應(yīng)洪正最近幾十年來，一種以信息技術(shù)為核心的高技術(shù)得到了迅速發(fā)展，從而引發(fā)了一場新的科技革命，信息技術(shù)已成為這場科技革命的基礎(chǔ)與核心。因此，國內(nèi)外都十分重視信息技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，尤其是最近10年來，國內(nèi)各行各業(yè)都在日益廣泛地采用信息技術(shù)裝備自己，其規(guī)模和速度都是空前的，但是在這種信息技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用中，由于信息系統(tǒng)的電磁兼容能力低下，抗雷電電磁脈沖過電壓的能力十分脆弱，在閃電環(huán)境下的易損性較高，因此雷電已成為信息技術(shù)應(yīng)用中的一大公害。為了消除這一公害，人們采用了各種防雷保護(hù)措施，以求雷電安全，但是其結(jié)果是有的取得了預(yù)期的防雷效果，保證了電子信息系統(tǒng)的雷電安全；而有的則反遭雷擊，損失更大。究其原因就在于不同的防雷保護(hù)方法，其保護(hù)對象、保護(hù)重點(diǎn)、保護(hù)措施都是截然不同的，如不能正確的應(yīng)用，必然會(huì)造成不良的后果，為此本文特作如下闡述，以供交流。
1　常規(guī)（傳統(tǒng)）的防雷保護(hù)方法
　　由《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》可以看出，常規(guī)防雷的保護(hù)對象主要是保護(hù)建筑物免遭直接雷擊，防雷保護(hù)的措施主要是裝設(shè)避雷針或避雷網(wǎng)（帶），其中避雷針的應(yīng)用最為普遍，如各種建筑物、各種設(shè)施的頂端（如樓頂、塔頂、油罐頂、煙囪頂、柱燈頂、獨(dú)立避雷塔頂?shù)龋┒疾紳M了避雷針，這說明避雷針是深受“歡迎”的。問題在于這種常規(guī)的防雷方法已有250年的歷史了，人們經(jīng)過長期的實(shí)踐證明它對直擊雷的保護(hù)是有效的，因此給人們一種錯(cuò)覺，以為防雷就是裝避雷針保護(hù)就行了，但實(shí)際上它是引雷的。它是通過自身的高度，在其尖端的高突處形成電場的畸變，在雷云電場的作用下，當(dāng)尖端的電場強(qiáng)度大于空氣電離場強(qiáng)時(shí)，開始電離空氣，形成迎面先導(dǎo)，并與雷云的雷電先驅(qū)相遇，完成雷擊過程，也就是說避雷針是通過把雷電引向自身來完成避雷針周圍保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的被保護(hù)對象免遭直接雷擊的，所以避雷針的保護(hù)是靠“引火燒身”來實(shí)現(xiàn)的。但在這“引火燒身”的過程中會(huì)產(chǎn)生許多負(fù)面效應(yīng)，其中最主要的有：產(chǎn)生感應(yīng)雷、增加雷擊概率和地電位反擊。
1.1　產(chǎn)生感應(yīng)雷
　　避雷針引雷后，在強(qiáng)大的雷擊電流入地的過程中，由于雷電流陡度ｄｉ/ｄｔ的作用，在其周圍金屬體內(nèi)產(chǎn)生再生電壓，即感應(yīng)脈沖過電壓，它可以來自云中放電，也可以來自對地雷擊，所以其概率比直擊雷大得多，而且作用范圍也大，如一個(gè)30ｋＡ的中等雷落在避雷針上所產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖過電壓為：、
　　ｕｊ＝0.2（ｌｎ1000/ａ－1/2）ｄｉ/ｄｔ10-6（ｋＶ/ｍ）（1）
式中，ａ為雷電流引線與被感應(yīng)導(dǎo)體間的平行距離（ｍ）；ｄｉ/ｄｔ為雷電流陡度，為30/2.6＝11.5（ｋＡ/μｓ）。
　　由式（1）可知，30ｋＡ的雷擊在避雷針周圍導(dǎo)體上耦合的感應(yīng)脈沖過電壓值見表1。
　　由表可以看出，避雷針周圍500ｍ范圍內(nèi)的電子信息設(shè)備都是其破壞對象。
　　根據(jù)（1）式可以看出，感應(yīng)雷的幅值與雷擊點(diǎn)的距離成反比，與雷電流的幅值和陡度成正比，所以雷擊點(diǎn)越近，雷電流的陡度越大，感應(yīng)脈沖過電壓就越大，也就越危險(xiǎn)，所以用避雷針保護(hù)時(shí)，由于雷擊點(diǎn)距被保護(hù)設(shè)備最近，耦合的感應(yīng)脈沖過電壓最大、危害也就最大。
1.2　增加雷擊概率
　避雷針保護(hù)必須要有足夠的高度才能完成其防直擊雷的目的，而避雷針的高度與雷擊概率的關(guān)系是
　　Ｎ＝0.015ＴＫ1Ｋ2ｈ2×10－4（次/年）（2）
