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雷电是最常见的自然现象之一，大自然在展示她的神奇多变的雷电现象的同时，却又会对人们的生活带来极大的影响，往往造成电气设备损毁，甚至人员伤亡。几个世纪以来，人类对雷击破坏性的研究、探索和采取的预防措施，已经有了一套比较成熟的理论。比如，目前已广泛应用的避雷针、避雷带和避雷网等防雷设施，可以防止和减少雷电对建筑物、人身和居室造成伤害。但由于对防雷保护的认知水平和重视程度的不同，还是经常会发生雷击破坏电子电气设备的情况。已有大量事实证明，在安装了避雷装置的建筑物内，通讯设备、计算机、通讯网络及微电子器件在发生雷击时，却仍然会遭受不同程度的损坏。而在视频监控系统中，部分前端摄像机安装在户外，并且为了达到更好的监察效果，一般在旁边无障碍物区域立杆高位安装摄像机。这样，摄像机就更容易受到雷击损坏。 为什么采取了防雷措施，仍会受到雷击破坏呢？下面从雷电的原理进行分析一下。 雷电产生与雷击破坏分类
雷电的产生
雷电是自然界一种常见的放电现象。关于雷电的产生有多种解释理论，通常被认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累积达到一定的电荷值时，就会在带有不同极性的云团之间、以及云团和大地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对大地的放电过程，这就是通常所说的闪电和响雷。 雷击破坏分类
雷击破坏最常见主要有两种：直击雷和感应雷。 （1）直击雷：是指雷电直接击在建筑物、动植物之上，因为电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等的损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（针、带、网、线）、引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，而雷电仍然会以多种形式及途径破坏电子设备。 （2）感应雷：是雷电在雷云之间或雷云对大地放电时，或直击雷的雷电流通过接闪器、引下线和接地装置向大地泄放电流时，会在周围产生强大的电磁场，而使周围的金属导体因“电磁感应”而带上很高的电压并通过与设备连接的传输线缆等侵入到设备，从而使电子设备遭受到损害。 另一方面，雷击入地点在瞬间会产生“地电位反击”，当雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施时，接地网的地电位会在数微秒之内被抬高到数万或数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分，流向供电系统及各种网络信号系统，或者通过击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统，最终造成对电子设备的破坏或损害。 感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的机率比直击雷高得多，一次雷闪击可以在较大的范围内同时产生感应雷过电压现象，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等信号线缆传输到很远，至使雷害范围扩大。 弱电系统防雷措施
多级分级（类）保护原则
根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定防护要点作分类保护；根据雷电危害可能侵入的电气路径，实现对各系统从电源线到数据通信线等进行多级、多层次的保护。
外部无源保护
在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针（线）顶部，形成局间电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免受雷击。 内部防护
电源部分防护，雷电侵害主要是通过供电线路侵入。“电源防雷器”并接在电力线路上，可遏制瞬态过电压和泄放浪涌电流。从总进线到用电设备端通常配置三级防护，经过逐级限压和放电，逐步消除雷电能量，保证用电设备的安全。过电压保护按国家规范应分三部分：建议在高压变压器后端到楼宇总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器，作为第一级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器，作为第二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器，作为第三级保护。 信号部分保护，对于各类信号系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级跟据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。“信号防雷器”接入信号线路后，一方面要能切断雷电进入设备的通路，同时要能迅速对地放电，另一方面要能确保在正常状态下，通过防雷器的信号不受损害，使设备能正常工作。 按地处理
在计算机房及各类弱电机房的建设中，一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷设备都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题及防静电问题等都需要通过建立良好的接地系统来解决。 视频监控系统的防雷应用
在视频监控系统施工过程中，户外前端设备需要采用防雷保护措施。不在建筑物直击雷保护范围内的摄像机一般在立杆上方安装避雷针来防护摄像机免遭直击雷破坏，而对于感应雷的破坏，有些工程安装公司却忽略了。前端摄像机一般通过同轴电缆或者光缆将信号传输到监控中心，而传输系统是最容易受到感应雷侵袭的。在同轴电缆传输的系统中，一般都在摄像机的电源、视频信号和控制信号的输出、输入口安装电源、信号防雷器。而在使用光端机传输的系统中，有人认为光缆不受感应雷影响，为了节省成本，不安装信号防雷器。可是在光端机与摄像机之间终究还是有一段电缆连接线，这段连接线同样有被感应雷破坏的可能。尽管目前许多厂商在快球上增加浪涌保护电路，但从实际设备损坏的情况统计来看，快球控制信号处理芯片被静电击坏的几率较高。由于光端机内部电路上基本不具备防雷功能，同样也存在被静电击坏数据口的情况。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮) |
