海洋氣候環境下的電氣設備可靠性設計
隨著海洋經濟的發展，人類越來越多的向沿海、海島、海洋深藍處開展經濟活動。由此就涉及到相關的電氣設備在海洋氣候環境下的可靠性。
1、熱帶海洋環境對產品可靠性的挑戰
熱帶海洋環境具有高溫、高濕、高鹽、強臺風、強降雨、強雷暴的特征。這種 “三高三強”環境與常規環境條件下的關鍵特征環境應力參數有著很大的區別。
以某海域礁島的氣象環境統計資料為例。其年平均溫度和相對濕度波動范圍極小，像是一個天然的恒溫恒濕箱。與相關的大氣參數見下表。
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年平均氣溫 |
極端高溫 |
極端低溫 |
月平均≥25℃ |
月平均≥20℃ |
每日溫差 |
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27.2℃ |
34.3℃ |
17.5℃ |
10個月 |
12個月 |
≤4℃ |
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年平均濕度 |
最大濕度 |
最小濕度 |
月平均濕度≥80%RH |
月平均濕度≥70%RH |
年降雨量 |
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82%RH |
100%RH |
47%RH |
10個月 |
12個月 |
1030~2860mm |
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最大風速 |
年平均風速 |
年日照時間 |
月日照時間 |
氯離子質量濃度 |
年輻射量/（MJ/m2） |
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36m/s |
4.5m/s |
2500~2900小時 |
150~280小時 |
0.3~1.5mg/m3 |
4664.13 |
這種惡劣環境將會嚴重侵蝕電器設備，導致絕緣強度下降、介電常數改變，發生擊穿、短路和斷路等問題，使設備故障率增加、可靠性降低。因此，處于熱帶海洋環境下的電氣設備，必須具備抵御惡劣海洋大氣環境侵蝕的能力，其“三防”性能是系統性的重要技術要求之一。
另外熱帶季風海洋性氣候的雷電活動頻繁。以海南島為例，各市縣的年均雷暴日數平均在130天左右，2010年-2020年期間統計平均每年發生雷電18.84萬次，屬于強雷區域。雷電的電流幅值（是指一次雷擊中監測到的峰值電流）可達10kA~100kA，甚至更高。雷電災害造成的人員傷亡和經濟損失在當地自然災害中僅次于臺風，已成為海島破壞性最嚴重的氣象災害之一。
以下就熱帶海洋氣候環境下電氣設備“三防“問題和防雷及接地問題進行一些基本討論。
2、三防問題機理及應對原則
2.1 潮濕
當空氣相對濕度大于80%時，電氣設備中的有機和無機材料構件由于受潮將增加重量、膨脹、變形，金屬結構件腐蝕也會加速。如果絕緣材料選用及工藝處理不當，則絕緣阻抗會迅速下降，以致絕緣被擊穿。為保證電氣產品的可靠性，防潮濕設計顯得特別重要。一般性處理原則包括：