式中，Ｔ為年雷電日數(shù)（日）；Ｋ1為落雷不均勻系數(shù)，易受雷擊的建筑物Ｋ1＝1.5～2.0；Ｋ2為建筑物材料影響系數(shù)。金屬材料Ｋ2＝1.5，非金屬材料Ｋ2＝0.15；ｈ為避雷針高度（ｍ）。
　　由此可知，在同樣條件下雷擊概率Ｎ與避雷針高度ｈ平方成正比，因此采用避雷針保護(hù)不但是引雷的，而且會(huì)大大增加雷擊概率。例如，儀征油庫于1990年6月安裝了兩座65ｍ高的消雷器，據(jù)計(jì)算雷擊概率增加4.7倍，建成后第10天就招來了第一次雷擊，事隔4年又招來了第二次雷擊，使庫區(qū)內(nèi)的測控設(shè)備損壞，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
1.3　地電位反擊
　　在強(qiáng)大的雷擊電流入地后，地電位會(huì)瞬間升高，這時(shí)的地電位是
　　ｕｘ＝ｉＲ＋ｌ0ｈｄｉ/ｄｔ（ｋＶ）（3）
式中，ｉ為雷擊電流（ｋＡ），此處ｉ＝30ｋＡ；Ｒ為接地電阻（Ω），此處Ｒ＝4Ω；ｌ0為引下線每米電感量（μＨ/ｍ），取ｌ0＝1.67（μＨ/ｍ）；ｈ為接地引下線長度（ｍ），取ｈ＝20ｍ。
　　若取ｉ＝30ｋＡ，Ｒ＝4Ω，ｌ0＝1.67μＨ/ｍ，ｈ＝20ｍ，則ｕＸ＝504.1ｋＶ，該值足以擊穿1ｍ的干空氣。如果與避雷針的接地系統(tǒng)間距離不夠時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生地電位反擊效應(yīng)，使周圍的設(shè)備受到損壞或人員受到傷害。因此用避雷針保護(hù)時(shí)，必須保持足夠的安全距離（應(yīng)符合ＧＢ50057－94規(guī)范的規(guī)定）。
2　電子信息系統(tǒng)的防雷保護(hù)
　　電子信息設(shè)備不同于一般的電氣設(shè)備，因?yàn)殡姎庠O(shè)備具有較高的抗感應(yīng)脈沖過電壓的能力，而電子信息設(shè)備則截然不同。因?yàn)椋?br/>　　（1）電子信息設(shè)備抗感應(yīng)脈沖過電壓的能力低下，易受感應(yīng)脈沖過電壓的襲擊
　　電子信息設(shè)備是集電腦技術(shù)與集成微電子技術(shù)于一身的產(chǎn)品，隨著集成微電子技術(shù)的發(fā)展，芯片的尺寸越來越小，系統(tǒng)的信號(hào)電壓也越來越低，現(xiàn)已降到10Ｖ以下，有的已降到5Ｖ以下，這種產(chǎn)品的電磁兼容能力很差，很容易受感應(yīng)脈沖過電壓的襲擊。
　　（2）電子信息設(shè)備受雷擊的概率較高
　　一般電氣設(shè)備主要是受直擊雷的危害，直擊雷的概率相對較低；而電子信息設(shè)備不但要受直擊的危害，而且還要受感應(yīng)雷的危害，而感應(yīng)雷的概率要比直擊雷高得多。因?yàn)楦袘?yīng)雷除由直擊雷產(chǎn)生外，還包括遠(yuǎn)處放電的電磁脈沖感應(yīng)，而且直擊雷所產(chǎn)生的感應(yīng)雷的作用達(dá)數(shù)百米之遠(yuǎn)，所以電子信息設(shè)備受閃電危害的概率較高。
　　（3）系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備較多、線路較長，給雷電的耦合提供了條件
　　電子信息系統(tǒng)是由信息采集、加工處理、傳輸、檢索等眾多環(huán)節(jié)組成的。由于系統(tǒng)環(huán)節(jié)多、接口多、線路長等原因，給雷電的耦合提供了條件。例如，一個(gè)信息系統(tǒng)不但有電源進(jìn)線接口，還有信號(hào)輸入輸出接口、天饋接口等。這些接口的線路較長，正符合閃電耦合的條件，是感應(yīng)脈沖過電壓容易侵入的原因，也是感應(yīng)脈沖過電壓波侵入的主要通道，所以電子信息系統(tǒng)的致命弱點(diǎn)是電磁兼容能力差，易受閃電的危害。因此，根據(jù)雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（ＩＥＣ－1312－1），電子信息系統(tǒng)的防雷保護(hù)應(yīng)根據(jù)雷電電磁脈沖的嚴(yán)重程度進(jìn)行分區(qū)保護(hù)，把需要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷區(qū)（ＬＰＺ），見圖1。圖1中，ＬＰＺＡ為非直擊雷保護(hù)區(qū)，ＬＰＺＢ為直擊雷室外保護(hù)區(qū)，ＬＰＺ1為室內(nèi)第一級建筑屏蔽區(qū)，ＬＰＺ2為室內(nèi)第二級建筑屏蔽區(qū)。