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如何防护过电压过电流
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发表时间：2009-06-04
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自18世纪弗兰克林著名的风筝实验以来，人们致力于雷电及其防护的研究实践已有200年的历史，对一般建筑物及电力系统输变电设备的防雷保护已经取得了很大成绩，积累了丰富的经验。但是如前所述，随着微电子、计算机技术的迅猛发展和普及应用，微电子面临雷电等冲击电磁干扰和过电压损害的威胁和损失也愈来愈严重。现在的问题是:
一方面在技术上，用一般建筑物一般电气设备的防雷装置防雷经验，已不能完全解决微电子设备的防雷问题。我国过电压保护设计技术规程（SDJ-79）、微波通信设计技术规定（GB6-U01）等，虽对微波通信的防雷措施作了各方面的规定，但由于微电子设备对雷电等冲击干扰十分敏感，耐压水平很低，这些对半导体分立元件电子设备行之有效的保护措施，却还不足于将其危害限制到足够小的程度。钢筋混凝土高层建筑物，虽然对直击雷防护有了很大的进步，但是从设计到施工大都没有很好考虑防护雷击等冲击电磁干扰问题。现有的钢筋混凝土建筑，不仅对建筑物外雷击的电磁屏蔽效能很差，对雷直击建筑物时从建筑钢筋分流入地的雷电流，在建筑物内形成的冲击电磁干扰危害如何防护也还缺乏有效的具体对策，因而很难满足建筑物内微电子设备应用日益广泛，特别是智能大厦的防护要求。
另一方面，人们的习惯观念也亟须更新。当今雷害往往与高科技的普及应用同步，其危害远不能以雷击物的直接经济损失来估量。许多人包括一些高科技人员的观念还停留在弗兰克林时代，以为有了避雷针何所惧！殊不知正如前面所叙闪电由避雷针引入大地，大楼、人员和普通设备安然无恙，但雷电流在四周产生的巨大脉冲电磁场，却使具有极为灵敏的微电子设备损坏，令业务受到严重影响。许多人不了解埋地电缆也会出现感应过电压，例如通过避雷针的雷电入地电流为5kA时，在其附近5～10m处的无屏蔽电缆将会感应5～7.5kV的高压；实践表明不少屏蔽良好的微电子设备在雷雨季节也发生故障，就是因为即使屏蔽系数达到90%，雷电感应过电压仍有10 V数量级，超过计算机接口元器件所能承受的冲击耐压10V数量级。雷电及其是否成灾是一种随机性很强的小概率事件，决不可存在侥幸心理。如果缺乏必要的防护措施，灾害迟早总会发生，而应防范于未然。在防护上的必要投入不可吝啬。人们总习惯于拿被保护物价值的大小与投入作比较，来左右自已的决策。殊不知一次灾害造成不可估量的社会影响和间接经济损失，比设备损坏的直接损失要严重得多。
微电子的抗冲击电磁干扰和过电压防护是一项系统工程，必须贯彻整体防护思想，综合运用分流（泄流）、均压、屏蔽、接地和保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系，才能取得明显的效果。
分流（泄流）：指的是对于可能的直击雷要靠接闪器经引下线和接地装置，或通过导电连接和接地良好的金属构架，将雷电流分流散流入地，而不流过被保护设备和部件；雷电流通过的部分阻抗要低流散要好，以降低电位，避免引起对被保护物的反击。
均压：是指对于同一楼层同一部位的不同的电缆外皮、设备外壳、金属构架（构件）、管道进行电气搭接，以均衡电位。所谓屏蔽指的是采用屏蔽电缆，利用各种人工的屏蔽箱盒、法拉第屏蔽笼、钢筋结构等和各种可以利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在微电子上的电磁干扰和过电压能量。
接地:是指将所有金属构架（构件）、管道、电缆金属屏蔽层、穿线铁管连在一起，与屏蔽笼及总接地网就近连接；电气、电子设备的防雷接地、工作接地、保护接地采用共地方式；计算机的逻辑接地采用绝缘电缆引外接地，为防反击再与主接地网暂态共地连接。
箝位保护：在过电压可能侵入的所有端口，包括电源、电信、网络等终端设备装设必要的雷电浪涌保护装置；在计算机等电子系统引出的信号线、电源线上装设多级保护，包括粗保护和细保护，将侵入电子系统的冲击过电压箝制到允许的程度。
以上的分流（泄流）、均压、屏蔽、接地等都属于外部防雷范畴，对从市电网、通信线路、长距离输送的架空导线中产生的感应过电压是无能为力的，因此箝位保护就显得尤其重要。综合分流、均压、屏蔽、接地、箝位保护各项技术的整体防护原则，是适用于建筑防雷、电力系统和各种电子设施的通用防护模式。而对一个特定的微电子，例如大型计算机系统、电站综合自动化系统、微波通信站、调度通信大楼、石油化工仪表微机监测系统或现代高层建筑智能大厦等的防护，还需根据微电子设备的特点和防护对象的实际情况灵活应用，采取具体措施，构成一个完整的防护体系，才能收到预期的效果。
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