⑴ 用噴涂、浸漬、灌封、憎水等工藝對重要器件進行防水處理。
⑵ 采用低潮敏等級的電子元器件和吸濕性較低的結構材料。
⑶ 對防潮要求高的器件采用局部密封結構。
⑷ 改善整機使用環境，如采用空調、安裝加熱去濕裝置等。
⑸ 對電子線路板表面涂敷三防漆，避免潮氣的侵入。
⑹ 對非經常使用的設備，應在電氣機柜機箱內放置適量干燥劑，外套防塵罩。
2.2 鹽霧
鹽霧指懸浮在大氣中的氣溶液狀的Na2O粒子。海風引起海面擾動和漲、落潮時，海水相互間的沖擊和海浪拍擊海岸，致使很多海浪粒子拋入空中，水分發蒸后，形成極小的鹽粒，在大氣團的平流和紊流交換作用下，在空氣中散開來，并隨風流動形成鹽霧。鹽霧與潮濕空氣結合時，其中所含的直徑很小的氯離子對金屬保護膜有穿透作用。鹽和水結合能使材料導電，使絕緣電阻降低，引起金屬電蝕、化學腐蝕加速，使金屬件與電鍍件受到破壞。在鹽霧環境中，各類端子搭接處腐蝕較為明顯：銅-銅接頭腐蝕比較輕；鋁-鋁接頭的腐蝕就很嚴重；銅-鋁接頭處則明顯可看出，鋁接頭側通常會白色斑斑，并有燒傷的痕跡。如果不加以預防，會造成空氣開關，隔離開關、接觸器，變壓器等設備的正常工作。一般性處理原則包括：
⑴ 采用密封結構
① 電氣產品盡可能安裝在室內，對于室外的電氣產品，外殼應采用熱鍍鋅板和不銹鋼板。
② 電氣機柜需要達到適應環境要求的IP防護等級，對于一些大功率的電氣產品，可以采用水冷方式，避免因風道設計造成的防護等級降低的情況，使電氣器件工作在一個密封的柜體中，減少鹽霧的侵蝕。
⑵ 采用鹽霧能力強的材料和工藝
①緊固件及其它配件，采用不銹鋼材質。
②在電氣設備安裝時，可在導電端子搭接處接觸面涂敷導電膏，這樣可以有效的抗鹽霧腐蝕。
③用硅膠絕緣子取代瓷絕緣子。在強電場作用下，瓷絕緣子上的沉積物被電離，形成導電性薄膜，產生電暈放電，使瓷絕緣子表面溫度產生不均勻升高，從而導致絕緣子爆裂。而硅膠絕緣子具有體積小、重量輕、耐污性能好；不需零值測量；所需的爬電距離比瓷和玻璃絕緣子所需爬電距離平均少30％。
④關鍵的金屬結構件，全部采用熱鍍鋅板或不銹鋼板，增強防鹽霧腐蝕能力，提高機械使用壽命。
2.3 霉菌
霉菌在一定溫度、濕度（一般溫度在25℃~35℃，相對濕度在80%以上）的環境條件，繁殖生長迅速。霉菌在新陳代謝中能分泌出大量的酵素和有機酸，對材料進行分解反應或老化，影響材料的機械性能和外觀。分泌物所含的弱酸會使電工儀表的金屬細線腐蝕斷裂，損壞電路功能。尤其在光學檢測相關的儀器上長霉，會使玻璃的反射和透光性能明顯下降，破壞光學性能。
特別是不抗霉菌的材料最容易被霉菌分解，并作為它的食物而直接被破壞，導致材料物理性能的明顯惡化。在絕緣材料上生長的霉菌絲含有水分，水具有導電性，因而影響電子產品及材料的電氣性能。有時菌絲層會越過絕緣材料形成電氣回路，使絕緣材料的絕緣電阻明顯降低。通電時容易造成短路，燒壞儀器。菌絲還可能改變等效電容，使設備的諧振電路不協調，可能給某些電氣設備造成嚴重故障。
電氣產品內部的元器件材質一般分為金屬與非金屬。金屬在水、鹽霧、霉菌的環境中會加快氧化腐蝕；非金屬在陽光、氧、鹽霧以及粉塵中也會加快腐蝕。因此，必須采取防止發生氧化反應的措施，防止環境因素對電氣產品因機械性能的變化導致電性能發生變化并對其造成破壞。一般性處理原則包括：
