現代數據的傳輸電路要求保護信號免受
近磁場效應的電磁干擾， 因此要求蔽屏層要兩端接地，以
使與電磁干擾有關的近磁場在蔽屏層上產生一電流。然后利
用這一蔽屏層電流在傳輸信號的導線上建立起反向電流，相
位差接近1 80。，以抵消原來在該導線上感應的電磁干擾電
流。這是一個重要的概念，而且對電纜屏蔽層提供靜電屏
蔽的能力沒有任何不利的效應。兩端接了地的電纜屏蔽層可
能由于屏蔽層接了地的兩端之間的電位差而產生不希望有的
屏蔽層電流。通常，這類電流與供電系統的基波和諧波有
關。產生于屏蔽層的直流和低頻電流可以采用以下方法消除
掉或大大減小，即在屏蔽層的一端在屏蔽層與其接地點之間
接入一堵塞器件。例如，裝入一同極性串接起來的兩個整
流二極管，以建立起閉鎖電壓，這是由于兩個二極管正向
電壓降產生的。若此閉鎖電壓略大于屏蔽層與接地點之間所
測量的電壓時(測量端的屏蔽層是開路的)，將無電流流經屏
蔽層，直到閉鎖電壓小于所測量的電壓，這時就有電流流
經屏蔽層。例如，在這種情況下，正常的供電系統電流
不會流經屏蔽層，但雷擊時將會產生較高的電壓而使兩個反
向連接的二極管導通， 因而產生的電流流過屏蔽層， 因
此，也會引生所期望的反向電流。
(2)為了抑制傳導來的電線過電壓和過電流， 以及對
無法使用導體直接連接的部分實行等電位連接，應使用電
子避雷器(電涌保護器)進行分級保護，對于電源系統，分為
I、II、III、IV、級，從而將雷電過電壓降到設備能承受水
平。采用一級電源避雷器很難滿足需要，必須用多級保護
的概念，多級相互配合，充分發揮各級器件的優點。
(3)為了減小感應效應，電力線、通訊線應合理進行
安排，保持間距或者采用穿金屬管屏蔽。如果有條件，通
訊網絡最好采用光纖電纜作為連接介質。盡量避免架空導
線直接進入建筑物樓內和機房設備，盡可能電纜埋地進入，
屏蔽金屬管在進入建筑物或機房前重復接地，最大限度地
衰減從各種導線上引入雷電高電壓。
(4)為了徹底消除雷電引起的毀滅性的電位差，就特
別實行等電位連接。等電位連接的目的在于減少需要防雷
的空間內各金屬部件和各系統之間的電位差，防止雷電反
擊。其實等電位連接區分為防雷等電位連接和電氣安全等
電位連接。它們相同點是將分開的導電裝置各部分用等電
位連接導體做等電位連接， 以減小在雷擊下或電氣裝置故
障下可能在這些部分之間產生的電位差。
1 10 I Programmable controller&amp;amp; factory automation
但防雷等電位連接還包括不能直接連接的帶電體和信
息線，當出現危及線路絕緣和設備的電位時通過安裝電涌
保護器(SPD)做等電位連接，即當出現危險電位時SPD動
作， 以減小其兩端的電位差。在實際應用中，等電位連
接是將機房內的主機金屬外殼、UPS及電池箱金屬外殼、
金屬地板框架、金屬門框、設施管路、電纜橋架、鋁
合金窗等的連接，并以最短線路連到最近的等電位連接帶
或其它已做了等電位連接的金屬物上，且各導電物之間盡
量附加多次相互連接。不能直接連接的帶電體和信息線的
電位通過電涌保護器(SPD)做等電位連接。
4 結束語
防雷工作是一項復雜的系統工程，針對被保護系統不
同的特點，應采用相應的防雷措施，不能生搬硬套。避雷針
對防直擊雷是非常有效的，應用范圍也最廣，但濫用避雷針
對信息系統卻會帶來巨大的危害。由于組成信息系統的設備
大量采用電腦技術與集成微電子技術，電磁兼容性差，耐沖
擊電壓低，易受感應雷危害，如用避雷針保護，則信息設備
必然得靠近避雷針，而當避雷針遭雷擊后產生的感應尖峰過
電壓對信息設備的危害也就很大。信息系統對直擊雷的防護
要求采用抑制性的防雷方法，力求減少或避免直擊雷擊的發
生，而避雷針則有引雷的效應，會增加直擊雷擊的概率。因
此，信息系統防直擊雷應少用慎用避雷針，而采用避雷網，
并采用共地接地網的均壓設計來保護。如果一定要用避雷
針，也應盡量用多根保護，以減少避雷針高度，降低雷擊概
率(雷擊概率與避雷針高度的平方成正比)。
必須提高對防雷工作的認識，積極研究現代防雷新技
術，積累必要的資料，盡量將雷擊可能造成的損失減少到
最低限度，以保障各信息系統網絡的安全運行。
參考文獻
[1】曾永林．智能大樓雷電電磁脈沖的防護設計 ．雷
電防護與標準化，2002，(1)：42～48．
[2】郭榮祥，應洪正．結合雷擊事例完善信息系統防雷
保護[J】．建筑電氣，2003，(2)：24～27．
[3】孫丹波等． 濱州雷達業務樓的雷擊電磁脈沖防護
[J】．建筑電氣，2003，(3)：27～30．
[4 】GB 50057—94(2000年版)，建筑物防雷設計規范[z】．
作者簡介
羅文洛(1969～) 男 電氣工程師從事電氣設計工作。

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