电子设备防雷击分析论文

摘要：智能建筑在设计与建造的过程中，为了满足使用需求，使用大量计算机以及各种电子设备，凭借着技术优势能够满足现阶段经济发展对于建筑空间的使用需求，但是大量电子设备的存在，也在一定程度上增加了发生雷击的几率。以下是小编精心整理的《电子设备防雷击分析论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

电子设备防雷击分析论文 篇1：

建筑电子设备防雷措施及应注意的问题

摘要：为了确保高层建筑物内微电子设备的正常运转，建筑物内微电子设备的安全保护问题已显得日益突出，任何一个单一的防雷器件是无法保证现代建筑物内所有保护对象的防雷安全的。因此，对于高层智能建筑物，必须采取综合防雷的方式：即在常规防雷基础之上。针对建筑物、特殊用房和重要设施采取各种相应的防雷保护措施，确保建筑物和建筑物内所有电子设备的防雷安全。

关键词：高层建筑、电子设备、防雷措施

20世纪80年代以来，随着大量微电子设备在建筑领域的广泛应用，特别是高层建筑实现智能化功能，采用了大量的微电子设备和技术。虽然传统防雷措施可以有效防止直击雷和削弱电压波的强度，减小雷击的破坏程度，但这些措施并不能完全消除电网中由雷电而引起的暂态过电压。感应雷电脉冲一般都在千伏以上，而微电子设备的工作电压仅几伏，工作电流在微安至毫安数量。

一、 瞬间过电压的产生及其防雷

电子设备及电子系统大多数是配备在建筑物室内，当建筑物直接遭受雷击或其附近区域发生雷击时，由雷电放电引起的电磁脉冲和暂态过电压波会通过各种途径侵入建筑物内，危及室内电子设备的安全稳定运行。对于侵入室内的雷害的治理是多方面的，需要采取综合防雷措施，这些措施主要包括泄流、均压、接地、屏蔽和隔离等。瞬间过电压是指在ms-?s时间内所产生的尖峰冲击电压，瞬间过电压有两种产生途径：冒击和电气开关动作。一般构筑物避雷网只能保护其本身免受直击雷损害，而雷击造成电子设备的破坏主要有两种方式：

（一）直击到电源输入线，经电源线进入进而损害设备。因电力线上安装的各种保护间隙和电力避雷器，只可把线对地的电压限制到小于6KV，而线对线无法控制。

（二）以电阻性、电感性、电容性等感应方式耦合到电源、信号线上。接闪器将强大的雷电流经引下线导入大地的过程中，由于冒电流的变化率的作用在周围的电子设备的表面感应脉冲电压，感应脉冲电压为：

U=0.2·s/d （di/dt）

式中：S——电子设备框架的表面积，m2；d——雷电流到电子设备之间的水平距离，m；di/dt ——雷电流的陡度，KA/?s。同时，电流在导体中流动时，会产生磁场并存储能量，其与电流大小和导线长度成正比，当大负荷的电器设备开关时，便会产生瞬间过电压而损坏设备。通常电子信息系统都置于构筑物之中，网络线、电源线铺设于电缆沟中，因而遭受直接雷击的可能性不大。所以雷电波通过感应耦合侵入成为电子设备雷击事故的主要原因，雷电波侵入对电子信息系统的破坏，主要是通过侵入电源线、天线、通讯线和信号线而分别损坏电源模板、遥讯模板、I/O模板。也可能因感应从信号采集线和接地网引入有害的信号电流和接地电漉，损坏自动化系统或影响其运行。雷电电磁脉冲虽然发生次数较少，但能量较高，一旦侵入信息系统，大部分会对设备造成损害。因此，做好信息系统的雷电电磁脉冲防护工作，就能解决系统防过电压的问题。

二、 建筑物内电子设备的综合防雷措施

防雷是—个系统工程，需要采取综合防护措施，对一切进雷通道的雷电破坏能量分别采用分流、均压、屏蔽、接地等手段，对建筑物及其内电子设备进行全方位保护。

（一） 分流

分流是对于可能的直击雷要靠接闪器经引下线和接地装置，或通过导电连接和接地良好的金属构架。将雷电流分流散流入地，而不流过被保护设备和部件；雷电流通过的部分阻抗要低流散要好。以降低电位，避免引起对被保护物的反击。

