美國(guó)能源部系統(tǒng)在1990～1998年期間由于雷電引起事故高達(dá)461起，其中電源線路過(guò)電壓造成的物理性裝備損失約占80%左右，計(jì)算機(jī)**部門在1998年內(nèi)，雷電波侵入使10萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)受損，價(jià)值1.2億美元;1996年6月6日，重慶市農(nóng)業(yè)銀行大廈的

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備因雷擊損失107萬(wàn)元，其下屬的信托證券公司證券部通信網(wǎng)絡(luò)中斷數(shù)小時(shí)，引起股民恐慌;1999年8月20日，萬(wàn)盛電信局遭雷擊，由于雷電波侵入造成該區(qū)電信設(shè)備損壞，95%以上電話(1.1萬(wàn)余門)中斷信號(hào)，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)250萬(wàn)元;2000年8月11日，石坪橋衛(wèi)星發(fā)送臺(tái)遭雷擊，致使全市95%尋呼臺(tái)陷入癱瘓;2002年3月12日和5月23日，渝北區(qū)雙鳳加油站兩次遭雷擊，均是雷電波從電源線引入造成加油機(jī)被雷擊壞：因此，研究雷電波侵入及防護(hù)非常有必要。

　　1雷電波侵入及危害

　　1.1雷電波侵入的方式

　　雷電波侵入的方式通常有三種：其一是直擊雷擊中金屬導(dǎo)線，讓高壓雷電波以波的形式沿著導(dǎo)線兩邊傳播而引入室內(nèi);**種是來(lái)自感應(yīng)雷的高電壓脈沖，即由于雷云對(duì)大地放電或雷云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，他們?cè)诟鞣N電線中感應(yīng)出幾kV到幾十kV的高電位，以波的形式沿著導(dǎo)線傳播而引入室內(nèi)的;第三種是由于直擊雷在房子或房子附近入地，因其通過(guò)地網(wǎng)入地時(shí)，在地網(wǎng)上會(huì)發(fā)生數(shù)十千伏到數(shù)百千伏的高電位，這高電位通過(guò)電力線的零線、保安接地線和通信系統(tǒng)的地線，也是以波的形式傳入室內(nèi)，并沿著導(dǎo)線傳播到別處，殃及更大范圍。其示意圖如圖1、圖2所示。濕度傳感器探頭, ,不銹鋼電熱管 PT100傳感器, ,鑄鋁加熱器,加熱圈  流體電磁閥

　　1.2雷電波侵入的危害

　　1.2.1直擊雷(雷電直擊)的雷電波侵入危害

　　所謂直擊雷，是指雷電直接擊中了架空電線或埋地電纜，不銹鋼電熱管淺析：雷電波侵入及防護(hù)的必要性雷電流以1/20～1/2的光速以波的形式向線路兩端移動(dòng)，對(duì)電力設(shè)備及用電設(shè)施構(gòu)成危害。雷擊時(shí)電流高達(dá)幾十千安，*高達(dá)200～300kA，一般在20～40kA，其時(shí)間甚短，一般僅為10～100μs。

　　雷擊架空線路導(dǎo)線產(chǎn)生的直擊雷過(guò)電壓：

　　US≈100I

　　US：雷擊點(diǎn)過(guò)電壓*大值;

　　I：雷電流幅值。

　　實(shí)踐證明，在埋有電纜的地方，沿電纜埋設(shè)的線路落雷率要比其他地方落雷率高，在土壤電阻率高的地方尤其明顯，這是由于在土壤中埋下一條電纜就相當(dāng)于土壤中有一條土壤電阻率特別低的帶，即在土壤電阻率高的地方，如果中間存在一塊低土壤電阻率的地區(qū)，該地區(qū)受雷擊率特別高，這便是雷電直擊電纜的原因。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，雷電直擊點(diǎn)的地面會(huì)出現(xiàn)大的孔洞，洞深可直達(dá)電纜。

　　1.2.2雷電反擊

　　當(dāng)雷電擊中電纜附近大地時(shí)，落雷點(diǎn)的電位顯著升高，而電纜延伸至很遠(yuǎn)，其遠(yuǎn)端電位可視為零，所以雷擊點(diǎn)附近的電纜電位也幾乎為零，這樣一來(lái)，落雷點(diǎn)與電纜之間便出現(xiàn)極大的電位差。如果這一電位差超過(guò)了雷擊點(diǎn)與電纜間的土壤耐壓強(qiáng)度所無(wú)法承受的程度時(shí)，便擊穿土壤，形成了從雷擊點(diǎn)到電纜的電弧通道，大量雷電流涌向電纜。這種雷擊，損害程度與雷電直擊電纜相當(dāng)，同樣會(huì)造成電纜嚴(yán)重破壞。