在分區(qū)保護(hù)的原則下，進(jìn)行信息防雷的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)全方位保護(hù)的重要思想。從直擊雷保護(hù)、均壓設(shè)計(jì)，到感應(yīng)脈沖過電壓保護(hù)等的設(shè)計(jì)見圖2。不能留有缺口，更不能簡單地裝根避雷針，或買些電子避雷器裝上，就自認(rèn)為是電子信息防雷保護(hù)了。　　根據(jù)信息防雷的需要，信息系統(tǒng)的直擊雷保護(hù)應(yīng)采用抑制性的防雷方法，力求減少或避免直接雷擊，因此應(yīng)防止濫用避雷針保護(hù)，宜用避雷網(wǎng)（帶）保護(hù)；均壓設(shè)計(jì)應(yīng)采用嚴(yán)格的一點(diǎn)接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使所有信息設(shè)備均從一點(diǎn)獲得基準(zhǔn)零電位，所以即使雷電流通過一點(diǎn)接地網(wǎng)絡(luò)，地電位只是瞬間升高，各地線間也不會(huì)出現(xiàn)毀壞性電位差，也只是“水漲船高”的關(guān)系，不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的基準(zhǔn)電位差。可見信息防雷的均壓設(shè)計(jì)是以信息設(shè)備的基準(zhǔn)電位相同為基礎(chǔ)的，并保證雷擊時(shí)不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的基準(zhǔn)電位差為標(biāo)準(zhǔn)的，這與傳統(tǒng)的均壓觀是有差別的。感應(yīng)脈沖過電壓的保護(hù)應(yīng)根據(jù)分區(qū)保護(hù)的原則，在信息系統(tǒng)的雷電通道上配置相應(yīng)的電子避雷裝置，使感應(yīng)脈沖過電壓波截獲在信息設(shè)備之外。
　　實(shí)踐證明，經(jīng)過上述電子信息系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)與安裝后，信息系統(tǒng)的雷電安全是可以實(shí)現(xiàn)的。如西昌衛(wèi)星發(fā)射中心來函中寫到：“我中心地處四川省涼山州境內(nèi)，屬強(qiáng)雷暴區(qū)，做好雷電安全是保證航天發(fā)射的重要環(huán)節(jié)。為此，中心17＃站、24＃站、6＃站、5＃站、22＃站都先后由銀河公司負(fù)責(zé)電子信息系統(tǒng)避雷的設(shè)計(jì)與安裝，至今未發(fā)生任何雷擊事故。尤其是22＃站，安裝當(dāng)年就記錄到18次感應(yīng)雷，設(shè)備均未受損，而以前存在設(shè)備經(jīng)常被雷擊現(xiàn)象。”如此等等，眾多用戶的反饋信息證明，只要根據(jù)信息防雷理論進(jìn)行信息防雷的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，信息系統(tǒng)的雷電安全是有保證的。
3　正確應(yīng)用兩種不同的防雷保護(hù)方法
　　上述兩種防雷保護(hù)的對象、重點(diǎn)、方法都是不同的。常規(guī)防雷保護(hù)的對象是建筑物，防雷重點(diǎn)是直擊雷的危害，防雷的方法是裝避雷針或避雷網(wǎng)（帶）保護(hù)；而電子信息系統(tǒng)的防雷重點(diǎn)是感應(yīng)雷的危害，防雷方法是根據(jù)抗雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過分區(qū)保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的。兩者各有其不同的保護(hù)對象，不能盲目套用常規(guī)的防雷保護(hù)法去解決信息系統(tǒng)的雷電安全問題。
　　根據(jù)國際電工委員會(huì)（ＩＥＣ）的標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)防雷為建筑物防雷，即ＩＥＣ－1024－1；電子信息防雷為建筑物內(nèi)或建筑物頂部信息系統(tǒng)的防雷，即ＩＥＣ－1312－1，所以兩種不同的防雷其ＩＥＣ的標(biāo)準(zhǔn)是不同的。只有正確認(rèn)識(shí)兩種不同的防雷保護(hù)，完成各自不同的防雷保護(hù)任務(wù)，才能達(dá)到防雷的目的，才能有效地保護(hù)電子信息設(shè)備的雷電安全，使國家少受損失。