（二）均压

当雷击发生时，在雷电流所经过的路径上会产生非常高的瞬时电压，使该路经与周围的金属物体之间形成暂态电位差。为了消除雷电暂态电流路径与金属物体之间的击穿放电，需要对室内的各种金属构件进行等电位连接，并与建筑物的防雷接地系统相连接，形成一个电气上连续的整体，这样就可以在发生雷击时避免在不同金属外壳或构件之间出现暂态电位差，使得它们彼此间等电位，并维持在地电位的水平，这就是均压措施。通常，对于进入建筑物内的各种金属管道，如水管、供热管、供气管以及通讯、信号和电源等电缆金属（屏蔽）护套都要进行等电位连接，特别是从室内引出的各类管线也应采取相同的措施。为提高均压质量，应注意尽量采用导电性能良好的金属薄板做均压带或均匀母带（如铜），其寄生电感及与金属面之间的接触电阻应尽可能小，形状应尽量短而宽，保持直线，避免弯曲，并要有足够的通流容量。

（三）接地

一般智能大厦内的接地主要有构筑物接地、配电系统及强电设备接地、计算机自控系统接地，如这三种接地配置不合理，极易在雷击时通过接地网对自控系统造成反击。地网分开设置对应注意避免地网之间的闪络。雷击时。会在地网及附近导体中产生很高电位，地网分开，则可能造成接闪接地体向其它接地体闪络。所以，当涉及电子信息系统的接地时，地网之间的距离应大于lOm。在接地线引入室内时，若與其它地网距离太近，可局部采取既绝缘又屏蔽的措施。

（1）工作接地：电子设备的工作接地主要是为了使整个电子系统有一个公共的零电位基准面，并为高频干扰信号提供低阻抗的通道，以及使屏蔽措施发挥良好的性能。工作接地主要包括浮地方式、单点接地和多点接地三种方式。

（2）安全接地：在发生雷击时，强大的雷电暂态电流流过建筑物的接地系统将引起暂态电位抬高，危及设备及人身的安全。通常，在使用电子设备的场合，常常伴随着电源等强电设备，电子设备和强电设备均需要接地，但要做到电子设备与强电设备的接地互相分开往往是十分困难的。在建筑物内，将电子设备与强电设备共用一个接地系统是比较容易实现的，不过这种接地也会带来一些副作用。将电子设备与强电设备接地，雷击时暂态大电流可以通过电路的藕合对电子设备形成干扰或产生过电压，另外，雷电暂态电流流过接地系统所造成的暂态高电位也能通过各种电源线、信号线和金属管道传播到距离接地系统很远且原先此处为零电位的地方，将会对这里的电子设备及操作人员产生安全威胁。

（四）屏蔽

电子设备中大量采用半导体器件和集成电路，这些电子和微电子元器件是十分脆弱的，由雷击产生的电磁脉冲可以直接辐射到这些元件器上，也可以在电源或信号线上感应出暂态过电压波，沿线路侵入电子设备，使电子设备工作失灵或损坏。利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施，电子设备常用的屏蔽体有设备的金属外壳、屏蔽室的外部金属网和电缆的金属外套等，采用屏蔽措施对于保证电子设备的正常和安全运行来说是十分重要的。

三、电子信息系统防雷应注意的问题

在电子信息系统综合防雷中，应注意建筑环境内各项防雷措施相互配合。在接地系统上。各接地系统之间不应用同一引下线接地，由于引下线具有一定的电阻，当其中一系统产生接地电流时，会使另一系统的地电位升高，影响其稳定。在电子设备的屏蔽中，应采用与通用电源分离的专用系统来控制设备供电。综合分流、均压、屏蔽、接地保护各项技术的整体防护原则，是适用于建筑防雷、电力系统和各种电子设施的通用防护模式及现代高层建筑智能大厦等的防护，还需根据微电子设备的特点和防护对象的实际情况灵活应用，采取具体措施，构成一个完整的防护体系。

