自然灾害种类很多,而雷电灾害是普遍存在的,特别在有些地区非常频繁,自古以来就被神化。雷电灾害也是“联合国国际減灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。全球每年因雷击造成人员伤亡,财产损失不计其数,导致火灾、爆炸、建筑物毁坏等事故频繁发生。从卫星、通信、导航、计算机网络直到每个家庭的家用电器都可能会遭到雷电灾害的严重威胁。据有关部门统计,我国每年因雷击造成人员伤亡达3000人左右,财产损失在几十亿元人民币。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,城市高层建筑物的日益增多,雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响越来越大。自从200多年前富兰克林发明避雷针之后,建筑物得到有效的保护,人们对防雷就有了安全感。但是,我国的雷电灾害近几年又忽然呈现新情况,灾害频繁,对国民经济造成了非常大的损失,许多从不发生雷电灾害的行业部门也频频受害,不知所措。例如,坐在大楼里只与纸张、文件、资料、电脑打交道的系统,自以为闪电是不会危害他们的,也不会袭击其设备财物的,可是当采用微机系统之后,它就成为了雷电过电压波的侵袭对象,造成的经济损失,远远超过被损坏的微机本身。只从这一例即可窥知当今雷电灾害的特点,各行各业凡是使用微电子新技术的,都可能遭到雷灾,其影响之大远远超过被雷击坏的设备本身。另一方面,原先得到避雷针保护的大楼,而今并非能对建筑物内的人和物进行有效的保护,电子计算机机房内的主机、服务器、终端等微电子设备,更是频繁遭受雷电过电压波侵袭的受害者。今日已是电子时代了,日益繁忙庞杂的事务通过的高速电脑、自动化设备及通讯设备其数量和规模不断扩大,因而它们受到过压特别是雷电袭击而受到损害的可能性就大大增加,其后果可能使整个系统运行中断,并造成难以估量的经济损失。随着收音机和电视机普及到广大农村地区,自装天线、乱拉电源线,致使建筑物受雷击成灾的情况也时有发生,雷电和浪涌电压已成为电子时代的一大公害。
　　1、浪涌过电压及其危害
　　1.1直击雷及其危害
　　所谓直击雷,是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上,因电效应、热效应和机械力效应等造成建筑物等损坏以及人员伤亡。直击雷的电磁场有可能使机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。由于现在建筑物的受雷击大都有一个新特点,就是与科学技术的大发展有关联,一种是由于高的建筑物的兴起,并在屋顶搭建各种天线塔及突出建筑物屋顶的金属结构,另一种是增设的种种架空长导线也是引雷入室使避雷装置失去了作用,而灾害的对象也发生了转移,主要不是建筑物本身的损失,而是室内的电器、电子设备被毁,甚致祸及人身安全。
　　1.2感应雷及其危害
　　所谓感应雷,是通过雷云之间或雷云对地的放电,在附近的架空线路、埋地线路、钢轨或类似导体上产生的感应过电压,称为感应雷,又叫二次雷效应,它对人、畜以及机房微电子设备都有一定危害。一般来说,感应雷没有直击雷那么猛烈,但它发生的几率比直击雷高很多。因为直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害,而感应雷则不论雷云对地闪击、或者雷云对雷云之间闪击(据观测资料介绍,雷云对雷云闪击比雷云对地闪击几率高很多),都可能发生并造成灾害。此外,直击雷一次只能袭击一两个小范围目标,而一次雷闪击可以在比较大范围内多个小局部同时发生感应雷过电压现象,并且这种感应高电压可以通过电力线、电话线等金属导线传输到很远,致使雷害范围扩大。
　　2、雷击的静电感应
