胡惠娟

（河南省洛阳市城市垃圾管理中心，河南 洛阳 471000）

0 引言

随着科技的进步和发展，我国的信息产业技术已经成为一个我国经济发展的必须动力，甚至在全球都具有一定的影响力。尤其是近年来网络的飞速发展，国内外对于信息科技都格外重视，每个国家都在大力发展信息科技，而想要发展信息科技，就必须有能与信息科技实力相符合的现代电子信息设备。各个行业现在都依靠着电子信息设备作为现代办公的工具。由此可以知道，现代电子信息设备的应用是空前的，因此现代人对于电子信息设备的安全问题也更加关注。虽然电子信息设备能够适应当前社会的需要，但实际上，电子信息设备也有着许多的安全问题。例如，当前的电子信息设备就极易受到电磁信号的干扰，而大自然的雷电也成为了电子信息设备的致命杀手[1]。据不完全统计，仅是我国每年就有接近十亿的损失在雷电对电子信息设备的伤害中。

1 雷电对电子信息设备的伤害

1.1 感应雷的危害

感应雷主要就是应用了静电原理，它会在雷击来临时产生大量的与空气所带电荷相反的电荷，而与此同时，雷击范围内还有可能存在与其相应的感应电荷，这使得雷击可能会与周围建筑物产生反应。而地面的电阻过大，导致雷在击穿空气时不能瞬间被中和，导致在一瞬间，空气的局部电压可以到几千伏，甚至几百千伏，使得这种高压能够影响到陆地的接地性电子信息设备[2]。

雷电在产生的过程中会有一瞬间的极值，而在这个最强的瞬间，雷电将会改变周围的电磁场，而电磁场的改变对于一些低级的电子信息设备将是致命的伤害。也正是这个瞬间，再庞大的电子信息设备都会出现故障。

如今的电子信息设备绝大多数都是像广播台这种或者是类似高度集成化的弱电子装置，而这些装置的安置，对于场地的要求是非常高的。在感应雷被引入大地后，会以雷击点为中心，形成放射性的电位反应。而如果此时中心点周围有电子信息设备，那将会直接与设备产生高压电位反击，除此以外，如果只进行单方面的防雷措施，将雷引入地下，这也将会引起一定范围内的电磁感应，对于一定范围内的电子信息设备也会带来伤害。因此，就感应雷来说，应该设立多层的防雷措施，才能够保证相关电子信息设备的安全。

1.2 直击雷的危害

直击雷是将雷集中在一点直接释放，这种的雷击主要是热效应的破坏影响，因此在击中一个物体时，可以瞬间给予物体极大的热效应，使物体温度迅速升高，最终能够融化金属器械，最终引发火灾。除此以外，在雷击的路线上，由于光速过大，摩擦空气使其温度增高，而周围的冷空气则会瞬间进行压缩，这时会形成雷电的冲击波，对于周围的建筑和人类的安全都会是一个极大的威胁。而与此同时，通电导体也会在电磁波的作用下发生弯曲甚至折断的现象。这些都能够体现出了直击雷对于电子信息设备的严重影响。

2 防雷的方式和原则

（1）将建筑物的基本金属结构全部连接好，然后整体与地下相连，这样就能完美的利用法拉第笼式接地法，使得建筑物的各个部分都能够很好的做到防雷接地，这样就能够充分的解决在建筑物周围形成不同电压差的问题，很好的保护了建筑的安全。

（2）避雷针是众所周知的最简便也是目前使用最广的避雷工具，避雷针能够利用其尖端迅速集中雷电释放的电荷，并将其导入地下，虽然避雷针的作用强大，但是，避雷针也是有其致命的弱点——范围。避雷针具有一定的范围性，只有在相应的范围之内才能够保证安全性。所以相关人员在对于电子信息设备安装避雷针的时候，必须要充分的考虑到避雷针的范围问题，保证避雷针的全覆盖性[3]。

（3）对于避雷装置，必须要按照规定的方式进行使用，不可以私自进行拆分。例如避雷装置主要依靠的就是其内部的氯化锌压敏电阻和气体放电管。虽然在进行避雷时，主要发挥作用的是气体放电管，它可以将避雷装置形成的电释放在空气或者大地中。但是，如果没有氯化锌压敏电阻，气体放电管就近乎是一个零电阻的导体，雷电的瞬间电流就可以将气体放电管击穿。若果这样，不仅不能够起到避雷的作用，反而会对电子信息设备产生更大的影响。因此，在对于避雷装置的使用时，必须要成套使用，不可以私自拆分，不然引发的后果将不堪设想。

（4）虽然有了避雷针以及各种避雷措施和装置。但是每年在世界各地都会出现雷击现象，并不断的造成人员的伤亡和财产的损失。其实实际上，被雷电准确集中造成伤害是几乎不可能发生的事件，所以绝大多数的雷击事件都是雷电作用在了周围的金属管道和高压线路，然后引起了电流的传导，从而电流可以顺着金属设备进入各个建筑物内，对周围的建筑物造成破坏。因此，不应该仅仅是在整个建筑进行避雷，也应该对于电话线，网络线等也要进行安全防护。进线防雷保护。在进线1-2km段内装设避雷线，使该段线路免遭直接雷击，以免雷电压沿线路侵入变电所内损坏设备。配电装置防雷保护。为防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电所,对电力变压器造成危害，在变配电所每段母线上装设一组阀型避雷器，并应尽量靠近变压器。高压电动机的防雷保护。采用性能较好的专用于保护旋转电动机的FCD型磁吹型避雷器或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机安装。存放爆炸物或易燃物的建筑装设独立避雷针或架空避雷线，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内[4]。