四、结束语

电子信息技术已渗透到了人类社会生产和生活的各个领域，当发生雷击时，雷电可以通过雷电感应或雷电波侵入的途径破坏电子设备，文章针对雷电破坏智能建筑内电子信息系统的形式和途径，分析了防止雷害的方法和措施。

作者：黄桂兰

电子设备防雷击分析论文 篇2：

雷电防护技术在智能建筑的探讨

摘 要：智能建筑在设计与建造的过程中，为了满足使用需求，使用大量计算机以及各种电子设备，凭借着技术优势能够满足现阶段经济发展对于建筑空间的使用需求，但是大量电子设备的存在，也在一定程度上增加了发生雷击的几率。文章旨在从雷电防护技术的层面出发，在相关理论的指导下，从多个层面入手，对智能建筑雷电防护体系的构建方式与途径进行合理化探讨，以期减少智能建筑发生雷击的概率。

关键词：智能建筑 雷电防护 外部措施 内部措施

阶段，随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，为了满足城市建设与区域开发的客观要求，逐渐将电子设备与建筑设计施工结合起来，推动了智能建筑发展。电子设备由于其绝缘能力较弱，难以承受较高的电流与电压，因此在运行过程中一旦受到雷击，将会带来严重的经济财产损失。如何提升智能建筑自身的防雷电能力，保证电子设备的安全稳定运行，就成为现阶段相关技术人员必须要解决的现实问题。

1 雷电发生的种类

对流层在运动的过程中，带电云层在与大地进行相互作用的过程中，会出现较为强烈的放电现象，形成雷电。对于雷电发生类型的全面分析能够帮助相关技术人员进一步明确智能建筑在进行防雷电操作過程中的重点与核心，增强防护工作的质量与水平。雷电可以划分为3种类型：直击雷、雷电感应以及闪击，其中直击雷是带电云层与地面某一物体之间发生的放电现象，当云层电荷完成放电后，地面内游离的电荷会在一定空间范围内继续进行放电，这也就是雷电感应。而暂态的高电位引起的反击造成闪击。

2 智能建筑防雷的必要性

虽然我国智能建筑防雷电技术起步较晚，但是发展迅猛，现阶段已经逐步形成较为完整的防雷电技术体系，能够在一定程度上满足智能建筑雷电防护工作的客观要求。智能建筑作为一种新的建筑模式，其将建筑施工、技术控制、计算机技术、通信技术等进行有机融合，使得建筑物结构更加精细，服务功能更加完善，借助于计算机技术对建筑物内部各类信息数据进行有效处理与协调，满足了用户对于建筑物空间的使用需求，实现了科技与建筑的完美结合。智能建筑的设计开发以电子设备为物质基础，这些电子设备虽然能够在很大程度上保证智能建筑服务功能的发挥，保证建筑的稳定运作。但是由于电子设备工作电压较低，绝缘性能较弱，因此使得其无法对雷电进行有效防范，一旦遭受雷击，相关电子设备在超高电流以及电压的作用下，将会无法进行正常工作，造成一定的经济财产损失甚至危及人的生命。因此为了保证智能建筑的安全稳定运行，避免雷电对于建筑内部电子设备的危害，需要相关技术人员立足于智能建筑雷电防护工作的实际需求，不断进行防雷体系的完善与发展。

3 智能建筑的整体防雷措施

从实际情况来看，当建筑物发生雷击，雷电中大量的电荷会按照建筑中引下线的方向进入大地，因此雷电在建筑结构中是以路的形式存在的，同时雷电在发生的过程中，会在一定的区域引发电磁感应，形成LEMP，LEMP的出现会使得建筑物内部各类导线出现感应电流与感应电压，感应电流以及感应电压的出现，增加了建筑物导线系统的电流以及电压水平。由于传统建筑结构中相关电器设备的绝缘性能较好，因此能够耐受住雷击下所产生的感应电流与感应电压，但是由于智能建筑电子设备的特殊性，使得智能建筑在进行防雷体系构建的过程中，面临着更为复杂的环境以及更为严苛的技术要求。为此一方面需要立足于传统建筑物雷电防护技术发展的实际，吸收有益经验，另一方面技术人员要以现阶段雷电防护技术为框架，结合智能建筑雷电防护工作的实际需求，实现外部防护与内部防护的有机结合，从雷电拦截、屏蔽、均压、分流以及接地等5种技术方式入手，全面增强智能建筑的雷电防护水平。

