基于电子信息系统的雷电防护工程的研究.docVIP

?? ? 伴随着科学技术的脚步，知识经济和信息时代已经到来。信息技术已渗透到了人类社会生产和生活的各个领域，各种信息设备应用的范围之广、品种之多、数量之大是前所未有的。然而，以微电子技术为基础原电子信息设备因其集成度高、工作电压低、运算速度快，其耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲[LEMP（Lightning Electro Magnetic Pulse）]的能力差，极易遭受雷电的危害，特别是雷电电磁脉冲造成的损害更为严重。因此，国际电工委员会（IEC）将雷电灾害称为“信息时代的公害”。为了消除这一公害，人们进行了深入的理论研究和广泛的实践探索，研发了品种繁多的电子信息系统的雷电防护产品，并从理论与实践的结合上不断完善电子信息系统的雷电防护的工程技术。? ?　　电子信息系统的雷电防护（以下简称信息防雷）是一件关系到我国国民经济的发展、科学技术的进步和国防现代化建设的一件大事。应予高度重视、认真对待。 ??　　一、加强雷电防护工作的必要性和重要性??? ?　　（一）雷电灾害剧增，损失严重 ? ?　　雷电灾害是十种最严重的自然灾害之一。全球每天约发生800万次雷电，每年因雷击造成的人员伤亡、财产损失不计其数。导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生。从卫星、通信、导航、计算机网络系统、通信指挥系统和有室外天馈设备的系统更是雷电的重灾区。从某种意义上说，科技越发达，雷击对人类的危害就越大。? ?　　1．国外情况　据美国国家雷电安全研究所关于雷电所造成的经济影响的一份调查报告表明，美国每年因雷击造成的损失约50～60亿美元。每年因雷击造成的火灾3万多起，50%野外火灾与雷电有关；30%的电力事故与雷电有关；有4／5石油产品储存和储藏罐事故是由雷击引起的；由于雷电和操作过电压造成物理装置的损失约占80%。据德国一保险公司1997年对8722件案例损坏原因的分析，雷电及操作过电压占31.66%。? ?　　2．我国情况　我国也是雷暴活动十分频繁的国家。全国有21个省会城市雷暴日都在50天以上，最多可达134天。据不完全统计，我国每年因雷击造成人员伤亡达3000～4000人，财产损失50～100亿元人民币。近年来，随着社会经济发展和现代化水平的提高，特别是信息技术的快速发展，城市建设高层建筑物日益增多，雷电灾害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。在19985和1999年的两年中，全国造成直接经济损失在百万元以上的雷电灾害就有38起。据广东省统计，在1996～1999年的四年间，全省发生雷击事故6143起，伤亡699人，直接经济损失达15亿元； 1989年8月12日，青岛黄岛油库因雷击引起特大火灾和爆炸，库区几乎被夷为平地，死亡19人，伤78人，直接经济损失2700多万元。? ?　　据气象部门的不完全统计，2001年，全国发生雷电灾害1747起，造成人员伤亡853起（伤483人，死亡417人），直接经济损失在上千万元以上和百万以上的实例分别为2例和10例。损失是“触目惊心”的。2001年雷电灾情主要仍然发生在电力、电信、广电、金融、建筑、石化等部门，雷电造成伤亡主要发生在野外田间劳作的人们。? ?　　3．电子信息系统受损比重急剧增加　电气和电子技术是现代物质文明的基础，其迅猛发展促进了生产力的发展，加速了社会繁荣与进步的进程，但也带来了麻烦问题，那就是各类电磁干扰越来越严重。一方面电气和电子设备的广泛应用造成了严重的环境电磁噪声干扰，而这些电磁噪声干扰当今是没有得胜价值的。另一方面，电子技术正向高频率、高速度、微型化、网络化和智能化方向发展。电磁干扰，特别是雷电电磁脉冲干扰对这些设备和系统的影响越来越突出，对这些设备力系统造成的失效与损坏事故的发生率逐年增高。第三，随着城市建筑物的增高，收发雷电的几率也增大。一个雷电的电磁可影响几公里范围的电子设备，这也使电子设备受损的几率增大。电子信息系统受损后，除直接损失外，间接损失往往很难估量。因此，信息时代的到来，已使雷电电磁脉冲的防护成为当务之急。这是90年代以来雷电灾害最显著的特征，也是电磁兼容和防护科学技术需要解决的最重要的课题之一。?? 　　二、电子信息系统综合防雷技术? ? 　　二十世纪五十年代以后，各种电子信息设备大量涌现、广泛使用，特别是微电子技术的飞速发展，微电子器件的集成化、小型化、高速化的水平不断提高，而“三化”的必然结果是导致各种电子信息设备的耐过压、耐过流和抗雷电电磁脉冲的能力大大降低。例如：对于过电压，Vax系列电子计算机的串行通信接口芯片MC1488的耐压水平约为103V、MC1489仅达10V左右；而CMOS芯片仅达3－5V。对于磁场，当LEMP的磁场脉冲超过0.07高斯时，就会引起微机失效，当磁场脉冲超过2.4高斯时，集成电路就会发生永久性损坏