電子設(shè)備防雷擊新觀(guān)點(diǎn)

　　本文是一篇電子論文，主要對(duì)當(dāng)前電子設(shè)備防雷擊有關(guān)問(wèn)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(jiān)持為社會(huì)主義服務(wù)的方向，堅(jiān)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(zhēng)鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅(jiān)持實(shí)事求是、理論與實(shí)際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí)，弘揚(yáng)民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進(jìn)國(guó)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(shuō)明，它有峰值波前時(shí)間和下降半峰值時(shí)間。如圖2所示。觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)和波形均具有統(tǒng)計(jì)特.硅，服從某種分布規(guī)律，從而統(tǒng)計(jì)出雷電流幅值，波頭、波尾、陡度、能量等概率分布。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在對(duì)線(xiàn)路結(jié)構(gòu)上或進(jìn)人電子設(shè)備的雷電沖擊波形進(jìn)行了很多觀(guān)測(cè)工作，獲得了大量的觀(guān)測(cè)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(jī)理

　　雷擊過(guò)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(jì)電子設(shè)備受雷電直擊而損壞的機(jī)率很小，而絕大多數(shù)損壞為感應(yīng)雷造成，雷電行波通過(guò)傳輸信息的電路線(xiàn)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(huì)使電子設(shè)備造成反擊，使之對(duì)地絕緣擊穿。根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)電子設(shè)備的地線(xiàn)與電源設(shè)備的地線(xiàn)分開(kāi)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(xiàn)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(guò)電壓加在電子設(shè)備上沖擊引起兩種過(guò)電壓，一種是：使平衡電路某點(diǎn)出現(xiàn)超過(guò)允許的對(duì)地過(guò)電壓，稱(chēng)為縱向過(guò)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(guò)電壓;另一種是平衡電路線(xiàn)間或不平衡電路線(xiàn)對(duì)地出現(xiàn)的過(guò)電壓稱(chēng)為橫向過(guò)電壓。使用對(duì)稱(chēng)傳輸線(xiàn)的設(shè)備，橫向過(guò)電壓是因線(xiàn)路兩線(xiàn)間存在不同的縱向過(guò)電壓;或因縱向防護(hù)元件放電性能的分散性(如動(dòng)作時(shí)間有快慢的差別)是造成橫向過(guò)電壓的原因，如果在平衡線(xiàn)路上的兩個(gè)縱向防護(hù)元件，其中一路故障或失效這就造成了橫向過(guò)電壓的極限情況。對(duì)不平衡電路如對(duì)連接同軸電纜的電子設(shè)備其縱向過(guò)電壓即橫向過(guò)電壓。雷電沖擊過(guò)電壓可導(dǎo)致絕緣擊穿，也可產(chǎn)生過(guò)電流。進(jìn)行縱向雷擊試驗(yàn)的目的，在于檢驗(yàn)設(shè)備在縱向過(guò)電壓下元器件對(duì)地的絕緣。橫向雷擊試驗(yàn)則是檢驗(yàn)兩線(xiàn)間出現(xiàn)沖擊過(guò)電壓時(shí)設(shè)備耐受沖擊的能力。

　　在電子設(shè)備中，易受雷擊過(guò)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(guò)電壓會(huì)擊穿線(xiàn)路和設(shè)備間起匹配作用的變壓器匝間、層間、或線(xiàn)對(duì)地絕緣等。橫向過(guò)電壓可隨信息同時(shí)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(qiáng)度，對(duì)具有白復(fù)能力的絕緣，擊穿只是暫時(shí)的，一旦過(guò)壓消失，即可恢復(fù)。有些非自復(fù)性的絕緣介質(zhì)，沖擊時(shí)只有小電流流過(guò)，一次沖擊不會(huì)立即中斷設(shè)備，但經(jīng)過(guò)多次沖擊，隨著多次沖擊的累積可能會(huì)使元件逐漸受損最終導(dǎo)致毀壞，這就是為什么在試驗(yàn)時(shí)要試驗(yàn)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(lái)不外下列三種：(1)受過(guò)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(guò)電壓沖擊能量損壞的，如二極管PN結(jié)正向損壞，沖擊危險(xiǎn)程度在于流過(guò)元器件的過(guò)電流大小和持續(xù)時(shí)間，即能量大小。(3)易受沖擊功率損壞的，對(duì)元件的危害決定于沖擊電壓峰值和由此而產(chǎn)生的過(guò)電流。