3.1 外部防护

外部防护以直击雷作为工作重点与核心，通过对建筑物外部结构的合理化安排，借助于避雷针、引线以及接地设备的合理化使用，对雷击中产生的高压电流进行必要的拦截与排放，提升智能建筑雷电防护效果。

3.2 内部防护（LEMP防护）

智能建筑的内部防护主要针对雷击感应电流与电压，通过采取合理的技术手段将感应电流与感应电压的破坏力降到最低，以此提升智能建筑的安全性与防雷电技术的有效性。

（1）拦截。

智能建筑的雷电拦截一般使用金属材料，通过金属材料对雷电进行接引，并借助金属材料自身的导电性能，将雷电中绝大多数电流引入地下，减少雷击发生后建筑物内的电流强度。

（2）屏蔽。

屏蔽作为降低电磁干扰的重要方式，在电磁脉冲的削弱与阻拦过程中发挥着关键性的作用。因此在进行智能建筑屏蔽技术应用的过程中，为了保证屏蔽的效果，减少电磁干扰对于电子设备以及计算机运行的不利影响，需要根据实际的防雷电需求对智能建筑系统进行全面分析，并在此基础上采取不同的屏蔽技术手段。智能建筑主体结构中，使用的钢筋等建筑材料，由于其存在电气上的贯通性，因此使得建筑物本身就存在一个立体网络，也就是一般意义上的法拉第笼，虽然这种屏蔽结构较为简单，但是其能够对雷电电磁脉冲形成一定的屏蔽，造成电磁脉冲的减弱，为后续电磁脉冲屏蔽工作的开展创造了极为有利的条件[3]。在进行屏蔽处理的过程中，技术人员必须清楚地认识到雷电电流具有陡度特性，因此在进行屏蔽技术应用的过程中，需要采取科学高效的处理方式，建筑物内部各种导线回路与引线铺设不能平行，要对各类电子设备进行必要的接地处理等，通过这些方式有效降低雷电流脉冲对于智能建筑电子设备安全的危害程度。

（3）均压。

智能建筑均压防雷技术的实现是一个全方面的过程，需要技术人员保证连接，并设置良好的线路接地系统，对智能建筑物内的导体与非导体进行必要的区分处理。均压技术的本质在于通过接地系统、导体连接技术以及等电位连接设备，在智能建筑内部形成一个完整的电位补偿机制。均压在智能建筑中的实现一方面能够为雷电电流提供一个持续运动的通道，实现电流快速接地，减少过高电流对于智能建筑内部电子设备的损坏。另一方面可以借助于电位补偿机制，减少雷击发生后不同区域电子设备的电位差差值，避免了过高电位差对于智能建筑的损害。

（4）使用电涌保护器（Surge Protective Device，SPD）。

在建筑物的不同防雷区（LPZ）界面和所需的特定位置上设置电涌保护器，是建筑物防电涌保护措施中关键的一项。根据不同的雷电防护区，按照LEMP在不同防护区的衰减特性，分层次对室内的电子设备进行雷电防护。

4 智能建筑中的新技术应用

4.1 提前放电避雷针

在智能建筑防雷技术体系构建的过程中，为了保证防护的质量与水平，需要对避雷针进行有效设置，借助于避雷针的提前放电，不仅能够减少雷电闪击所带来的危害，还能有效减少二次雷击方生的几率，保证智能建筑雷击防护工作的有序开展。