⑴控制環境條件來抑制霉菌生長，例如采用防潮、通風、降溫等措施。在機體內部較關鍵的位置使用防霉涂層和封裝防霉劑。
⑵采用抗霉材料，如皮革含有天然有機物，極易受霉菌侵蝕。而無機礦物材料，則不易長霉。
⑵防霉包裝，對內裝物進行防潮，以降低包裝容器內的相對濕度，并對包裝材料進行防霉處理等。
3、三防設計
“三防”設計就是調查產品在貯存、運輸和工作過程中可能遇到潮濕、鹽霧、霉菌等環境影響因素，以便研究對策，采取有效措施，設計和制造耐環境應力的電氣產品，提高產品的可靠性，這也是“三防”設計基本出發點。
“三防”設計在海洋氣候環境下尤為重要，是海洋電氣設備正常運行的重要保證。 “三防”設計首先應根據設備的使用具體環境確定產品的防護等級，并根據防護等級選擇防護性能滿足要求的防護體系，將其貫徹到整個系統/設備的設計之中。“三防”的工作應堅持預防為主的原則，在產品研制時，即從系統/設備的總體方案階段介入，在進行系統/設備的功能和性能設計時同步開展電路設計、材料應用、結構設計和工藝技術等系統性的“三防”設計，并與可靠性、維修性、環境適應性、保障性和電磁兼容性設計相融合。
3.1 結構設計
結構設計方案中，應從結構形式、總體布局、連接方式、材料選擇、工藝措施等方面綜合考慮，并兼顧使用、維修及可能遇到的技術成熟度等優化結構方案。
電氣設備的結構設計是否合理，對環境適應能力影響最大。大多數腐蝕問題都能通過合理的結構設計來避免。從潮濕、鹽霧、霉菌對電子設備的作用機理看，三者引起的腐蝕都離不開濕度，有了足夠濕度和適宜溫度，才會產生和加速設備腐蝕。防潮是海洋大氣環境中防腐蝕的核心關鍵問題。因此，必須在機柜環境控制中采取除濕技術。對于柜體內出現的凝露積水現象，通常要選擇透濕度小的橡膠作為密封條并增加其厚度以保證密封效果；另一方面，在柜體內部放置細孔硅膠或分子篩吸濕劑，防止高溫高濕環境中設備維護后，溫度下降出現凝露現象。
3.2 緊固件設計與選用
緊固件應避免使用十字槽、內六角形螺釘，帶頭部的緊固件采用鐓制加工方式，外螺紋采用液壓加工方式。這些要求應在設計、工藝、采購文件中明確。低強度緊固件選用A4等級的022Cr17Ni12Mo2(316L)，采取鈍化處理，表面為達克羅涂層；需選用800~1300MPa高強度緊固件時，應采取連續焊接替代，焊縫表面要采取10年以上長效防腐措施（參見ISO12944-2環境分類C5-M海洋腐蝕類型、ISO12944-5推薦的不同類型防腐環境、不同表面處理等級及不同使用壽命的涂層配套體系）；非標準緊固件、銷軸按照上述原則進行設計和生產；墊圈、卡箍、開口銷，材料選用022Cr17Ni12Mo2(316L) , 表面為達克羅涂層；彈簧墊圈按照QJ 2963.2-1997《專用彈簧墊圈 標準不銹鋼彈簧墊圈》執行。
3.3 連接設計
異種金屬面相互接觸，按GJB/Z 25-1991《電子設備和設施的接地、搭接和屏蔽設計指南》的規定，選用電化偶相容的材料。在必須要把不允許接觸的金屬材料裝配在一起時，應采取如下措施：在其中一種金屬上鍍允許與第二種金屬相接觸的金屬鍍層，或者兩種金屬鍍以同一材質鍍層；盡可能擴大陽極金屬的表面積，縮小陰極金屬表面積。
