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一、雷電過電壓的基本特性

雷電通過被擊物在其阻抗上產(chǎn)生壓降（直接雷過電壓）和雷電對(duì)設(shè)備附近的地面（或避雷針、線）放電時(shí)所引起的感應(yīng)雷過電壓，統(tǒng)稱為雷電過電壓或大氣過電壓，這種來自大氣層中的雷電是一種強(qiáng)烈的電磁干擾源。產(chǎn)生雷電過電壓的根源是特大雷電流，其特點(diǎn)是幅值極高，最大可達(dá)200kA以上。大多數(shù)低于100kA，其波形多數(shù)為振蕩衰減波，時(shí)間短。按照IEC61312-11995和圧C61024-1修訂草案（81/122/CD1998）的有關(guān)規(guī)定，雷電流波形的上升沿非常陡直，T1波頭時(shí)間為10µs，而下降沿相對(duì)緩慢，T2半值時(shí)間為350µs，如圖1所示。

圖1 雷電流波形圖

建筑物在遭受直接雷擊時(shí)，雷電流將沿建筑物防雷系統(tǒng)中各引下線和接地體匯入大地，在此過程中，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電位，這一暫態(tài)現(xiàn)象稱為暫態(tài)電位抬高。暫態(tài)電位的抬高往往會(huì)對(duì)一些進(jìn)出屏蔽室的電源線或信號(hào)線等線路發(fā)生反擊，如圖2所示。

圖2 屏蔽室開孔處的反擊

在發(fā)生直接雷擊時(shí)，雷電流流過屏蔽室接地連線的寄生電感和接地電阻后，將產(chǎn)生很高的暫態(tài)壓降，使屏蔽室的暫態(tài)電位被舉高，而來自遠(yuǎn)處的信號(hào)線此時(shí)尚處于零電位，則在小孔處，第4章安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端配套設(shè)備屏蔽體與信號(hào)線之間將岀現(xiàn)很高的電壓。這一高電壓很容易將兩者間氣隙擊穿，使信號(hào)線上也帶上高電位，該電位將會(huì)直接損壞室內(nèi)的電子設(shè)備，它也將沿信號(hào)線傳輸?shù)竭h(yuǎn)處線路終端，侵害終端處的電子設(shè)備。暫態(tài)電位的抬高還會(huì)在鄰近未受雷擊的建筑物內(nèi)引起反擊，雷電流將通過建筑物的防雷系統(tǒng)引下線和接地連線與供水管道等進(jìn)入各建筑物的接地體，使各建筑物的暫態(tài)電位都抬高，于是在沒有采取暫態(tài)過電壓保護(hù)措施的建筑物中，帶高電位的地線將會(huì)對(duì)其附近的電源線和通信線發(fā)生反擊，使得與這些線路相連接的電子設(shè)備受到暫態(tài)高電位的損害。

在現(xiàn)代建筑物中，大量布設(shè)著各種導(dǎo)體線路，如電源線、電視電纜、數(shù)據(jù)通信線和供水及供熱金屬管道等。由于這些線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局錯(cuò)綜復(fù)雜，它們會(huì)在建筑物內(nèi)部的不同空間位置上構(gòu)成許多回路，這些回路的存在，使得建筑物內(nèi)電子設(shè)備遭受雷電危害的機(jī)會(huì)大大地增加，因此必須要給予足夠的重視。

據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料介紹，在一些建筑物稠密的城市區(qū)域，由于各種供電、通信和信號(hào)線路等網(wǎng)絡(luò)盤根錯(cuò)節(jié)，雷電放電可以對(duì)距離雷擊點(diǎn)1km范圍內(nèi)的電子系統(tǒng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)作用，影響系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

在由雷擊引起的暫態(tài)過程中，暫態(tài)高電位或過電壓常?？梢酝ㄟ^信號(hào)或電源等線路耦合或轉(zhuǎn)移到電子設(shè)備上，造成電子設(shè)備的損壞。

雷電過電壓對(duì)信息系統(tǒng)（含視頻監(jiān)控系統(tǒng)）的危害是很大的，為了確保信息系統(tǒng)和人身的安全，對(duì)雷電過電壓必須采取相應(yīng)的防雷技術(shù)保護(hù)措施。

防雷技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從電力網(wǎng)高壓線路開始，到信息系統(tǒng)直流入口端，除電源系統(tǒng)自身的防雷措施應(yīng)相互協(xié)調(diào)外，還應(yīng)與建筑物防雷、信息系統(tǒng)的防雷、接地設(shè)計(jì)等相互配合，同時(shí)還要兼顧信息系統(tǒng)的電磁兼容的要求。對(duì)信息系統(tǒng)最大的潛在危害是直接雷和感應(yīng)雷，幾年來采取了多種措施以保護(hù)信息系統(tǒng)免受雷電的干擾和破壞，越來越多的工程采用避雷器以實(shí)現(xiàn)有效的電磁兼容保護(hù)方案。電磁兼容保護(hù)區(qū)，由外到內(nèi)可分為4個(gè)區(qū)域（0~3區(qū)）。如圖3所示。

圖3 防雷技術(shù)措施

最外層是0區(qū)：建筑物外部、雷擊保護(hù)區(qū)（直接雷），如圖中避雷針?biāo)緟^(qū)。I區(qū)：建筑物內(nèi)部，由感應(yīng)雷或開關(guān)動(dòng)作而引起的能量較強(qiáng)的瞬變量（過壓保護(hù)1區(qū)，即圖中第一級(jí)保護(hù)）。2區(qū)：建筑物內(nèi)部，由靜電放電或開關(guān)動(dòng)作而引起的能量較弱瞬變量（過壓保護(hù)2區(qū)，即圖中第二級(jí)保護(hù)）。最內(nèi)層是3區(qū)：建筑物內(nèi)部，該區(qū)域里，無瞬變電流（電壓），對(duì)可能產(chǎn)生相互影響的電路進(jìn)行屏蔽和分開布線（過壓保護(hù)3區(qū)，即圖中第三級(jí)保護(hù)），從0級(jí)保護(hù)區(qū)域到最內(nèi)層保護(hù)區(qū)，必須實(shí)行分級(jí)保護(hù)。