1 雷电及其防护
雷电是自然界最普遍的大气变异现象地球上每天约有四万多个雷暴中心形成,发生800万次雷闪放电,平均每秒放电100次左右,每次释放数百兆焦耳的能量。闪电的起源与大气电场有关,大气电场的变化使空气中的云团形成带电的雷云。雷云中不同部分之间聚集着不同极性的电荷,形成100~100000万伏的高电位,当电位达到一定程度时,就会在云团的不同部分之间、不同云团之间以及云团与地面之间产生很强的电场。当空中的电场强度达到25~30时,将引起空气分子电离,导致空气绝缘被击穿,从而在云与云之间,或云与大地之间产生瞬时强火花放电,形成闪电。闪电可分为云内闪电、云际闪电和云地闪电等,一般说来云闪发生的概率要比地闪发生的概率大得多,但它主要表现在对航空航天方面的影响;与人类关系最密切,对地面通信台站影响最大的是云地闪电,即落地雷。
从古至今,雷电不仅对人类赖以
生存的环境构成巨大威胁,而且对人类生活产生深远影响。但是,由于受科技水平和认识能力的局限,雷电长期被认为是神力的作用。十八世纪中叶,富兰克林发明避雷针,开创了人类科学避雷的先河,使雷电对人类生活的危害程度大为减轻。从避雷针的出现到本世纪五、六十年代,防雷技术随着科技的进步不断发展,特别是在建筑防雷和电力系统防雷方面逐渐形成一些固定规范,使针对直接雷和强电方面的防雷技术有了进一步的完善。
随着电子技术的迅猛发展,雷灾特征也随之有了新的变化,雷电的许多曾不引人注意的特性通过电子新器件的破坏作用显现出来,对现代电子设备的安全构成极大威胁。
国际上,首先对雷灾的新情况引起关注的是以航空航天部门为代表的尖端科技领域,因为最新的器件、最新的科技成果总是产生和应用于这些领域。从60年代初到80年代的20多年时间里,意大利、美国发生了一系列导弹、火箭遭雷击的损毁事故,甚至出现因受雷击影响火箭自行升空的事故,引起了这些国家的军事和航空航天部门的极大关注。美国不惜巨资,集中许多国家部门和大学联合研究雷电规律和相关的防雷工程技术,以大规模现代化研究为基础,提出了一整套综合的防雷工程措施。
在我国,相当长时期内除航天部门以外,其他行业对雷电的认识多数还停留在五、六十年代以前的状态。80年代以后,以计算机为主的现代电子设备广泛应用于金融、气象、民航等各行各业,设备雷击事件日益增多。如1992年6月,国家气象中心大型计算机网络的通信系统遭雷击,造成硬件损坏,有6条北京同步线路和1条国际同步线路被击坏,终断运行达46个小时。1995年6月,广州白云机场凤凰山通信中心受雷击,雷达甚高频设备受损,机场停飞10多小时,旅客滞留上万人。1998年8月,重庆江北机场遭雷击,跑道被击出三个大坑,雷达通信线路遭到破坏,机场被迫关闭13个小时。新出现的雷害趋势引起了国家有关部门的重视,90年代以后,国家新制定发布了一系列防雷规范,如GB50174-93《计算机机房设计规范》,YD2011-93微波站防雷与接地设计规范,GB50057-94《建筑物防雷设计规范》,国务院1994147号令《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》,YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范等。气象、广电、公安的各级部门也下发文件,要求所属基层单位加强电子系统防雷。与此同时,专业的防雷公司不断涌现。
随着现代化电子设备的广泛应用,因雷击导致的系统设备损坏数量不断增多,其危害不仅在于受损设备的直接经济损失巨大,而且由此产生的间接损失和严重后果更难以估量。国际电工委员会第81技术委员会关于“防雷”的IEC1312-11995文件中也强调指出:“鉴于各种形式电子系统的应用不断增加,使本标准的制定成为必须。这些系统包括计算机、通信设备、控制系统等(统称信息系统)。这些系统应用于商业和工业的许多部门,包括相当大的资金投入、规模和复杂性很大的工业控制系统。出于代价和安全的考虑,雷电对其造成运转停顿的影响是不可估量的”。
2 雷击案例
自富兰克林发明避雷针后,建筑物得到有效的保护。然而在信息时代的今天,电脑网络和通讯设备越来越精密,对其工作环境的要求越来越高,而雷电以及大型电设备的瞬间过电压会越来越频繁的通过电源、信号等线路侵入网络设备,造成设备或元器件损坏,人员伤亡;传输或储存的信号或数据受到干扰或丢失,甚至使电子设备产生误动作或暂时瘫痪;系统停顿,数据图象传输暂停,局域网乃至广域网遭到破坏,其危害触目惊心,间接损失一般远远大于直接经济损失。
雷击案例:
(1)96年4月20日,深圳市收容站遭雷击:电脑网络、闭路电视监控系统主机、CATV天线系统、电视机5台、抽水机配电盘交流接触器、大门铁闸门控制器等被击坏,损失100余万元;
(2)94年4月,广东国讯传呼台总部受雷击:损坏发射机及Modem;6月14日,国讯二部受雷击损坏交换机;
(3)96年4月19日,高州市公安局综合办公大楼被雷击:击坏电话总机、对讲机、电视机、传呼台的操作终端网卡、备份排对器、打印机等设备,损失3万多元;
(4)96年8月31日,华百夏证券公司广州分公司遭雷击,损环:①彩色和单色LED大屏幕的主控板、各分控板,通讯卡等严重损坏,经济损失约12万元;②一台3COM的交换式集成器严重损坏,整台机器25个接口全部不能工作,损失3.8万元;③四块电话语音卡都不能工作,损失2.7万元;④损坏一台486/33兼容机、各种不同类型的网卡18块、二台20寸显示器、监控室的一个区域显示器、三楼的一块红外线探头的控制板等,经济损失约9万元。
据统计资料显示,每年全世界各地因雷击至少造成100亿美元的电子设备被击坏,值得关注的是雷电不仅仅破坏系统设备,更为重要的是使系统的通讯中断、工作停顿、声誉受损,其间接损失不可估量。
那么,为了避免损失,消除安全隐患,唯一可行的办法:对现有防雷理论的认识以及现有不合规范要求的防雷系统加以整改和加强。