3 防雷系统对电子信息设备的保护

3.1 防雷系统的组成

为了避免电子信息设备被雷电破坏，需要安装防雷系统对电子信息设备进行保护，而我们常见的避雷针或空气开关端子只是整个防雷系统的一小部分。实际上，避雷针可能在系统安装中起最不重要的作用。防雷系统由三个主要部分组成：

（1）避雷针或空气开关端子。防雷系统中小的垂直突起，设计用作闪电放电的“终端”。避雷针可以有不同的形状、尺寸和设计。大多数都配有高大的尖针或光滑的抛光球体。不同类型的避雷针的功能性，甚至是避雷针的完美性，都是许多科学争论的主题，至今并没有研究能表明避雷针的尖锐程度和防雷有联系。

（2）闪电导线电缆。重型电缆可将雷电流从避雷针或空气开关端子传递到地面。电缆沿顶部和屋顶边缘延伸，然后沿建筑物的一个或多个角落到地面的接地棒上。

（3）接地棒。长而厚的重棒，深埋在受保护结构周围的地下。导体电缆连接到这些杆上，以完成雷电的循环路径，以便在结构周围进行闪电放电。这其中，导体电缆和接地棒是防雷系统中最重要的部件，其主要目的是将雷电流安全地转移到结构之外。避雷针或空气开关端子本身，即沿着屋顶边缘的尖锐的垂直方向的终端，在系统的功能中不起太大作用。在没有避雷针或空气开关端子的情况下，只要有良好的电缆覆盖范围和良好的接地，完整的保护设置仍可正常工作。

3.2 电子信息设备防雷手段

（1）电涌保护器和继电器。电涌保护器和继电器提供一定程度的对电子信息设备的保护，防止来自日常电涌和远程雷击的电压尖峰。但是当闪电直接撞击电子信息设备时，无论是否采用电涌保护器和继电器，都无法保护好电子信息设备。实际上，没有任何东西可以保证绝对保护免受直接或非常接近的打击。所有这些并不意味着不应使用电涌保护器和继电器，电涌保护器和继电器可以提供一定程度的保护，使电子信息设备免受日常电源线尖峰和远程雷击的影响。但是当闪电击中附近或直接击中时，还是无法提供保护。由于继电器的雷电浪涌击穿电压相对较低，因此无法使用商用电涌保护器装置进行保护。因此，可以通过使用由电感器组成的防雷单元来抑制雷电浪涌电压。继电器有两种类型的接线—在商用干线系统和客户设备之间的分界点，继电器和安装在避雷针上的空气开关之间的零相电压测量线[5]。需要注意的是，无论是电源保护器还是继电器都只是提供简单的保护，对闪电直接攻击无效。

（2）接地保护。接地可以为电子信息设备提供雷击时的保护。但接地系统必须解决低接地阻抗和低阻抗问题。闪电典型脉冲的频谱研究揭示了高频和低频内容，高频率与峰值电流的10微秒量级的极快上升相关联，较低频率分量则位于脉冲中的长、高能量尾部或后续电流中。接地系统在雷电冲击中表现为波传播理论适用的传输模式。因此，当结构内的所有设备连接到电流主母线时，可以实现单点接地系统，母线有且仅有一点连接到外部接地系统中。接地系统要保护电子信息设备必须避免接地回路和差动上升时间，所以接地系统应设计成降低交流阻抗和直流电阻。接地端子系统的形状和尺寸对于接地电极的特定值也很重要。使用平衡或鱼尾径向技术可以降低阻抗。同时，当每个掩埋导体共享电压梯度时，它们会允许闪电能量发散，所以接地系统周围的接地环很有用，接地系统中的应该连接到接地环所在的地面。通过对电子信息设备设置接地线，和电缆组成接地系统，可以有效的降低闪电对其的伤害。

（3）物理隔绝手段防止雷击对电子信息设备的危害。对电视，计算机或任何电子设备的最佳和最适宜的保护方法是在雷雨期间拔掉所有电源、电话、电缆、（调制解调器）和天线连接。普通的电涌保护器根本不会对非常接近或直接雷击造成的猛烈、灾难性的电流爆发产生任何影响。直流雷电电流太大，无法通过电源板内部的小型继电器单元，甚至是大型继电器单元进行保护，所以最好的防雷击方式就是在物理上将电子信息设备同电源隔绝[6]。

4 结论

关于雷电的防护，是一个历史非常长远的研究课题，在故宫中的八角楼，专家说这也是古代劳动人民为了防雷做出的措施，对于防雷，不仅仅要从避雷的装置入手，还要保证避雷装置的可用性，雷电对于电子信息设备的确是很大的威胁，因此如果各个国家想要发现现代信息的话，就必须要想到足够优秀的方法来解决雷电对于电子信息设备的影响。外部：避雷针、避雷带、避雷线和避雷网，引下线、接地体、等电位连接体等。内部：电源级SPD，信号级SPD努力去建设一个足够优秀的方案解决雷电问题，这样才能保证设备能够跟的上时代进步。