　　2　雷電波形

　　一些國(guó)家通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)發(fā)表了很多測(cè)試結(jié)果。因觀(guān)測(cè)的地理環(huán)境和條件的不同。即使在同樣條件下，觀(guān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)也不盡相同。早先，有些國(guó)家觀(guān)測(cè)得到的幾百個(gè)波形中，對(duì)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(shí)，一般認(rèn)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(fù)極性閃電的波形平坦一些，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，上升到幅值的時(shí)間約數(shù)十微秒，下降到半值時(shí)間約為數(shù)百微秒。

　　一般習(xí)慣于用兩個(gè)指數(shù)曲線(xiàn)之差的形式來(lái)表示雷電流波形，并且認(rèn)為這種表示方式和大多數(shù)實(shí)際測(cè)得的波形比較相似。但是經(jīng)過(guò)近年的觀(guān)測(cè)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(shí)比較緩慢，然后再轉(zhuǎn)入陡的部分，其波頭接近于用余弦來(lái)表示的波形。用余弦曲線(xiàn)表示時(shí)，因?yàn)槔纂娏髯畲蠖付瘸霈F(xiàn)在Im/2處，以此進(jìn)行雷擊的電位計(jì)算時(shí)可以得到較高的結(jié)果而偏于可靠。但是，余弦曲線(xiàn)計(jì)算較為繁瑣，因而往往簡(jiǎn)化為直線(xiàn)，也就是用斜角波來(lái)表示，通過(guò)最大陡度和平均陡度的轉(zhuǎn)化，可以使采用斜角波的計(jì)算結(jié)果和采用余弦波的計(jì)算結(jié)果基本一致。

　　對(duì)于雷電流波形的各個(gè)量的標(biāo)志方法各國(guó)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(diǎn)到幅值的時(shí)間叫波頭長(zhǎng)度，由0點(diǎn)到波尾半幅值的時(shí)間叫全部波長(zhǎng)。但是在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，0點(diǎn)及幅值這兩點(diǎn)的時(shí)間很難精確測(cè)定的。為了避免測(cè)量中出現(xiàn)的含混，IEC建議測(cè)量脈沖電流的實(shí)測(cè)值按下列方法定義：實(shí)效波頭時(shí)間T1：脈沖電流的實(shí)效波頭時(shí)間，是指脈沖電流在10%幅值及90~/6幅值兩個(gè)瞬間之間的間隔時(shí)間再乘以1.25倍(兩個(gè)瞬間點(diǎn)A和B見(jiàn)圖4(a)。實(shí)效半幅值時(shí)間T2：脈沖電流的實(shí)效半幅值時(shí)間T2，是指實(shí)效原點(diǎn)O-與波形下降到半幅值的瞬間之間的間隔時(shí)間。

　　測(cè)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(diǎn)A的方法不一樣。脈沖電壓的實(shí)效波頭時(shí)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(shí)間乘以1.67倍。實(shí)效原點(diǎn)O。是指A點(diǎn)之前0.3T1的一點(diǎn)，如圖4b。一般以分式符號(hào)表示波頭時(shí)間及半值時(shí)間(又稱(chēng)波尾)，例如1.5/40便是指波頭時(shí)間為1.5微秒，半值時(shí)間為40微秒的波形。通常將雷電流由零增長(zhǎng)到幅值這一部分稱(chēng)為波頭，只有幾個(gè)微秒;電流值下降的部分稱(chēng)為波尾，長(zhǎng)達(dá)數(shù)十微秒到幾百微秒。