　　1.2.3感應(yīng)過(guò)電壓的雷電波侵入危害

　　(1)架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓

　　雷云在起電、移動(dòng)和先導(dǎo)放電的過(guò)程中，對(duì)架空線會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)，使之產(chǎn)生異號(hào)靜電位，一旦雷云對(duì)地放電導(dǎo)線中的束縛電荷成為自由電荷，以沖擊波的形式對(duì)稱地向線路兩端移動(dòng)，電荷移動(dòng)所形成的電流(I)乘以導(dǎo)線的波阻(Z)，即為雷電感應(yīng)電壓。

　　架空線路(無(wú)屏蔽)雷電感應(yīng)過(guò)電壓幅值，可用下列公式表示：

　　Ug=25

　　式中：Ug為感應(yīng)過(guò)電壓幅值;

　　I為雷電流幅值;

　　hd為導(dǎo)線距地高度;

　　S為雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線垂直距離。

　　根據(jù)南非郵電部C·F博伊斯《電信系統(tǒng)的保護(hù)》論文資料可知，即使雷云沒(méi)有放電，僅在雷云起電和移動(dòng)過(guò)程中，也能在絕緣良好的短電話線路上產(chǎn)生10～20kV的感應(yīng)過(guò)電壓。產(chǎn)生相距大約為25～3000m的對(duì)地雷擊，一般將在架空電話線路中感應(yīng)出高于1000V的過(guò)電壓，這必將產(chǎn)生相當(dāng)大的危害;

　　(2)地下電纜的雷電感應(yīng)過(guò)電壓

　　除了直接向電纜流入雷電流以外;由于云間放電，通過(guò)電磁感應(yīng)，也能在電纜上誘發(fā)感應(yīng)電壓和電流。如果放電通道與電纜線路相平行，由于電磁感應(yīng)，將使電纜的導(dǎo)體產(chǎn)生一定的縱向電動(dòng)勢(shì)，并隨之流過(guò)一定的電流。實(shí)際上電纜上的過(guò)電壓沖擊，絕大多數(shù)是感應(yīng)產(chǎn)生的。但因其能量一般較小、電壓低、電流弱，通常很少對(duì)電纜本身造成危害，只能對(duì)電纜相連接端機(jī)或增音機(jī)構(gòu)成危害。

　　地下電纜的雷電感應(yīng)過(guò)電壓與雷擊點(diǎn)入地雷電流幅值、雷擊土壤電阻率，電纜與雷擊點(diǎn)的距離、電纜掩埋深度、電纜屏蔽及其接地狀況等因素有關(guān)。感應(yīng)過(guò)電壓分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩部分，對(duì)于輸電線路來(lái)講，其過(guò)電壓以靜電感應(yīng)為主。國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明，若有5kA雷電流流入接地網(wǎng)，在其附近5～10m遠(yuǎn)的無(wú)屏蔽電纜上將感應(yīng)5～7.5kV的過(guò)電壓。但電纜有金屬護(hù)套，并且兩端做良好接地，則感應(yīng)過(guò)電壓幅值將在250～750V之間。

　　2雷電波侵入防護(hù)

　　2.1電源線路進(jìn)線方式

　　電源線路進(jìn)入建筑物通常有兩種方式：架空線路或埋地引入。為了防止或減少雷電波的侵入，室外電源線路宜全線埋地敷設(shè)或距建筑物15m處采用鎧裝電纜段或無(wú)鎧裝電纜穿鋼管埋地引入，進(jìn)入建筑物內(nèi)總配電箱或電源配電柜，然后分線進(jìn)入用戶。

　　2.2電源線路的接地與等電位連接

　　電源供電系統(tǒng)通常采用TN-C-S系統(tǒng)，在電源進(jìn)線點(diǎn)進(jìn)行總等電位聯(lián)結(jié)(MEB)。另外，電纜外導(dǎo)體對(duì)內(nèi)導(dǎo)體有靜電屏蔽作用，電纜的外導(dǎo)體同內(nèi)導(dǎo)體形成電容很容易將芯線上高頻性質(zhì)的感應(yīng)電荷泄放入地，可一定程度限制較低的感應(yīng)雷電波侵入。這就要求將電纜金屬外皮、鋼管等在進(jìn)出建筑物處同電氣設(shè)備的接地極相連。這種方式將極大減少高電位引入的威脅。在電纜進(jìn)用出戶處將電纜外皮及保護(hù)鋼管與電氣設(shè)備接地極連接，在轉(zhuǎn)換處應(yīng)裝設(shè)低壓配電線路適用的避雷器，另要將避雷器、電纜金屬外皮、絕緣子鐵腳、金具連在一起接地。

　　建筑物防直擊雷接地極同電氣接地極共同泄放直擊雷電流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接地極上雷電流經(jīng)電阻耦合的高電位引入情況，這就需要在線路進(jìn)戶處必須裝設(shè)一組避雷器，將高電位鉗制在**值。對(duì)保護(hù)耐壓較低的家電產(chǎn)品而言，有必要在分配電箱處加裝避雷器作為二級(jí)防護(hù)，以便逐級(jí)泄放雷電能量，逐步降低所鉗制的雷電壓值。對(duì)于信息系統(tǒng)重要性，有必要采取電源三級(jí)防雷。