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无孔不入的设备病毒——浪涌

发布日期:2010-04-02 访问量:2402 次

什么是浪涌?

  浪涌是电路中出现的一种瞬间的高电压和高电流,在电路中通常持续约百分之一秒。

浪涌是如何形成的?


1、雷电

  在地球上任一时刻平均有2000多个雷暴在进行着,平均每秒钟有100次闪电,每个闪电的强度可以高达10亿伏。一个中等强度的雷暴的功率相当于一个小型核电站的输出功率。


  自从富兰克林发明避雷针之后,建筑物似乎不应该再存在雷电危害,而事实上并非如此,仅靠避雷针防雷的手段已无法同步于科学的发展和社会的进步。


  其一是由于高层建筑物的普遍兴起,如微波站天线堵、移动通讯发射天线塔、突出建筑物物顶的金属机构……都会吸引落雷而使本身所在建筑物及附近建筑遭到侵害。


  其二是增设的种种架空长导线引雷入室使避雷装置失去作用。而灾害的对象也发生了转移,由建筑物自身的损害转移到室内的电器、电子设备被毁,甚至造成人身安全的危及。


  雷电的危害体现为直击雷危害和感应雷危害。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会造成危害,而感应雷则不论雷云对地闪击,或者雷云对雷云闪击(其功率远高于对地闪击)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的目标,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浪涌现象,并且这种感应浪涌可以通过电力线,电话线等金属导线传输到很远,致使雷电危害扩大。


1)静电感应产生浪涌冲击

  带有大量的负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时,云层中的负荷在一瞬间大大减弱或消失,在线路上感应出的这些被束缚在正电荷也就在一瞬间失去了束缚,在电势能的作用下,这些正电荷将沿着线路产生大的浪涌冲击。


2)电磁感应形成浪涌冲击

  雷击发生在供电线路附近,或击在避雷针上会产生强大的讯变电磁场,讯变电磁场的能量将感应于线路,产生浪涌。


3)雷电波引入的破坏

  当雷击接近架空管线时,感应产生的高压冲击波会沿架空管线侵入室内,造成高压电流引入,产生浪涌。


4)地电位反击

  云地放电使地电位上升,接内瞬间浪涌通过地面向四处扩散,对周围的电子设备产生破坏和影响。


2、操作过电压产生的干扰影响

  在开关电源和操作工业设备时均会发生浪涌,这种现象最为普遍,占80%以上。如:启动高电感的电动机组成或变压器;霓虹灯或钠灯的启动;开关中央电源设备;操作断路器;设备频繁启动;以上均会在大约1微妙的瞬间产生几千伏的瞬间过电压,对连接在电源网络上的电子信息设备造成干扰和影响。


  据CCITT测试,一般电源线上的感应电流在3000A左右,在数据/信号线及电话线上,感应电流大约为几百安培。

  使用感性负载的电子设备,如空调、电梯、电焊机、压缩机、水泵、复印机等,所产生的浪涌都具有一定的破坏力。


浪涌的危害

浪涌对电子信息技术设备的影响破坏:

电压击穿半导体器件;

破坏元器件金属化表层;

破坏印刷电路板印制线路或接触点;

破坏三端双向可控硅元件/晶闸管;

整个系统停顿,如银行电脑服务停顿,邮电中断、数据图象传输停顿、局域网乃至广域网感遭到破坏等等……

静电感应雷产生的浪涌危害对易燃易爆场所(如石化行业)、计算机等弱电设备尤其巨大,引起设备损坏。如果附近有可燃物,容易酿成火灾,造成人身伤亡事故。

干扰:

锁死、晶闸管或过三端双向可控硅元件失控;

数据文件部分破坏;

数据处理程序出错;

接收、传输数据的错误和失败;

电子设备产生误动作或暂时瘫痪等等……

对于各种金融用小型机、高精度实验与测试设备、常年运转的通讯设备等关键技术和服务类设备,干扰无疑抑制设备效能的发挥,并由于设备数据错误等原因造成难以弥补的损失。

过早老化:

部件提前老化,电器寿命大大缩短,输出音质、画面质量下降……


浪涌会损坏哪些设备?

含有微处理的电气设备极易受到浪涌的损坏,包括:

计算机及辅助设备、可编程序控制器、传真机、电话、留言机等;

程控交换机、广播电视发送机、微波中断设备;

浪涌对各项家用电器产品也有很严重的影响。

对浪涌危害性认识的三大误区


误区一:安装了避雷针,不会产生由雷电导致的浪涌危害

  避雷针采用的是引雷原理,是引雷针。由于避雷针的存在,建筑物上落雷机会反而增加。内部设备遭感应雷危害的机会和程度随之增大,更易   对用电设备造成极大危害。

同时避雷针只能防护建筑物免招直击雷的破坏没有对浪涌的防护作用。


误区二:虽然处于雷电高发区,设备目前没有烧损和击毁。即使有一些小故障,也会出大问题。

  浪涌可以在不造成破坏的情况下导致设备故障或锁闭。数字电路中的小型浪涌可以造成数字脉冲错误,并锁闭操作系统。

  对于家用电脑而言可能只是一个小小的故障。对于网络交换设备,通信设备、医疗器械、应急服务设备、精密测试和实验设备、常年24小时运转的系统服务设备或者工业生产过程中的同一问题来说,其所造成的后果却是非常严重的。


误区三:浪涌防护只有在雷击的情况下才有意义

  雷击并不是产生浪涌的唯一来源。经静电、不稳定的供电系统、感应负载的突然通断、大功率晶闸管系统的突然触发,都会产生交直流电压瞬变和浪涌,对电路造成严重的影响,是电子产品的致命克星。

  虽然浪涌程度不同,但对于不同精密程度的电子信息技术设备来说,无论是随时存在的小冲击电流,还是高能量的浪涌冲击,都可以导致数据失真、系统瘫痪、电器击毁等灾难性后果。是当代精密仪器的一大隐患。

浪涌危害,引发全球关注

  资料显示,在美国境内的浪涌防护器安装率高达95%,而中国却低于50%。各国颁布的相关强制性标准中均包括了浪涌防护的技术内容。如:UL、IEEE、JLS等。

  1998年中国公、安部也为此颁布了GA173《计算机信息系统防雷保安器》标准,对防护设备作出了明确的分级。当前,银行、机场、电讯、石化、电力等领域部门已经认识到了浪涌对电子信息技术设备的潜在威胁,并开始要求对设备进行保护。大量的通讯设备、计算机、网络、各种精密仪器等设备也急需采取保护措施。