異種金屬連接面之間涂保護層或墊入不吸水的非金屬材料或涂敷密封膠；所有金屬緊固件在進入異種金屬之前，接觸面均應涂敷密封膠；金屬連接面的所有邊緣應密封。
3.4 密封防腐設計
外露設備的裝配部分應密封連接，縫隙處應采用密封膠。安裝緊固件前，應在螺紋部位涂密封劑；鋼結構縫隙圓弧過渡處涂密封膠；有密封要求的插件或裝置，可在安裝面的邊框處加裝密封條，可采用以硅橡膠為基材的O型圏或帶膠密封條；密閉結構內部，應采取防潮防霉涂敷，設置防凝露排水裝置，存放干燥劑、防霉劑。
3.5 電連接器選用
電連接器應選用防水密封尾罩，且焊點部位需用有機硅膠進行灌封；電連接器連接后，連接處縫隙采用硅橡膠、如GD414密封；需要經常插拔的電連接器應配有與殼體相同材質的保護蓋。
3.6 電纜選用與灌封設計
應根據電纜的實際使用要求、敷設位置、貯存及工作環境，確定電纜絕緣、護套、編織層及結構，綜合選擇電纜型號規格；全部電纜應按條件最惡劣情況選擇成型電纜。
電纜應對連接器焊點進行灌封。灌封高度應至少沒過焊點，根據實際需要確定具體灌封高度；灌封材料應具有良好的耐環境能力，且物理和化學性能穩定。灌封材料應具有低的吸潮性、較好的抗紫外線能力；對于有尾罩的電連接器，灌封時推薦使用硅橡膠類材料，尾罩與電纜連接處采用帶膠熱縮套管進行密封處理；對于無尾罩的電連接器，灌封時應根據工作溫度的差異選擇不同的灌封膠。推薦使用聚氨酯類材料，如GF—1。高溫(80℃以上)工作時推薦使用硅橡膠類材料,如GN—512。灌封時應根據電連接器的外形尺寸和電纜安裝位置要求設計相應的灌封工裝。
3.7金屬鍍覆層
按照QJ 450B—2005《金屬鍍覆層厚度系列與選擇原則》中表4，選擇金屬鍍覆層的類別和厚度。對于鋼鐵（不銹鋼除外）材料，應采取鍍鎘（鋅）鈍化、鍍鋅鎳合金、熱滲鋅、達克羅技術等措施；鋼鐵制品采用電鍍鋅、鎘、鋅鎳合金等處理方法時，鍍層厚度應為25μm~30μm；無孔、凹槽等結構簡單、無精度要求的制品可以采用熱滲鋅的處理方式。有導電、導磁、防靜電、耐磨、裝飾等特殊要求的制品表面，應按照QJ 450B的要求選用合理的工藝。有耐磨要求的可采用鍍硬鉻方式，但必須保證鍍鉻層始終處于油脂環境中；具有防護裝飾要求的銅及銅合金制件，采用鍍鋅鎳合金、鍍鉻；具有可焊性要求的銅和銅合金制件，采用鍍錫鎳合金、錫鉛合金；銅質印制板導熱條（板）鍍黑鉻；印制板的插腳、焊盤及覆銅層必須按QJ 488A—1995《印制電路板電鍍錫鉛合金工藝技術要求》的規定鍍錫鉛合金。
3.8 化學覆蓋層
按照QJ 450B中表4選擇化學覆蓋層的類別和厚度；精密件、焊接件、鉚接件選用鋁合金鉻酸陽極氧化鉻酸鹽處理的方法；要求導電的零件選用鋁合金化學導電氧化的方法；有潤滑要求的鋼鐵制品可以采用化學氧化的處理方法，但此膜層不能單獨作為防護層，必須在油脂中才能起作用；對于不便鍍鋅處理的鋼鐵制品，噴漆前應進行磷化處理。
3.9 有機涂敷層
印制板、分立元器件及整機采用涂敷“三防”漆或“三防”保護劑；與硅橡膠粘接及灌封的印制件涂敷兩遍DBSF6101“三防”保護劑，或先涂敷聚氨酯清漆，然后涂敷DBSF6101 “三防”保護劑；其他印制件先涂敷聚氨酯清漆，再涂加防霉劑的聚氨酯清漆；鍍銀制品需涂敷GJB1300—1991《DJB—823固體膜保護劑》規定的DJB—823固體薄膜保護劑，以防止銀層變色，涂敷工藝參照GJB 1385—1992《DJB—823固體薄膜保護劑涂敷工藝》執行；一般的銅和銅合金制品、非金屬材料及其制品（包括尼龍和環氧樹脂）表面應涂聚氨酯清漆。
