過電壓過電流的防護
2005/10/24 15:26:18 電源在線網
過電壓過電流的防護必須全面
自18世紀弗蘭克林著名的風箏實驗以來，人們致力于雷電及其防護的研究實踐已有200年的歷史，對一般建筑物及電力系統輸變電設備的防雷保護已經取得了很大成績，積累了豐富的經驗。但是如前所述，隨著微電子、計算機技術的迅猛發展和普及應用，微電子面臨雷電等沖擊電磁干擾和過電壓損害的威脅和損失也愈來愈嚴重。現在的問題是:
一方面在技術上，用一般建筑物一般電氣設備的防雷裝置防雷經驗，已不能完全解決微電子設備的防雷問題。我國過電壓保護設計技術規程（SDJ-79）、微波通信設計技術規定（GB6-U01）等，雖對微波通信的防雷措施作了各方面的規定，但由于微電子設備對雷電等沖擊干擾十分敏感，耐壓水平很低，這些對半導體分立元件電子設備行之有效的保護措施，卻還不足于將其危害限制到足夠小的程度。鋼筋混凝土高層建筑物，雖然對直擊雷防護有了很大的進步，但是從設計到施工大都沒有很好考慮防護雷擊等沖擊電磁干擾問題。現有的鋼筋混凝土建筑，不僅對建筑物外雷擊的電磁屏蔽效能很差，對雷直擊建筑物時從建筑鋼筋分流入地的雷電流，在建筑物內形成的沖擊電磁干擾危害如何防護也還缺乏有效的具體對策，因而很難滿足建筑物內微電子設備應用日益廣泛，特別是智能大廈的防護要求。
另一方面，人們的習慣觀念也亟須更新。當今雷害往往與高科技的普及應用同步，其危害遠不能以雷擊物的直接經濟損失來估量。許多人包括一些高科技人員的觀念還停留在弗蘭克林時代，以為有了避雷針何所懼！殊不知正如前面所敘閃電由避雷針引入大地，大樓、人員和普通設備安然無恙，但雷電流在四周產生的巨大脈沖電磁場，卻使具有極為靈敏的微電子設備損壞，令業務受到嚴重影響。許多人不了解埋地電纜也會出現感應過電壓，例如通過避雷針的雷電入地電流為5kA時，在其附近5～10m處的無屏蔽電纜將會感應5～7.5kV的高壓；實踐表明不少屏蔽良好的微電子設備在雷雨季節也發生故障，就是因為即使屏蔽系數達到90%，雷電感應過電壓仍有10 V數量級，超過計算機接口元器件所能承受的沖擊耐壓10V數量級。雷電及其是否成災是一種隨機性很強的小概率事件，決不可存在僥幸心理。如果缺乏必要的防護措施，災害遲早總會發生，而應防范于未然。在防護上的必要投入不可吝嗇。人們總習慣于拿被保護物價值的大小與投入作比較，來左右自已的決策。殊不知一次災害造成不可估量的社會影響和間接經濟損失，比設備損壞的直接損失要嚴重得多。
微電子的抗沖擊電磁干擾和過電壓防護是一項系統工程，必須貫徹整體防護思想，綜合運用分流（泄流）、均壓、屏蔽、接地和保護（箝位）等各項技術，構成一個完整的防護體系，才能取得明顯的效果。
分流（泄流）：指的是對于可能的直擊雷要靠接閃器經引下線和接地裝置，或通過導電連接和接地良好的金屬構架，將雷電流分流散流入地，而不流過被保護設備和部件；雷電流通過的部分阻抗要低流散要好，以降低電位，避免引起對被保護物的反擊。
均壓：是指對于同一樓層同一部位的不同的電纜外皮、設備外殼、金屬構架（構件）、管道進行電氣搭接，以均衡電位。所謂屏蔽指的是采用屏蔽電纜，利用各種人工的屏蔽箱盒、法拉第屏蔽籠、鋼筋結構等和各種可以利用的自然屏蔽體來阻擋、衰減施加在微電子上的電磁干擾和過電壓能量。
接地:是指將所有金屬構架（構件）、管道、電纜金屬屏蔽層、穿線鐵管連在一起，與屏蔽籠及總接地網就近連接；電氣、電子設備的防雷接地、工作接地、保護接地采用共地方式；計算機的邏輯接地采用絕緣電纜引外接地，為防反擊再與主接地網暫態共地連接。
箝位保護：在過電壓可能侵入的所有端口，包括電源、電信、網絡等終端設備裝設必要的雷電浪涌保護裝置；在計算機等電子系統引出的信號線、電源線上裝設多級保護，包括粗保護和細保護，將侵入電子系統的沖擊過電壓箝制到允許的程度。
以上的分流（泄流）、均壓、屏蔽、接地等都屬于外部防雷范疇，對從市電網、通信線路、長距離輸送的架空導線中產生的感應過電壓是無能為力的，因此箝位保護就顯得尤其重要。綜合分流、均壓、屏蔽、接地、箝位保護各項技術的整體防護原則，是適用于建筑防雷、電力系統和各種電子設施的通用防護模式。而對一個特定的微電子，例如大型計算機系統、電站綜合自動化系統、微波通信站、調度通信大樓、石油化工儀表微機監測系統或現代高層建筑智能大廈等的防護，還需根據微電子設備的特點和防護對象的實際情況靈活應用，采取具體措施，構成一個完整的防護體系，才能收到預期的效果。