　　当空间有带电的雷云出现时,雷云下的地面及建筑物等都由于静电感应的作用带上异性的电荷。由于从雷云的出现到发生雷击(主发电)所需要的时间相对于主放电过程的时间要长的多,因此大地可以有充分的时间积累大量电荷。同样,与雷雨云先导通道下端靠近的电力线、信号线路的长导体受到很强的电场力作用,积聚起大量异性电荷,这些异性电荷与先导通道内的电荷之间有电力线相连,是被束缚住的。当下行的梯式先导接近地面时,产生回击放电,主放电通道的电荷与地面积累的大量电荷迅速中和而消失。这时长导线上积聚的电荷就可以自由运动,其产生的高电压沿导线以近似于光速向导线两端传播,这就称为感应过电压波,是一种脉冲波形式。根据1994年水利电力出版社出版的原苏联学者B?P?拉里昂诺夫著《高电压技术》一书介绍,这高压脉冲波的峰值由静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有破坏作用,对于建筑物内部的金属构架与接地不良的金属器件之间容易发生火花,这对于存放易燃物品的建筑物,如汽油、瓦斯、火药库以及有大量可燃性微粒飞杨的场所有引起爆炸的危险。据资料报道1986年我国某亚麻厂就是因为这一疏忽发生爆炸,造成极严重的损失,这是沉痛的教训。
　　3、雷击的电磁感应
　　由于雷电电流有极大峰值和陡度,在它周围的空间出现瞬变电磁场,处在这瞬变电磁场之中的导体会感应出较大的电动势。例如,在避雷针引下线附近放置电子设备内有开口金属环时,当有突发雷电流下引时,环上的感应电势足以使间隙a、b端放电,损坏微电子设备内部结构或引起火灾。据分析资料得知,在避雷针引下线附近开口金属环上最大感应电势,在雷电流峰值为100KA时,距离雷击点200m处也可以感应到1KV左右的电压。机房微电子设备内一个很小的开口金属环,如在紧靠避雷针引下线处放置,当有雷闪电流通过引下线入地时,在小金属环开口处也可感应出高达几千伏的高电压,这高电压足以击坏附近的电子元器件,从而使这台微电子设备损坏,所以在机房内布置设备时,千万要注意,设备应远离柱子,更应远离引下线放置。一些大件的具有金属柜体的电器设备(如主机、精密空调、UPS、电池等),以及通信信号柜架,甚至铝合金窗柜等必须接地良好,以策安全。
　　4、雷击浪涌过电压所造成的后果
　　经以上分析,可知雷击浪涌过电压对电子计算机机房所造成的后果归纳为以下四个方面:
　　1)设备损坏,工作人员伤亡。
　　2)设备或元器件寿命降低。
　　3)传输或储存的信号或数据(模拟或数字)受到干扰或丢失,甚至使电子设备产生误动作或暂时瘫痪。
　　4)整个系统停顿,如银行电脑服务停顿,邮电中断,数据图像传输暂停,局域网乃至广域网遭到破坏,间接损失或政治影响远远大于直接经济损失。
　　5、如何对计算机机房浪涌过电压的保护
　　计算机机房从面积大小来划分有大机房,面积可达数千平方米;小机房,面积可能只有十余平方米。从功能上来划分:有拥有微波收、發的计算机房;具有有线通信的机房;组成局域网或广域网的机房;或者与外界无联系的一个单位内部的小机房等等。由于机房的大小及功能的不同,机房浪涌过电压的防护措施也有差异,但是,总的防护原则是不变的。即:
　　(1)将绝大部分雷电流直接引入地下泄散(外部防护);
　　(2)阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波危害设备(内部保护及过电压保护);
　　(3)限制被保护设备上浪涌过电压幅值(过电压保护)。
　　这三道防线互相配合,各行其责,缺一不可。对于计算机机房浪涌过电压防护,按照不同情况,分别参照相关的行业标准或国标来实现机房的浪涌过电防护的一般方法。由于各种机房大小不一,功能各异,可根据所在机房的特点,选其相关部分引用。
　　6、结论
　　随着我国全民防雷意识的增强,防雷知识的普遍提高,尤其是在金融、邮电、交通、航空、电力等行业的计算机机房、电脑中心、调度中心等部门工作的人员已经认识到防雷及雷击浪涌过电压措施保护的必要性和紧迫性,以及该领域可预测保障经济发展诱人前景,提高有效保护各类机房设备的长期正常的良好工作状态,发挥设备利用最佳效应,防雷击浪涌过电压保护已在国民经济活动中将扮演越来越重要的作用。时代在变迁,科技在进步,我们需要用新的技术来防范雷击浪涌过电压带来的巨大危害和推动新技术领域的发展。
　　参 考 文 献
　　[1] 中国气象科技出版社:最新雷电防护规划设计新技术与防雷工程施工检测审核验收标准及国家强制性条文实务全书。
　　[2] 煤炭工业出版社出版作者:王子午 陈昌,书名:电气电子设备浪涌过电压保护措施■