自然界每年都有幾百萬次閃電,雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國國際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)峻的十種自然災(zāi)害之一。最新統(tǒng)計資料表明,雷電形成的損失已經(jīng)上升到自然災(zāi)害的第三位。全球每年因雷擊形成人員傷亡、財產(chǎn)損失不可勝數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國每年因雷擊以及雷擊負(fù)效應(yīng)形成的人員傷亡達(dá)3000~4000人,財產(chǎn)損失在50億元到100億元人民幣。
雷電災(zāi)害所觸及的范圍簡直遍布各行各業(yè)?,F(xiàn)代電子技術(shù)的高速發(fā)展,帶來的負(fù)效應(yīng)之一就是其抗雷擊浪涌才能的降低。以大規(guī)模集成電路為核心組件的測量、監(jiān)控、保護(hù)、通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電子設(shè)備廣泛運用于電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域,以大型CMOS集成元件組成的這些電子設(shè)備遍及存在著對暫態(tài)過電壓、過電流耐受才能較弱的缺點,暫態(tài)過電壓不僅會形成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作,也會形成更大的直接經(jīng)濟(jì)損失和廣泛的社會影響。
直擊雷
帶電的云層對大地上的某一點產(chǎn)生猛烈的放電現(xiàn)象,稱為直擊雷。它的破壞力非常巨大,若不能迅速將其瀉放入大地,將導(dǎo)致放電通道內(nèi)的物體、修建物、設(shè)備、人畜遭受嚴(yán)峻的破壞或危害——火災(zāi)、修建物損壞、電子電氣體系炸毀,乃至危及人畜的生命安全。
雷電波侵入
雷電不直接放電在修建和設(shè)備本身,而是對布放在修建物外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓簡直以光速沿著電纜線路擴(kuò)散,侵入并危及室內(nèi)電子設(shè)備和自動化操控等各個體系。因此,往往在聽到雷聲之前,我們的電子設(shè)備、操控體系等可能已經(jīng)損壞。
感應(yīng)過電壓
雷擊在設(shè)備設(shè)備或線路的附近產(chǎn)生,或閃電不直接對地放電,只在云層與云層之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象。閃電釋放電荷,并在電源和數(shù)據(jù)傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應(yīng)生成過電壓。
雷擊放電于具有避雷設(shè)備的修建物時,雷電波沿著修建物頂部接閃器(避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或避雷針)、引下線泄放到大地的過程中,會在引下線周圍形成強(qiáng)大的瞬變磁場,輕則形成電子設(shè)備遭到干擾,數(shù)據(jù)丟失,產(chǎn)生誤動作或暫時癱瘓;嚴(yán)峻時可引起元器件擊穿及電路板燒毀,使整個體系陷于癱瘓。
體系內(nèi)部操作過電壓
雷擊因斷路器的操作、電力重負(fù)荷以及感性負(fù)荷的投入和切除、體系短路毛病等體系內(nèi)部狀態(tài)的變化而使體系參數(shù)產(chǎn)生改動,引起的電力體系內(nèi)部電磁能量轉(zhuǎn)化,從而產(chǎn)生內(nèi)部過電壓,即操作過電壓。
操作過電壓的幅值雖小,但產(chǎn)生的概率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷電感應(yīng)過電壓。實驗證明,無論是感應(yīng)過電壓還是內(nèi)部操作過電壓,均為暫態(tài)過電壓(或稱瞬時過電壓),最終以電氣浪涌的方法危及電子設(shè)備,包括破壞印刷電路印制線、元件和絕緣過早老化壽命縮短、破壞數(shù)據(jù)庫或使軟件誤操作,使一些操控元件失控。
地電位反擊
如果雷電直接擊中具有避雷設(shè)備的修建物或設(shè)備,接地網(wǎng)的地電位會在數(shù)微秒之內(nèi)被抬高數(shù)萬或數(shù)十萬伏。高度破壞性的雷電流將從各種設(shè)備的接地部分,流向供電體系或各種網(wǎng)絡(luò)信號體系,或者擊穿大地絕緣而流向另一設(shè)備的供電體系或各種網(wǎng)絡(luò)信號體系,從而反擊破壞或危害電子設(shè)備。同時,在未實行等電位連接的導(dǎo)線回路中,可能誘發(fā)高電位而產(chǎn)生火花放電的危險。