自18世紀弗蘭克林著名的風箏實驗以來，人們致力于雷電及其防護的研究實踐已有200年的歷史，對一般建筑物及電力系統輸變電設備的防雷保護已經取得了很大成績，積累了豐富的經驗。但是如前所述，隨著微電子、計算機技術的迅猛發展和普及應用，微電子面臨雷電等沖擊電磁干擾和過電壓損害的威脅和損失也愈來愈嚴重。現在的問題是:
一方面在技術上，用一般建筑物一般電氣設備的防雷裝置防雷經驗，已不能完全解決微電子設備的防雷問題。我國過電壓保護設計技術規程（SDJ-79）、微波通信設計技術規定（GB6-U01）等，雖對微波通信的防雷措施作了各方面的規定，但由于微電子設備對雷電等沖擊干擾十分敏感，耐壓水平很低，這些對半導體分立元件電子設備行之有效的保護措施，卻還不足于將其危害限制到足夠小的程度。鋼筋混凝土高層建筑物，雖然對直擊雷防護有了很大的進步，但是從設計到施工大都沒有很好考慮防護雷擊等沖擊電磁干擾問題。現有的鋼筋混凝土建筑，不僅對建筑物外雷擊的電磁屏蔽效能很差，對雷直擊建筑物時從建筑鋼筋分流入地的雷電流，在建筑物內形成的沖擊電磁干擾危害如何防護也還缺乏有效的具體對策，因而很難滿足建筑物內微電子設備應用日益廣泛，特別是智能大廈的防護要求。
另一方面，人們的習慣觀念也亟須更新。當今雷害往往與高科技的普及應用同步，其危害遠不能以雷擊物的直接經濟損失來估量。許多人包括一些高科技人員的觀念還停留在弗蘭克林時代，以為有了避雷針何所懼！殊不知正如前面所敘閃電由避雷針引入大地，大樓、人員和普通設備安然無恙，但雷電流在四周產生的巨大脈沖電磁場，卻使具有極為靈敏的微電子設備損壞，令業務受到嚴重影響。許多人不了解埋地電纜也會出現感應過電壓，例如通過避雷針的雷電入地電流為5kA時，在其附近5～10m處的無屏蔽電纜將會感應5～7.5kV的高壓；實踐表明不少屏蔽良好的微電子設備在雷雨季節也發生故障，就是因為即使屏蔽系數達到90%，雷電感應過電壓仍有10 V數量級，超過計算機接口元器件所能承受的沖擊耐壓10V數量級。雷電及其是否成災是一種隨機性很強的小概率事件，決不可存在僥幸心理。如果缺乏必要的防護措施，災害遲早總會發生，而應防范于未然。在防護上的必要投入不可吝嗇。人們總習慣于拿被保護物價值的大小與投入作比較，來左右自已的決策。殊不知一次災害造成不可估量的社會影響和間接經濟損失，比設備損壞的直接損失要嚴重得多。
微電子的抗沖擊電磁干擾和過電壓防護是一項系統工程，必須貫徹整體防護思想，綜合運用分流（泄流）、均壓、屏蔽、接地和保護（箝位）等各項技術，構成一個完整的防護體系，才能取得明顯的效果。
分流（泄流）：指的是對于可能的直擊雷要靠接閃器經引下線和接地裝置，或通過導電連接和接地良好的金屬構架，將雷電流分流散流入地，而不流過被保護設備和部件；雷電流通過的部分阻抗要低流散要好，以降低電位，避免引起對被保護物的反擊。
均壓：是指對于同一樓層同一部位的不同的電纜外皮、設備外殼、金屬構架（構件）、管道進行電氣搭接，以均衡電位。所謂屏蔽指的是采用屏蔽電纜，利用各種人工的屏蔽箱盒、法拉第屏蔽籠、鋼筋結構等和各種可以利用的自然屏蔽體來阻擋、衰減施加在微電子上的電磁干擾和過電壓能量。
接地:是指將所有金屬構架（構件）、管道、電纜金屬屏蔽層、穿線鐵管連在一起，與屏蔽籠及總接地網就近連接；電氣、電子設備的防雷接地、工作接地、保護接地采用共地方式；計算機的邏輯接地采用絕緣電纜引外接地，為防反擊再與主接地網暫態共地連接。
箝位保護：在過電壓可能侵入的所有端口，包括電源、電信、網絡等終端設備裝設必要的雷電浪涌保護裝置；在計算機等電子系統引出的信號線、電源線上裝設多級保護，包括粗保護和細保護，將侵入電子系統的沖擊過電壓箝制到允許的程度。
以上的分流（泄流）、均壓、屏蔽、接地等都屬于外部防雷范疇，對從市電網、通信線路、長距離輸送的架空導線中產生的感應過電壓是無能為力的，因此箝位保護就顯得尤其重要。綜合分流、均壓、屏蔽、接地、箝位保護各項技術的整體防護原則，是適用于建筑防雷、電力系統和各種電子設施的通用防護模式。而對一個特定的微電子，例如大型計算機系統、電站綜合自動化系統、微波通信站、調度通信大樓、石油化工儀表微機監測系統或現代高層建筑智能大廈等的防護，還需根據微電子設備的特點和防護對象的實際情況靈活應用，采取具體措施，構成一個完整的防護體系，才能收到預期的效果。
聲明：本信息內容的真實性未經電源在線網證實，僅供參考。
