我国电子信息设备信息技术正在飞速发展,它在生产科研和日常生活的应用日益广泛,据zui新统计,我国的上网计算机已超过1千二百万台。但电子信息设备常因元件被击穿或烧毁而停止工作,重要的原因是这类设备的元件耐暂态过电压的水平很低,如果设备的电源线和信号线上感应暂态过电压,而线路又未设置必要的暂态过电压保护器,则设备的电子元件将被击穿。家庭的彩电在打雷时可拔掉电源插头和天线插头免受损害,而科研、生产、军工部门的电子信息设备雷雨季节仍需坚持工作,不能采取拔插头这种躲的方式。如果这些部门遭受雷电侵入,又没有完善的防护过电压的措施,将造成电子设备的损坏,产生不良后果,造成经济损失和政治影响。
1992年6月20日国家气象局和1996年6月27日北京无线局维修中心大量电子信息设备遭雷电击毁,说明暂态过电压的危害不能轻视。现在有一种做法,遭雷击时想防雷,过了雷雨季节不谈防雷,寄希望遭雷击是一种巧合。其实,一个地方或建筑是否经常遭受雷击,由该地区的雷暴日数、土壤电阻率、建筑物的高度、金属体的多少等多方面因素影响,不以人们的意志为转移。在目前,人们对雷电的产生还无法控制,但是经过多年的技术进步,人们已经寻找到了多种减轻雷电过电压危害的有效办法。只要合理运用这些方法,我们就可以把雷电的危害减轻到zui低限度。
计算机系统能否正常工作,除了本身的软硬件条件外,还有外部工作环境,主要是影响该系统正常工作的外部及内部过电压,防止外部及内部过电压也是计算机系统正常工作投资的一部分,如果忽略了这部分投资,造成系统的损坏,出现更换及维修设备的费用,从一定时期的周期投资费用上来讲,很可能超过一次性装备防过电压设备的费用。在这里暂不计政治、社会及其它影响,有可能这方面的影响远比防雷器件的投资大得多。1992年中央气象局就因雷击造成设备损坏,出现过未报天气预报的事故,造成了很坏的社会影响。
1过电压的产生及危害
过电压的概念:由电源系统外部(主要是雷电)和系统内部工作造成的工作电压超过正常供电值,即称为过电压。暂态过电压存在的时间非常短,只有几十微秒的时间。
1.1雷电(外部过电压Lightning)的产生及危害
雷云形成的假说很多,至今没有一种被公认为无懈可击的完整学说,主要有威尔逊假说。
广州的唐山樵的说法:雷电的出现除与气流、风速密切相关,而且与地球磁场也有一定。雷雨云内部的不停运动和相互摩擦,使雷雨云产生大量的正、负电荷的小微粒,即所谓的摩擦生电。这样庞大的雷雨云相当于一块带有大量正、负电荷的云块,这些正、负电荷不断地产生和复合,当这些云块在水平方向向东或向西移动时(zui大风速可达40m/s),它与地球磁场磁力线产生切割,就好像导体切割磁力线产生电流一样,云中的正、负电荷将产生定向移动,其移动的方向按右手定则判断。若云层由西向东移动,因地磁场磁力线是由地球南极指向北极,所以,大量的正电荷向上移动,负电荷向下移动,当正、负电荷积聚的足够多时,场强达到(25~30kV/cm)时,将引起雷云间、雷云中或雷云对地的放电。没有大气运动就不会有雷电,这说明为什么雷电总是伴随着狂风暴雨出现。
大地被雷击时,多数是负电荷从雷云向大地放电,少数是雷云中的正电荷向大地放电;在一块雷云发生的多次雷击中,zui后一次雷击往往是雷云上的正电荷向大地放电。观测证明,负电荷放电的能量平均为30kA;发生正电荷向大地放电的雷击显得特别猛烈,一般为100kA,高的达200~300kA。
前几年山东黄岛油库特大火灾事故,也是由于雷击所致,火灾造成100多人伤亡,毁掉原油数万m3,损失直接经济7000多万元,造成附近生态环境严重破坏。此次事故皆因领导不重视所至。
雷电破坏性很强的原因:
a.在短短几十?s,把雷云蕴藏的能量放出来。但据有关资料计算,每次闪击发出的能量只相当于几千克石油所放出的能量,见图1、2。
b.大多数雷电流峰值为几十kA,也有少数的上百kA和几百kA。
c.在电源或输电线上的感应电压,低则几万伏,高的达几十上百万伏。