電子設(shè)備防雷擊新觀點

　　本文是一篇電子論文，主要對當(dāng)前電子設(shè)備防雷擊有關(guān)問題的看法和管理新技術(shù)應(yīng)用等等。文章選自：《電子技術(shù)》,《電子技術(shù)》堅持為社會主義服務(wù)的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結(jié)合的嚴謹學(xué)風(fēng)，傳播先進的科學(xué)文化知識，弘揚民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進國際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。

　　摘要：有關(guān)雷電沖擊波的描述是用波形參數(shù)說明，它有峰值波前時間和下降半峰值時間。如圖2所示。觀測的數(shù)據(jù)和波形均具有統(tǒng)計特.硅，服從某種分布規(guī)律，從而統(tǒng)計出雷電流幅值，波頭、波尾、陡度、能量等概率分布。多年來，國內(nèi)外在對線路結(jié)構(gòu)上或進人電子設(shè)備的雷電沖擊波形進行了很多觀測工作，獲得了大量的觀測資料。

　　關(guān)鍵詞：雷擊,雷擊措施,電子技術(shù),電子論文

　　l　雷擊電子設(shè)備的途徑及損壞機理

　　雷擊過電壓損壞設(shè)備可分為兩種情況，一種是受雷電直擊，另一種受感應(yīng)雷影響所致。據(jù)統(tǒng)計電子設(shè)備受雷電直擊而損壞的機率很小，而絕大多數(shù)損壞為感應(yīng)雷造成，雷電行波通過傳輸信息的電路線傳至電子設(shè)備使其某些電子元件受損。

　　還有一種情況值得重視的是電子設(shè)備附近的大地或其他設(shè)備的接地體，因受直擊雷引起的電位升高，會使電子設(shè)備造成反擊，使之對地絕緣擊穿。根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗電子設(shè)備的地線與電源設(shè)備的地線分開設(shè)置是減少這種雷電侵入途徑的有效措施之一。所以凡聯(lián)結(jié)有輸人或輸出線路的電子設(shè)備應(yīng)考慮以上三條侵入途徑。不論那種途徑侵入的雷擊過電壓加在電子設(shè)備上沖擊引起兩種過電壓，一種是：使平衡電路某點出現(xiàn)超過允許的對地過電壓，稱為縱向過電壓，地電位上升引起的反擊也屬于從地系統(tǒng)侵入的縱向過電壓;另一種是平衡電路線間或不平衡電路線對地出現(xiàn)的過電壓稱為橫向過電壓。使用對稱傳輸線的設(shè)備，橫向過電壓是因線路兩線間存在不同的縱向過電壓;或因縱向防護元件放電性能的分散性(如動作時間有快慢的差別)是造成橫向過電壓的原因，如果在平衡線路上的兩個縱向防護元件，其中一路故障或失效這就造成了橫向過電壓的極限情況。對不平衡電路如對連接同軸電纜的電子設(shè)備其縱向過電壓即橫向過電壓。雷電沖擊過電壓可導(dǎo)致絕緣擊穿，也可產(chǎn)生過電流。進行縱向雷擊試驗的目的，在于檢驗設(shè)備在縱向過電壓下元器件對地的絕緣。橫向雷擊試驗則是檢驗兩線間出現(xiàn)沖擊過電壓時設(shè)備耐受沖擊的能力。

　　在電子設(shè)備中，易受雷擊過電壓損壞的元部件，大多數(shù)是靠近設(shè)備的入口端，如縱向過電壓會擊穿線路和設(shè)備間起匹配作用的變壓器匝間、層間、或線對地絕緣等。橫向過電壓可隨信息同時傳至設(shè)備內(nèi)部，損壞設(shè)備內(nèi)的阻容元件及固體元件。設(shè)備中元器件受損的程度，取決于元器件絕緣水平，即耐受沖擊的強度，對具有白復(fù)能力的絕緣，擊穿只是暫時的，一旦過壓消失，即可恢復(fù)。有些非自復(fù)性的絕緣介質(zhì)，沖擊時只有小電流流過，一次沖擊不會立即中斷設(shè)備，但經(jīng)過多次沖擊，隨著多次沖擊的累積可能會使元件逐漸受損最終導(dǎo)致毀壞，這就是為什么在試驗時要試驗沖擊次數(shù)，極性和間隔的原因所在。