4.2 网络防雷器

网络防雷器具有电容量较小、通流量大的特性，因此其在使用的过程中，能够在智能建筑内部形成一个完整的电位体系，避免雷电天气下建筑物外部电流以及电压对于智能建筑的影响，提升了智能建筑的安全性。

5 结语

今后，智能建筑的数量会逐渐增多，钢筋混凝土的建筑结构也会广泛应用，建筑物受到雷击的概率会大量增加，制定出与之匹配的防雷体系是非常必要的。对建筑物的雷电保护是一个复杂的系统工程，涉及气象、电气、建筑等多个领域的技术，需要各行各业的技术人员共同努力，为智能建筑的安全可靠运行提供技术保障。

参考文献

[1] 陈军兵.高层智能建筑及其弱电系统防雷论述[J].门窗，2012（5）：80-82.

[2] 毛予晖，沈丛军，刘瑛.防雷接地引起的问题探讨[J].现代农业科技，2010（1）：289-290.

[3] 中国机械工业联合会.GB 50057-2010，建筑物防雷设计规范[S].2010.

作者：王悦 马晓晨

电子设备防雷击分析论文 篇3：

电子时代与雷电防护

【摘要】本文对雷电灾害与电脑、通讯等现代化设备使用的关系，以及雷电研究与雷电灾害预报预警等现状进行了探讨，为做好雷电防护工作提出了一些参考，以期与同行交流。

【关键词】电子时代；雷电灾害；现状

在全球气候变暖背景下，各种极端天气气候事件频繁发生，雷电活动的发生强度和频度可能也受到了影响；城乡日益增多的高大建筑物增加了遭受雷击的几率；现代化、网络化、信息化建设进程的加快，各类电子设备、设施广泛应用，而这些电子系统对雷电产生的电磁辐射比较敏感，再加上各种线路的互连互通，就大大增加了发生雷电灾害的可能性；此外，信息传播渠道通畅且雷电灾害调查统计机制不断完善，这也使得雷电灾害信息得以更快、更充分地公开和传播。

据中国气象局雷电防护管理办公室不完全统计，在1997年-2008年的12年间，全国因雷击造成直接经济损失在百万元以上的雷电灾害事故有391起，平均每年因为雷击而造成的人员伤亡近千人。

1.雷电灾害多与电脑、通讯等现代化设备的使用有关

随着科技的发展，雷电灾害的危害形式与过去相比有了很大的变化，通信、广电、金融、医疗、电子系统等领域的弱电设施成了雷电的最大受害方。以2008年为例，全国发生的近万起雷电灾害事故中，约有80%就是雷电对各类电子设备、设施和家用电器造成的损害。因此，雷电灾害被称为“电子时代的一大公害”。

2.雷击电子设备的途径及损坏原理

雷击过电压损坏设备可分为两种情况，一种是受雷电直击，另一种受感应雷影响所致。据统计电子设备受雷电直击而损坏的机率很小，而绝大多数损坏为感应雷造成，雷电行波通过传输信息的电路线传至电子设备使其某些电子元件受损。还有一种情况值得重视的是电子设备附近的大地或其他设备的接地体，因受直击雷引起的电位升高，会使电子设备造成反击，使之对地绝缘击穿。根据传统经验电子设备的地线与电源设备的地线分开设置是减少这种雷电侵入途径的有效措施之一。所以凡联结有输人或输出线路的电子设备应考虑以上三条侵入途径。不论那种途径侵入的雷击过电压加在电子设备上冲击引起两种过电压，一种是：使平衡电路某点出现超过允许的对地过电压，称为纵向过电压，地电位上升引起的反击也属于从地系统侵入的纵向过电压；另一种是平衡电路线间或不平衡电路线对地出现的过电压称为横向过电压。使用对称传输线的设备，横向过电压是因线路两线间存在不同的纵向过电压；或因纵向防护元件放电性能的分散性（如动作时间有快慢的差别）是造成横向过电压的原因，如果在平衡线路上的两个纵向防护元件，其中一路故障或失效这就造成了横向过电压的极限情况。对不平衡电路如对连接同轴电缆的电子设备其纵向过电压即横向过电压。雷电冲击过电压可导致绝缘击穿，也可产生过电流。进行纵向雷击试验的目的，在于检验设备在纵向过电压下元器件对地的绝缘。横向雷击试验则是检验两线间出现冲击过电压时设备耐受冲击的能力。

