仪器防雷技术

静电放电和电快速瞬变对仪器仪表系统有不同程度的危害 静电放电产生5-200兆赫频率范围内的强射频辐射 这种辐射能量的峰值通常出现在35 MHz和45 mHz之间，并且发生自激振荡。 许多信息传输电缆的谐振频率通常也在这个频率范围内，导致电缆中有大量静电放电辐射能量。 电快速瞬变也产生相对强的辐射，辐射耦合到电缆和机柜线路 当电缆暴露在4 ~ 8 kV的静电放电环境中时，信息传输电缆终端负载上测得的感应电压可达600伏，远远超过典型数字仪器的mosfet值0.4V，典型感应脉冲持续时间约为400纳秒。 在使用中，仪器和仪表经常会遇到意外的电压瞬变和浪涌，导致电子设备损坏。损坏的原因是半导体器件(包括二极管、晶体管、可控硅整流器和集成电路等)。)仪器和仪表被烧毁或损坏。 据统计，75%的仪器故障是由瞬变和浪涌引起的。 电压瞬变和浪涌无处不在。电网、雷击、爆炸，甚至走在地毯上的人都会产生数万伏的静电感应电压。这些都是无形而致命的仪器和仪表杀手 因此，为了提高仪器的可靠性和人体本身的安全性，必须对电压瞬变和电涌采取保护措施。 1.防雷端口根据仪器应用的工程实践，对仪器的雷击大致可分为直接雷击、感应雷击和传导雷击 然而，无论设备以何种形式到达，都可以概括为雷电浪涌从以下四个部分侵入，这里称为防雷端口，并用仪器和仪表来说明。 1.1外壳端口例如，我们可以将任何大型或小型仪器或系统视为一个整体外壳，如传感器、传输线、信号继电器、现场仪器、集散控制系统等。，可能完全暴露在环境中的直接雷击中，导致设备损坏 该标准规定，当设备外壳受到4kv雷电静电放电时，仪器或系统的正常运行将受到影响。 例如，放置在室外的传感器接线盒可能遭受雷击接触放电；当大楼立柱发生泄漏时，机房内的分散控制系统机柜可能会被空气排出 1.2信号线端口(包括天线馈线、数据线、控制线等)。)在控制系统中，为了实现信号或信息的传输，必须始终有与外界相连的部分，如过程控制系统信号切换端的主配线架、数据传输网络的终端、微波设备到天线的馈电端口等。，那么这些从外部世界接收信号或发送信号的接口很可能会受到雷电冲击的影响 由于来自建筑物外部信号端口的电涌经常穿过长电缆，所以采用10/700μ。标准规定线对线浪涌电压为0.5kV，线对地浪涌电压为1kV。 但是，对建筑物内仪器间信号传输端口的浪涌冲击相当于对电力线的浪涌冲击，采用1.2/50(8/20)-μ；组合波、线对线和线对地浪涌电压限值保持不变 一旦超过限制，信号端口和端口后面的设备可能会损坏。 1.3电源端口电源端口分布广泛，嘴易于感应或传导雷电波。这些电源端口可以位于从配电箱到电源插座的任何地方。 标准为1.2/50(8/20)-μ；线和S波形之间的浪涌电压限值为0.5kV，线对地浪涌电压限值为1kv。 然而，这里的浪涌电压表明工作电压为220伏交流电。如果工作电压较低，则不能作为标准。电力线上的小浪涌冲击可能不会立即损坏设备，但至少会影响使用寿命。 1.4虽然标准中没有具体提到地面端口，但事实上，信息技术设备的地面端口非常重要。 闪电发生时，接地端口可能会受到地电位反击和地电位上升的影响，或者由于接地不良和接地不当而损坏设备，使接地电阻过大，无法满足参考电位的要求。 接地端口不仅对接地电阻/接地极(长度、直径、材料)、接地方式、接地网设置等有要求。，还与设备的电气特性、工作频带、工作环境等有直接关系。 同时，也可以从接地端子反击到DC电源端口损坏DC工作电压的设备。 综上所述，信息技术设备的防雷保护可以从四个关键端口2开始考虑。仪器的端口保护2.1仪器和仪表的端口保护外壳端口保护不仅应包括建筑物的外壳，还应包括某些设备或一组系统的外壳，如机柜、计算机房等。 根据IEC1312 & mdash1“雷电电磁脉冲防护”部分(一般原则)的适用范围包括建筑物内或建筑物顶部仪表系统的有效防雷系统的设计、安装、检查和维护。 有三种主要的保护方法:接地、屏蔽和等电位连接。 2.1.1接地IEC 1024 & mdash1 .阐述了建筑物的防雷接地方法，主要通过建筑物的地下网络接地系统满足要求。 仪表系统的防雷还要求穿过两个相邻建筑物之间的电力线和通信电缆必须连接到建筑物接地系统(不能形成回路)，以通过使用多条平行路径来减少电缆中的电流 仪表系统的接地应更加注意系统的安全性，防止其他系统的干扰。 一般来说，仪表系统的接地在工作状态下不能直接与防雷接地线相连，否则杂散电流会进入仪表系统，造成信号干扰。 正确的连接方法应该是通过放电器的低压避雷器连接两个不同的地下接地网，使两个接地网在雷击状态下能够自动连接 2.1.2屏蔽理论上，屏蔽对于仪表外壳的防雷非常有效。 然而，从经济合理的角度来看，应根据设备部件的抗扰度和屏蔽效能的要求选择不同的屏蔽方法 线路屏蔽，即在仪器系统中使用屏蔽电缆，已经得到广泛应用。 然而，设备或系统的屏蔽取决于具体情况。 国际电工委员会提供了将建筑钢筋连接到金属框架的措施实例。

“仪器防雷技术 ”本文地址，转载请勿删除！http://www.wdj114.com/gynews/1494.html