　　電子元件受雷擊損壞的情況，概括起來不外下列三種：(1)受過電壓損壞的，如電容器、變壓器及電子元件的反向耐壓。(2)受過電壓沖擊能量損壞的，如二極管PN結(jié)正向損壞，沖擊危險程度在于流過元器件的過電流大小和持續(xù)時間，即能量大小。(3)易受沖擊功率損壞的，對元件的危害決定于沖擊電壓峰值和由此而產(chǎn)生的過電流。

　　2　雷電波形

　　一些國家通過現(xiàn)場觀測發(fā)表了很多測試結(jié)果。因觀測的地理環(huán)境和條件的不同。即使在同樣條件下，觀測得到的數(shù)據(jù)也不盡相同。早先，有些國家觀測得到的幾百個波形中，對主放電波形的敘述，當(dāng)不區(qū)另別第一次放電或隨后各次閃電時，一般認為雷電流在1—4微秒上升到幅值，然后在40一50微秒內(nèi)下降到幅值的一半。這就是所謂傳統(tǒng)的雷電流波形。正極性閃電的電流波形一般較負極性閃電的波形平坦一些，持續(xù)時間較長，上升到幅值的時間約數(shù)十微秒，下降到半值時間約為數(shù)百微秒。

　　一般習(xí)慣于用兩個指數(shù)曲線之差的形式來表示雷電流波形，并且認為這種表示方式和大多數(shù)實際測得的波形比較相似。但是經(jīng)過近年的觀測得到大多數(shù)的第一次主放電電流波形在其上升到幅值之前時比較緩慢，然后再轉(zhuǎn)入陡的部分，其波頭接近于用余弦來表示的波形。用余弦曲線表示時，因為雷電流最大陡度出現(xiàn)在Im/2處，以此進行雷擊的電位計算時可以得到較高的結(jié)果而偏于可靠。但是，余弦曲線計算較為繁瑣，因而往往簡化為直線，也就是用斜角波來表示，通過最大陡度和平均陡度的轉(zhuǎn)化，可以使采用斜角波的計算結(jié)果和采用余弦波的計算結(jié)果基本一致。

　　對于雷電流波形的各個量的標(biāo)志方法各國也不是統(tǒng)一的。典型的雷電流波形是以IEC規(guī)定的如圖4所示，在幅值Im 以前叫波頭部分，幅值Im以后叫波尾部分。早先規(guī)定由O點到幅值的時間叫波頭長度，由0點到波尾半幅值的時間叫全部波長。但是在實際測量中發(fā)現(xiàn)，0點及幅值這兩點的時間很難精確測定的。為了避免測量中出現(xiàn)的含混，IEC建議測量脈沖電流的實測值按下列方法定義：實效波頭時間T1：脈沖電流的實效波頭時間，是指脈沖電流在10%幅值及90~/6幅值兩個瞬間之間的間隔時間再乘以1.25倍(兩個瞬間點A和B見圖4(a)。實效半幅值時間T2：脈沖電流的實效半幅值時間T2，是指實效原點O-與波形下降到半幅值的瞬間之間的間隔時間。

　　測量脈沖電壓的方法與脈沖電流相似，所不同的只是選擇參考點A的方法不一樣。脈沖電壓的實效波頭時間T1是指從脈沖電壓在30~/6幅值及90~/6幅值兩瞬間之間的間隔時間乘以1.67倍。實效原點O。是指A點之前0.3T1的一點，如圖4b。一般以分式符號表示波頭時間及半值時間(又稱波尾)，例如1.5/40便是指波頭時間為1.5微秒，半值時間為40微秒的波形。通常將雷電流由零增長到幅值這一部分稱為波頭，只有幾個微秒;電流值下降的部分稱為波尾，長達數(shù)十微秒到幾百微秒。