3.雷电研究的现状

气象部门针对对雷电灾害对我国经济社会发展的危害，我们也组织开展了一些试验和研究。比如：中国气象局在北京和上海建设了具有国际先进水平的防雷装置（产品）测试中心，通过为科研机构和防雷产品企业提供测试、试验平台，促进了我国雷电防护技术的发展和产品质量的提升。另外，中国气象局还在广州建设了“野外雷电实验室”，通过实施人工引雷等试验手段，观测和获取雷电产生的电流、电磁光效应等。

4.雷电灾害预报预警工作的发展

4.1 雷电监测预警现状

气象部门不断提高雷电灾害预报预警的业务能力和服务能力，这也是防雷减灾的基础。我们在全国建成了雷电定位系统，总探测站数达300余个，同时还开展了雷电天气、雷击落区和危害等级、大气电场等雷电监测分析和预报警报业务，加强雷电监测、短时和临近预警预报。

气象部门通过在防雷工程设计、施工、投入使用以及市场准入等各个环节加强监管，减少了防雷设计和施工的错误率，提高了防雷工程和防雷装置的质量。

4.2 雷电科普宣传现状

加大了防雷的科普宣传力度。根据近10年来雷电灾害事例分析，造成雷击伤亡事故的主要原因是防雷意识淡薄、防雷常识缺乏。因此，雷电灾害的综合防御水平在很大程度上取决于全社会防雷意识的提高和科学知识的普及。2007年，为提高学生的防雷意识和能力，中国气象局组织制作了防雷科普DVD光盘和科普挂图，并联合国务院应急办和教育部免费向全国42万多所中小学赠送。截至目前，中国气象局及各地气象部门共筹集了近8000万元的资金用于3000多所中小学校防雷。

5.电子系统及电子设备的防雷措施

由于电子信息设备是集电脑技术与集成微电子技术的产品，它的信号电压只有5～10伏，这种产品的电磁兼容能力较差，很容易感受脉冲过电压的袭击，它受雷击的概率又比较高，受雷电损坏的可能性就大。但是，电子信息系统是由信号采集、传输、存储、检索等多环节组成。鉴于系统环节多、接口多、线路长等原因，给雷电的耦合提供了条件。系统的电源进线接口，信号输入输出接口，接口的线路较长等是感应脉冲过电压容易侵人的原因，也是过电压波侵入的主要通道。基于以上原因。电子系统及电子设备的防雷保护重点是感应雷。

按照现行的防雷规范规定的各个防雷分区的交界处安装SPD设备。将整个系统的雷电防护看成是一个系统工程，综合考虑，全方位保护，力求将雷击灾害降低到最低。为此，规范里阐述了三级网络防雷概念。在线路上三级网络防护是逐步减少瞬态浪涌电流幅值的。最后一级将浪涌过电压限制在设备能安全承受的范围内。一般元件可承受两倍其额定电压以上之瞬间电压，约700V左右的峰值过电压。700V的耐压值在欧洲防雷方面被广泛引用。当然，浪涌电压被限制得越低，则设备越安全。因此，我们在工程设计时分别将第一级SPD尽量靠近建筑物的电源进线处，第二、三级SPD尽量靠近被保护设备。第一级过电压限制在1.5～1.8kV，第二级将残压限制在0.9～1.2kV，第三级将残压限制在0.4～0.TkV。通过这三级限压和对浪涌电流的泄放，最后加载到设备上的过电压通常都不会对设备和系统产生影响。

参考文献

[1]姜春.电子设备防雷击有关问题的看法[J].科技信息，2009（5）.

[2]王立.电子信息系统的雷电防护[J].青海气象，2005.

[3]蒋尧.电子设备的防雷[J].山西建筑，2009（7）.

作者：安宁　吴景飞　梁香清