防雷电入侵计算机信息系统的各种途径毕业论文.doc

目 录 引言 1 1．关于电涌 1 1.1 雷电流的描述 1 1.2 几种雷电流等值波形 2 2．侵入信息系统的各种途径及其过电压分析 3 2.1 通过线路产生暂态过电压 3 2.1.1 暂态电位的抬高 4 2.1.2 过电压的耦合与转移 5 2.2 通过场产生暂态过电压 6 2.2.1 雷电流波形对室内电磁场分布的影响 6 2.2.2 磁场感应出暂态过电压 6 2.2.3 电场感应出暂态过电压 7 2.3 暂态过电压波的传输特性 8 2.3.1 均匀传输线方程 8 2.3.2 波的折射与反射 10 3、防护措施 12 3.1 等电位连接 12 3.2 屏蔽措施 13 3.2.1 线缆的屏蔽 13 3.2.2 设备外壳屏蔽 13 3.3接地系统 14 3.4信号线路的防护 15 结束语 17 参考文献 18 雷电波侵入计算机信息系统的各种途径 南京信息工程大学 傅春华 210044 【摘 要】：本文介绍了雷电对计算机信息系统造成各种危害的可能途径，雷电波在沿线路传播时的传输特性，以及针对各种入侵途径所采取的有效防护措施。 【关键词】：防雷、计算机信息系统、雷电波、暂态过电压。 【引 言】：信息时代的到来，使得计算机信息系统的应用得到了普及，各种先进的电子设备广泛地配备于各类建筑物中。而计算机信息系统的关键部分CPU，ROM，RAM及大规模集成电路均是MOS工艺，其耐过电压，过电流的能力正逐年下降。虽然新一代的设备已采取了许多抗干扰措施，但这些防范措施主要是针对电网过电压和低能量的电磁干扰，而雷电造成的过电压防护技术还比较薄弱，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压，过电流和脉冲电磁场会通过供电线，通信线，接收天线，金属管道和空间辐射耦合等途径侵入计算机信息系统，威胁电子设备的正常工作和安全运行。因此，必须对侵入计算机信息系统的各种途径进行合理和有效的分析，才能找到正确防护计算机信息系统的方法，本文正是在这一方面做出尝试。 1.关于电涌 电涌被称为瞬态过电，是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动,电涌可来自电气装置外部，也可来自电气装置内部，即来自电气装置内的电器设备。外部电涌经常由雷电或公用电网开关的投切引起，这两类有害的电源扰动都可扰乱计算机和微机信息处理系统的工作，引起停工或永久性设备损坏。而88％的电涌产生于建筑物内部的设备，如：空调、电梯、电焊机、空气压缩机、水泵、开关电源、复印机和其它感性负荷。 雷电电涌本身并不是恒流源，也不是恒压源，它的幅值大小随时间的变化很大。由雷击产生的电涌持续时间很短（微秒量级），幅值很大，极易造成电子设备的损坏。据资料表明，每年因雷击而产生的电子设备的损失，绝大部分（约95%）是由雷电电涌造成的。 1.1 雷电流的描述 实践表明，大多闪电为负的多闪击闪电，且在多闪击闪电中第一闪击的峰值几乎总是略高于随后闪击的峰值。第一闪击的中值电流为30千安，与较少出现的正闪击的35千安差不太多。 在建筑物防雷设计中，一般是将雷击分为首次雷击和后续雷击，并规定相应的波形参数，见表Ⅰ。 波形参数 建筑物防雷类别 第一类 第二类 第三类 电流幅值Im(kA) 200 150 100 波头时间τf (μs) 10 10 10 波长(半幅值)时间τt(μs) 350 350 350 总电荷Q(As) 100 75 50 表Ⅰ-(a) 首次雷击的雷电流波形参数 波形参数 建筑物防雷类别 第一类 第二类 第三类 电流幅值Im(kA) 50 37.5 25 波头时间τf (μs) 0.25 0.25 0.25 波长(半幅值)时间τt(μs) 100 100 100 表Ⅰ-(b) 后续雷击的雷电流波形参数 1.2 几种雷电流等值波形 为便于工程计算，需要将雷电流波形等值为几种可用解析式表达的波形，。通常将雷电流波形等值为以下四种： ■ 双指数波形，其等值波形的表达式为： i(t)=A Im ( e-αt — e-βt ) ■ 等值斜角波形，其等值波形的表达式为： ■ 等值余弦波形，其等值波形的表达式为： ■ 幂指数波形，其波形表达式为： 常用于SPD测试的8/20μs 雷电流即可用幂指数波形来表达，其拟合表达式为：　 上式中拟合常数A = 0.01243(μs ) – 3 , τ= 3.911μs 。其波形如图1所示。 2．雷电过电压侵入信息系统的各种途径及分析 当雷击发生时，强大的雷电流及其所产生的雷电电磁脉冲能够通过传导、耦合、感应等方式在计算机信息系统中产生各种暂态过电压，沿线传输就形成过电压波。这些暂