1雷電的形成
雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。在夏天,當(dāng)?shù)孛婧羝目諝馐軣岵粩嗟厣仙礁呖?,形成積雨云,在上升的過程,由于氣流的摩擦以及地球磁場的影響,云的不同部位聚集著大量的正電荷或負(fù)電荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應(yīng),也會帶上與云底相反極性的電荷。當(dāng)云層里的電荷越積越多,達(dá)到一定強(qiáng)度時,就會把空氣擊穿,打開一條狹窄的通道強(qiáng)行放電,發(fā)出耀眼的強(qiáng)光,這就是閃電,而閃電通道道上的高溫會使空氣急劇膨脹,從而產(chǎn)生沖擊波,這種強(qiáng)烈的沖擊波活動形成了雷聲。由于雷電釋放的能量相當(dāng)大,它所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)給人們帶來了多種危害。
2雷電的危害
廣西梧州市屬于雷雨多發(fā)地區(qū),據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),雷雨日每年大約為97.5天。今年進(jìn)入雷雨季節(jié)以來,我局陸續(xù)發(fā)生過多起雷擊引起弱電設(shè)備損壞的事故。
三云變電站光纖設(shè)備數(shù)據(jù)板232接口損壞,連接此接口的DISA系統(tǒng)保護(hù)管理機(jī)接口損壞。原因是光纖傳輸設(shè)備的電源直接使用220V的站用電,而沒有任何隔離設(shè)備,容易受到雷電波的沖擊。
某公司局域網(wǎng)交換機(jī)損壞2個接口,連接該公司局域網(wǎng)交換機(jī)的電業(yè)局交換機(jī)也損壞了一個接口;該公司設(shè)計(jì)室網(wǎng)絡(luò)集線器及多臺計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡損壞,與工程公司及輸配電中心共用的網(wǎng)絡(luò)集線器損壞。原因是連接這兩個公司的網(wǎng)絡(luò)線都在室外,線路較長,且無防雷措施,容易受到感應(yīng)雷電的干擾。
旺步變電站故障錄波系統(tǒng)由于雷擊電話線燒壞MODEM接口,然后導(dǎo)致錄波用的計(jì)算機(jī)主板及數(shù)據(jù)采樣板損壞。
3雷電的分類
雷電通常分為:直擊雷、感應(yīng)雷及浪涌三種。
3.1直擊雷
直擊雷是指雷云直接對大地某點(diǎn)發(fā)生的強(qiáng)烈放電。它可以直接擊中設(shè)備,如電力線,電話線等。雷電流便沿著導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備,從而造成損壞。此時雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位。雷電擊中人體、建筑物或設(shè)備時,強(qiáng)大的雷電流轉(zhuǎn)變成熱能,導(dǎo)致人員傷亡、建筑物破壞,以及設(shè)備毀壞等。
3.2感應(yīng)雷
感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時,由于電磁感應(yīng)而在傳輸信號線路、埋地電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生感應(yīng)電壓,使連接在線路中電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒有直接雷猛烈,但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。
感應(yīng)雷可分為以下兩類:
3.2.1靜電感應(yīng)雷
帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場會在架空線路上感生出被電場束縛的正電荷。當(dāng)雷云對地放電或?qū)υ崎g放電時,云與大地間的電場消失(嚴(yán)格說是大大減弱),那么在線路上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛,電荷來不及立即流散,在電勢能的作用下,產(chǎn)生對地很高的靜電感應(yīng)過電壓,這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊,從而對電器設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響。
3.2.2電磁感應(yīng)雷
雷擊發(fā)生在供電線路附近,或擊在避雷針上會產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場,此交變電磁場的能量將感應(yīng)于線路并最終作用到設(shè)備上(由于避雷針的存在,建筑物上落雷機(jī)會反倒增加,內(nèi)部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會和程度一般來說是增加了),對用電設(shè)備造成極大危害。
3.3浪涌
雷電浪涌是近年來由于微電子設(shè)備的不斷應(yīng)用而引起人們極大重視的一種雷電危害形式,同時其防護(hù)方式也不斷完善。最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的,而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化,從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降,對雷電(包括感應(yīng)雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信號來源路徑增多,系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入微電子設(shè)備。我們就這電源浪涌和信號系統(tǒng)浪涌兩方面分別討論其對弱電設(shè)備的危害。
3.3.1電源浪涌
電源浪涌并不僅源于雷擊,當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時都會產(chǎn)生電源浪涌。電網(wǎng)綿延千里,不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當(dāng)距你幾百公里的遠(yuǎn)方發(fā)生了雷擊時,雷擊浪涌通過電網(wǎng)線路傳輸,經(jīng)過變電站等衰減,到你的微電子設(shè)備時可能仍然有上千伏,這個高壓很短只有幾十到幾百個微秒,或者不足以燒毀微電子設(shè)備,但是對于微電子設(shè)備內(nèi)部的半導(dǎo)體元件卻有很大的損害,隨著這些損害的加深微電子設(shè)備也逐漸變的越來越不穩(wěn)定,或有可能造成的重要數(shù)據(jù)的丟失。
3.3.2信號系統(tǒng)浪涌
信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如傳輸線)受到這些干擾信號的影響,會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼,影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況。