3.10 焊接工藝
不允許在雨、雪天氣下進行露天熔焊作業；暴露在室外的焊接件需采取連續焊，焊縫處應修平，無殘留焊料、熔渣；陽極化后鋁合金零件嚴禁在陽極化膜未去除前焊接；禁止使用對基體金屬及焊料腐蝕性大的焊劑，不應在焊點處留有腐蝕性的焊劑及焊渣。
3.11 設備內部硬件設計選型及工藝
設備內部電子部分的環境適應性設計工作同樣不可忽視。在前期設計階段的器件選型，尤其是通用電路設計使用的板上連接器、撥碼開關、繼電器等無法灌封防護又對電氣部分影響重大的器件，環境適應性不佳，必須重新進行器件優選；對帶電池（組）的設備，必須考慮電池接觸面的氧化問題引起接觸電阻增大，導致長期使用后存在較大發熱甚至燒毀風險；電池組的級聯連接器的端頭不應裸露，需要做密封防護，如做塑封預制，連接觸點選用抗腐蝕材料，如鍍金觸點；繼電器密封或者選用觸點抗腐蝕性強的電磁繼電器。其它存在電化學腐蝕失效機理的電子元器件，都建議要選型優化；
除了器件選型方面的問題，PCB的防護方案選擇、涂覆材料的選擇、涂覆工藝的執行和檢驗都需要充分考慮、合理設計工藝路線確保涂覆工藝落實到位。
3.12 過程控制要求
工藝人員應對設計人員提出的腐蝕控制設計要求、進行工藝審查簽署，確認腐蝕控制措施的可實施性。在產品的生產、加工、涂覆、熱處理、裝配、調試等過程中，應對可能影響產品“三防”性能的特性、結構等，提出確認、檢查和控制要求；對于有“三防”要求的產品的生產過程，尤其是相互接觸的材料特性、表面處理（電鍍、涂漆等）、工藝孔的處理、結構件安裝方法等，在工藝設計上應該明確提出“三防”保證和質量控制措施；對于模塊、繼電器、接觸器、旋轉開關等類器件，裝配完成后，應在保證器件散熱、部件動作和觸點功能的同時，明確“三防”保護和涂覆要求。
工藝設計中，應明確轉運過程中的產品防護，并配置防護設施，不得損壞“三防”保護措施。生產、加工過程中，嚴格控制限用工藝，杜絕禁用工藝；應針對限用工藝限用原因采取措施，將限用工藝的使用納入工藝規范或編制專用工藝規程，并經過評審和審批。對操作者進行培訓，操作過程中嚴格執行。
在外協配套件及相關產品、元器件、原材料采購過程中，應對產品“三防”性能提出驗收要求和保護措施，并通過有效的方法確保實施；售后服務過程中修復產品時，應明確“三防”要求并按規定進行質量控制，操作、檢驗人員應按照規定對“三防”措施進行落實、檢查。
4、海上雷電的影響及防雷標準。
4.1 海上雷電活動的特點
劇烈的對流云(雷暴云)產生的放電現象稱為雷電或閃電。雷電的危害主要包括直擊雷的危害和感應雷的危害。
1）直擊雷的危害
直擊雷可能使海上設施比如石油天然氣處理系統、含易燃易爆氣體的放空設備等發生爆炸和火災，或者導致電氣設備、通信設備、儀表等弱電系統設備嚴重損壞。
1)熱效應。遭受直擊雷時，雷電流峰值可以高達幾萬~幾十萬安培，雷電流從雷擊點注入被擊物體，所產生的熱量使被擊物體產生很高的溫升，造成被擊物體損毀。
2)電動力效應。雷電流流過金屬物體時，會在其周圍產生電磁場，由于電磁感應作用可能導致一些金屬構件發生扭曲，對具有金屬構件的裝置造成結構損毀。
