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技術(shù)文章

電涌過電壓的危害及其防護(hù)

閱讀:3208發(fā)布時間:2014-2-24

  我國電子信息設(shè)備信息技術(shù)正在飛速發(fā)展,它在生產(chǎn)科研和日常生活的應(yīng)用日益廣泛,據(jù)統(tǒng)計,我國的上網(wǎng)計算機(jī)已超過1千二百萬臺。但電子信息設(shè)備常因元件被擊穿或燒毀而停止工作,重要的原因是這類設(shè)備的元件耐暫態(tài)過電壓的水平很低,如果設(shè)備的電源線和信號線上感應(yīng)暫態(tài)過電壓,而線路又未設(shè)置必要的暫態(tài)過電壓保護(hù)器,則設(shè)備的電子元件將被擊穿。家庭的彩電在打雷時可拔掉電源插頭和天線插頭免受損害,而科研、生產(chǎn)、軍工部門的電子信息設(shè)備雷雨季節(jié)仍需堅持工作,不能采取拔插頭這種躲的方式。如果這些部門遭受雷電侵入,又沒有完善的防護(hù)過電壓的措施,將造成電子設(shè)備的損壞,產(chǎn)生不良后果,造成經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。
  
  1992年6月20日國家*和1996年6月27日北京無線局維修中心大量電子信息設(shè)備遭雷電擊毀,說明暫態(tài)過電壓的危害不能輕視?,F(xiàn)在有一種做法,遭雷擊時想防雷,過了雷雨季節(jié)不談防雷,寄希望遭雷擊是一種巧合。其實,一個地方或建筑是否經(jīng)常遭受雷擊,由該地區(qū)的雷暴日數(shù)、土壤電阻率、建筑物的高度、金屬體的多少等多方面因素影響,不以人們的意志為轉(zhuǎn)移。在目前,人們對雷電的產(chǎn)生還無法控制,但是經(jīng)過多年的技術(shù)進(jìn)步,人們已經(jīng)尋找到了多種減輕雷電過電壓危害的有效辦法。只要合理運(yùn)用這些方法,我們就可以把雷電的危害減輕到zui低限度。
  
  計算機(jī)系統(tǒng)能否正常工作,除了本身的軟硬件條件外,還有外部工作環(huán)境,主要是影響該系統(tǒng)正常工作的外部及內(nèi)部過電壓,防止外部及內(nèi)部過電壓也是計算機(jī)系統(tǒng)正常工作投資的一部分,如果忽略了這部分投資,造成系統(tǒng)的損壞,出現(xiàn)更換及維修設(shè)備的費(fèi)用,從一定時期的周期投資費(fèi)用上來講,很可能超過一次性裝備防過電壓設(shè)備的費(fèi)用。在這里暫不計政治、社會及其它影響,有可能這方面的影響遠(yuǎn)比防雷器件的投資大得多。1992年**就因雷擊造成設(shè)備損壞,出現(xiàn)過未報天氣預(yù)報的事故,造成了很壞的社會影響。
  
  1過電壓的產(chǎn)生及危害
  
  過電壓的概念:由電源系統(tǒng)外部(主要是雷電)和系統(tǒng)內(nèi)部工作造成的工作電壓超過正常供電值,即稱為過電壓。暫態(tài)過電壓存在的時間非常短,只有幾十微秒的時間。
  
  1.1雷電(外部過電壓Lightning)的產(chǎn)生及危害
  
  雷云形成的假說很多,至今沒有一種被*為無懈可擊的完整學(xué)說,主要有威爾遜假說。
  
  廣州的唐山樵的說法:雷電的出現(xiàn)除與氣流、風(fēng)速密切相關(guān),而且與地球磁場也有一定。雷雨云內(nèi)部的不停運(yùn)動和相互摩擦,使雷雨云產(chǎn)生大量的正、負(fù)電荷的小微粒,即所謂的摩擦生電。這樣龐大的雷雨云相當(dāng)于一塊帶有大量正、負(fù)電荷的云塊,這些正、負(fù)電荷不斷地產(chǎn)生和復(fù)合,當(dāng)這些云塊在水平方向向東或向西移動時(zui大風(fēng)速可達(dá)40m/s),它與地球磁場磁力線產(chǎn)生切割,就好像導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生電流一樣,云中的正、負(fù)電荷將產(chǎn)生定向移動,其移動的方向按右手定則判斷。若云層由西向東移動,因地磁場磁力線是由地球南極指向北極,所以,大量的正電荷向上移動,負(fù)電荷向下移動,當(dāng)正、負(fù)電荷積聚的足夠多時,場強(qiáng)達(dá)到(25~30kV/cm)時,將引起雷云間、雷云中或雷云對地的放電。沒有大氣運(yùn)動就不會有雷電,這說明為什么雷電總是伴隨著狂風(fēng)暴雨出現(xiàn)。
  
  大地被雷擊時,多數(shù)是負(fù)電荷從雷云向大地放電,少數(shù)是雷云中的正電荷向大地放電;在一塊雷云發(fā)生的多次雷擊中,zui后一次雷擊往往是雷云上的正電荷向大地放電。觀測證明,負(fù)電荷放電的能量平均為30kA;發(fā)生正電荷向大地放電的雷擊顯得特別猛烈,一般為100kA,高的達(dá)200~300kA。
  
  前幾年山東黃島油庫特大火災(zāi)事故,也是由于雷擊所致,火災(zāi)造成100多人傷亡,毀掉原油數(shù)萬m3,損失直接經(jīng)濟(jì)7000多萬元,造成附近生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞。此次事故皆因領(lǐng)導(dǎo)不重視所至。
  
  雷電破壞性很強(qiáng)的原因:
  
  a.在短短幾十?s,把雷云蘊(yùn)藏的能量放出來。但據(jù)有關(guān)資料計算,每次閃擊發(fā)出的能量只相當(dāng)于幾千克石油所放出的能量,見圖1、2。
  
  b.大多數(shù)雷電流峰值為幾十kA,也有少數(shù)的上百kA和幾百kA。
  
  c.在電源或輸電線上的感應(yīng)電壓,低則幾萬伏,高的達(dá)幾十上百萬伏。

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