防雷知識系列三－雷電防護基礎

    雷電防護基礎                                                                
    現代防雷技術的特點
    現代防雷技術的理論基礎在于：閃電是電流源，防雷的基本途徑就是要提供一條雷電流（包括雷電電磁脈沖輻射）對地泄放的合理的阻抗路徑，而不能讓其隨機性選擇放電通道，簡言之就是要控制雷電能量的泄放與轉換。 德國專家希曼斯基在《過電壓保護理論與實踐中》提出了現代防雷保護的三道防線：
    外部保護---將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；
    內部保護及過電壓保護----阻塞沿電源線或數據線、信號線引入的侵入波危害設備；
    過電壓保護----限制被保護設備上雷電過電壓幅值。 這三道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。
    IEC LPZ防雷分區
    按電磁兼容的原理把信息系統所在建筑物或構筑物按需要保護的空間由外到內分為不同的雷電防護區 (LPZ),以確定各LPZ空間的雷擊電磁脈沖的強度及應采取的防護措施。雷電防護區可分為：
    直擊雷非防護區（LPZ OA）：本區內的各類物體完全暴露在外部防雷裝置的保護范圍之外，都可能遭到直接雷擊；本區內的電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬完全暴露的不設防區。
    直擊雷防護區（LPZ 0B）： 本區內的各類物體處在外部防雷裝置保護范圍之內，應不可能遭到大于所選滾球半徑雷電流直接雷擊；但本區內的電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬充分暴露的直擊雷防護區。
    第一屏蔽防護區（LPZ1）： 本區內的各物體不可能遭到直接雷擊，流經各類導體的電流比LPZ 0B區進一步減小；且由于建筑物的屏蔽措施，本區內的電磁場強度也已得到了初步的衰減。
    第二屏蔽防護區（LPZ 2）：為進一步減小所導引的電流或電磁場而增設的后續防護區。
    第三屏蔽防護區（LPZ 3） 需要進一步減小雷擊電磁脈沖，以保護敏感設備的后續防護區 。
    過電壓造成建（構）筑物及設備損壞的幾個方面
    (1)雷電
    A.直擊雷：是指雷電直接擊在建筑物構架、動植物上，因電效應、熱效應和機械效應等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。一般防直擊雷是通過避雷裝置即接閃器（針、帶、網、線、）引下線構成完整的電氣通路后將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導通只能保護建筑物本身免受直擊雷的損毀，但雷電會透過多種形式及途徑破壞電子設備。
    B.感應雷：是雷電在雷云之間或雷云對地的放電時，并在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設備間連接線和電磁感應并侵入設備，使串聯在線路中間或終端的電子設備遭到損害。感應雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發生的幾率比直擊雷高得多。直擊雷只發生在雷云對地閃擊時才會對地面造成災害，而感應雷則不論雷云對地閃擊或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發生并造成災害。此外直擊雷一次只能襲擊一個小范圍的目標，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內多個小局部同時產生感應雷過電壓現象并且這種感應高壓可以通過電力線、電話線等傳輸到很遠，致使雷害范圍擴大。
    C.雷電波侵入：由于雷電電流有極大峰值和陡度，在它周圍出現瞬變電磁場，處在這瞬變電磁場中的導體會感應出較大的電動勢，而此瞬變電磁場，都會在空間一定的范圍內產生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射，而這種空間雷電電磁脈沖波（LEMP）是在三維空間范圍里對一切電子設備發生作用。因瞬變時間極短或感應的電壓很高，以致產生電火花，其電磁脈沖往往超過2.4高斯。現代銀行、郵電、證券機房或營業柜臺普通應用微機進行貨幣存取、信息傳遞與交換，其對磁脈沖承受限度一般為小于0.007高斯，故在新機房建設或舊機房改造時應對防雷與磁屏蔽措施必須充分注意。
    D.球形雷：是一種特殊的雷電現象，簡稱球雷。一般是以橙或紅色，或似紅色火焰地發光球體，（也有帶黃色、綠色、藍色或紫色的），直徑一般約為10-20厘米，最大的直徑可達一米，存在的時間大約為百分之幾秒至幾分鐘，一般是3至5秒，其下降時有的無聲，有的發出嘶嘶聲，一旦遇到物體或電氣設備時會產生燃燒或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或開著的門窗進入室內，有的由煙囪或通氣管道滾進樓房，多數沿帶電體消失。
    (2)操作瞬間過電壓：
    眾所周知，當電流在導體上流動時，會產生磁場，儲存能量，電流越大，導線越長，儲能越大，所以當大型負載（特別是電感性負載）電氣設備開關時，便會產生瞬時過電壓。