2）雷電感應的危害
海上設施的電氣及控制設備主要布置在封閉的鋼制房間或箱體內，形成一個“法拉第籠”屏蔽體，但與其連接的室外天線、安裝在高處的儀表、照明燈具等往往通過電纜與其連接，由于雷電感應效應，雷電流產生的瞬間電磁脈沖仍然會通過空間耦合對其造成破壞。主要破壞途徑體現在雷電波沿通信天線、電力線纜、儀表等侵入到設備，雷電電磁脈沖在開口環路上感應出電動勢，可能導致打火，損壞電氣設備，對含有爆炸危險性氣體的環境存在極大的爆炸和火災風險。
4.2 現行海洋工程規范中的防雷要求
1）IEC 標準
IEC 61892 系列標準是海洋石油工程設計及施工中的常用標準，IEC 61892-6對直接損傷的雷電防護(直擊雷)及間接損傷的雷電防護(雷電感應)做了詳細的規定。
對直擊雷防護，該標準明確從最高點至接地均通過跨界和焊接提供低阻通路的金屬結構設施無需提供保護系統，金屬桅桿或金屬結構件應組成部分或全部保護系統;對于非金屬結構設施或有足夠數量的非金屬設備的設施應提供保護系統。
船舶電氣裝置設計規范IEC60092-401 中也有類似的規定。
2） 美國石油學會(API)標準
美國石油學會標準API14F(海上固定和浮式石油生產設施電氣系統的設計、安裝和維護推薦做法)在海洋石油工程電氣設計中應用廣泛，但API14F本身并沒有與海上設施的防雷做具體規定，而是引用了APIRP2003(靜電、閃電及雜閃電流引起火花的防護的推薦做法)和NFPA780(美國雷電保護系統的安裝標準)規范。
API RP 2003 明確規定接地良好的金屬罐體、設備和結構可以作為雷電流的泄放通路;桅桿及其他突出物接地良好的鋼制海船認為已可以防止直擊雷的破壞;并強調應注意放空口的保護。
NFPA 780 規定對于船舶，桅桿、扶手吊艇架及懸臂梁等金屬部件可作為接閃器使用，并推薦采用滾球法進行防雷設計與校核。
3）船級社標準
挪威船級社標準DNVOS-D201僅對非金屬船舶及具有非金屬桅桿的船舶要求配置雷電保護系統。
中國船級社《移動平臺入籍規范》中規定:對于金屬結構平臺，其金屬桅桿及構件和船體構成固有的對地低電阻通路，所以無需另設避雷系統。
4） 國內標準
1)海上固定平臺安全規則/FPSO 安全規則海上固定平臺安全規則和FPSO安全規則均未對防雷設計做具體規定，僅要求“應按所用規范、標準的要求確定平臺上需要避雷的設施和處所，并采取有效的避雷措施”。
2) GB 50057建筑物防雷設計規范
GB 50057 為國家強制性標準，適用于國內所有新建、擴建及改建(構)筑物的防雷設計。
根據GB 50057規定，海洋設施應屬于第一類防雷建(構)筑物。對于第一類防雷建(構)筑物的直擊雷防護，應裝設獨立接閃桿或架空接閃線或網，使被保護的建筑物及風帽、放散管等突出屋面的物體均處于接閃器的保護范圍內。當建筑物太高或其他原因難以裝設獨立的外部防雷裝置時，可將接閃桿或接閃網或由其混合組成的接閃器直接裝在建筑物上。
5、海洋工程中雷電防護措施
海上或海島設施的防雷是一個綜合系統工程，外部和內部防雷設計應進行整體綜合考慮。外部防雷主要是防直擊雷，通過接閃器、引下線和接地裝置，將強大的雷電流導入大地；內部防雷主要是防感應雷及雷電侵入波，設計中要綜合考慮接地、屏蔽、等電位連接、電纜布線及浪涌保護器(SPD)的配置。
