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浅谈广电系统设备的电子防雷与保护

(一)、电子防雷技术的应用发展

 

    1、避雷针(带、线、网)。自从富兰克林发明避雷针后,后续发展的技术包括了各种类型的避雷针、避雷带、避雷线、避雷网、接闪器的推广使用,但它们仅限于直击雷击的防护。

 

    2、放电管。作为电子防雷的早期产品,放电管在对信号的防雷和小型电子设备的保护中,曾发挥过一定的作用;但由于放电管产品的通流量等技术的局限性、和使用寿命的限制,以及电子电路的高度集成,单独的放电管防雷保护,不能有效的对感应雷击进行防护。

 

    3、压敏电阻。和避雷放电管一样,单纯的压敏电阻的防雷使用,由于其在多次雷电冲击后,续电流会逐渐加大,最终导致电源短路而增加故障率。另外,压敏电阻对信号传输有较大的衰减,或产生相关的

干扰,无法在信号防雷产品中使用。

 

    4、“等电位”防雷产品。上世纪末兴起的等电位防雷产品,采用的是等电位原理,采用相关的电子限压型或电压开关型器件、电感器件、耦合器件等组成,串接和并接在各种被保护的电子设备前,在雷击时快速反应,构成瞬间短路,拉平电位,使各导体电位相等;并快速泻放雷电流,从而保护设备免遭雷击。由于沿袭传统的接地防雷的模式进行设计,产品在使用中还需防雷分流接地的通道。

 

    5、 “等电位截流技术”防雷产品。进入21世纪,随着防雷技术的进一步发展,在原有等电位防雷技术的基础上,一种新的“等电位截流”防雷技术应运而生,产品选用新型的电子材料制成的元器件,它采用各导体电位相等连接的原理,瞬间短路拦截雷电流,并吸收和限制雷电能量,类似于水库大坝拦截上游洪水一样。这种技术最大的优点在于:

      A、不需要做“防雷接地线”,安装简单、方便,特别适用于室外、野外的传输设备、电子设备、无线电收发设备、电源设备和低压电器的防雷保护。

      B、弥补了早期的“等电位”防雷技术设计的缺陷,更耐雷电流的冲击,防雷效果更佳,更可靠。

      C、可以有效地防止地电位对设备的反冲击。

      D、实现“零泄漏电流”和“无续流”。

 

    6、多层级保护防雷产品。由于IT电子设备的普及使用和通讯设备、数据传输设备、数字设备及各类信息设备等大量广泛的使用,其不同的传输方式速率、带宽、电源电流、工作电压等的防范要求不同;因此,适用于上述防雷要求的一种多层级保护、和具有其他保护功能的多层级保护防雷产品,在本世纪初开始出现,并在日常防雷中快速普及和大量使用。

 

    7、综合型防雷产品。由于单件或单独的设备防雷保护,无法有效地抗击雷击危害;雷击的频繁,再加上雷电流的巨大和高电压,促使了防雷产品向集成保护和系统保护型产品发展,以满足各类电子设备的防雷保护要求。

 

    8、系统防雷工程。由于通讯、广电、电力、信息、安防、监控、智能管理等各类系统网络的急速发展,及大量电子设备的投入使用,特别是重大的昂贵的电子设备及重要的机房、信息处理中心、监控室等重点部位对直击雷防护和感应雷防护具有双重保护的要求;这种情况就必须考虑进行综合性系统防雷工程建设,也就是对直击雷和感应雷击的全方位保护。

 

(二)、现代电子防雷技术保护方式

    德国防雷专家希曼斯基在他的《过电压保护理论与实践》中提出了现代防雷保护的三道防线:

    1)外部保护:将绝大部分雷电流直接引入大地泄散;

    2)内部保护:阻塞沿电源线、数据线、信号线侵入的雷电波危害设备;

    3)过电压保护:限制被保护设备上的雷电过电压幅值。

 

    上述理论简而言之地提出了现代电子防雷技术,主要是为感应雷击(包括雷电电磁脉冲辐射)提供快速泻放的通道,控制雷电能量的泻放与转换。希曼斯基在这里突破了传统的接地泄流的防雷观念,提出了阻塞雷电波和限制雷电过电压的防雷技术新思路,使防雷技术不再局限于传统的接地泄流的单一模式。

 

    根据这一思路,上海海腾电子有限公司在基于“等电位”防雷技术原理的基础上,大胆探索、试验和创新设计,综合借鉴了水利枢纽工程中的“船闸通道”和“泄洪通道”、“分洪通道”等设计思路,和水库“截流、限流、蓄能、平衡”等功能的设计思路,提出“等电位截流技术”设想,利用电子新材料对感应雷电流进行“瞬间截流短路”,让雷电流通过电源线路上现有的接地通道泄流放电或自然减压;而串接在本产品入之后的被保护的电子设备由于“上游水库的截流、限流、蓄能、平衡等功能”的作用,则不用做“防雷接地线”。

 

    我们在六年多的时间内,通过在国内20多个省市近千家单位和系统传输网络,进行了数百种电子防雷技术新产品的试用、批量使用、一直到大批量产品在线大规模的多年的成功使用;设备的防雷有效保护率在98%以上,防雷产品的可控损坏率在万分之三以内。

 

    从思路、理论、设计、研发、试验、量产、到产品大规模在线实际使用的理论与实践证明:这种在原有“等电位防雷技术”原理的基础上大胆创新设计,形成的电子防雷最新的“等电位截流”防雷技术,比现有的各种电子防雷技术更科学、更安全可靠、更经济实用、更简单方便。


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