5.1 外部防雷設計
外部防雷裝置主要包括接閃器、引下線和接地裝置。
1)接閃器。海上石油設施往往孤立于海面上，周圍很難設置獨立的接閃器使整個設施處于其保護范圍內，即使可以設置，經濟上也不合理。此時可參考 GB 50057 標準4.2.4 節條文:“第一類防雷建筑物由于太高或其它原因，難以裝設獨立的外部防雷裝置時，可將接閃桿或網格不大于 5 mX5m或6mx4m的接閃網或由二者混合組成的接閃器直接裝在建筑物上”。
石油化工裝置防雷設計規范GB50650中，也明確規定宜利用符合規定的生產設備的金屬實體作為防直擊雷的接閃器，對于海上石油設施，通常為鋼制結構物，整體形成了固有的對地低電阻通路，無需另設避雷系統。但對于一些通信設備、冷放空口、航空障礙燈、布置在高處的儀表等，可能不在鋼結構的保護范圍之內，工程設計中應給予特別重視，根據需要設置專門的防雷裝置。
2)引下線。陸地建筑物防雷的常規做法一般都專設引下線。海上石油設施一般為鋼結構焊接型式，鋼結構規格尺寸遠遠大于防雷引下線規格要求，可以利用鋼結構作為引下線。
3)接地裝置。海上石油設施普遍采用的固定式導管架平臺或浮式結構，樁腿及結構浮體與海水接觸良好，接地電阻很低，可認為是可靠的接地裝置。
5.2 內部防雷設計
海上設施的內部防雷設計主要從等電位、屏蔽與合理布線、浪涌保護器的配置三個方面考慮。
1)等電位連接。海上石油設施通常為鋼制結構物，鋼結構主要采用焊接連接，整體形成固有的低電阻通路，本身即為一個等電位體，并且按照施工規范要求，設備外殼以及電纜鎧裝層等均要有效接地。
2)屏蔽與合理布線。海上石油設施電氣及儀表控制系統的主要設備均布置在設備房間內，設備房間整體為鋼制，理論上是一個完美的“法拉第籠”;海上石油設施的動力電纜一般均采用鎧裝電纜，鎧裝層有效接地，儀表控制電纜通常也均采用屏蔽電纜。這些設計對電磁屏蔽起到良好的效果,對雷電電磁脈沖也可起到良好的抑制效果。
3)浪涌保護器(SPD)的配置。浪涌保護器是一種限制瞬時過電壓及分走尖峰電流的器件，對各種弱電系統提供安全防護。但從經濟性考慮，也不可能為所有I/O和控制設備都配置浪涌保護器，工程設計中應對雷擊風險進行識別，對關鍵設備及易受雷擊的高風險設備配置浪涌保護器。
6、電氣設備內硬件接地設計
上述防雷設計主要討論了海上或海島建筑物的外部和內部的防雷接地系統。下面簡要討論一下關于系統設備硬件電路的接地設計。
為了電氣系統能夠安全可靠地運行和人身、設備安全保護的需要，接地是一個極為重要的手段。接地的基本原理就是要建立電流的低阻抗通路。
按接地的作用不同可以分為兩大類：保護性接地（比如：防雷接地、保護接地、防靜電接地等）和功能性接地（比如：系統接地、邏輯接地、信號接地、數字地、模擬地、輸入輸出地、通訊接口隔離地、屏蔽接地等）在一個系統中，各種地線都存在電氣上或是物理上的聯系，不一定有明確的劃分。在地系統中，有時一個“地”既要承擔保護地，又承當防雷地的作用；或既承擔工作地，又承擔保護地的作用。
接地設計的好壞對于海洋環境下設備內部硬件電路的抗雷擊引起的浪涌干擾以及電源/信號完整性、EMC性能至關重要。雖然系統設備的接地和單板接地最終往往都是接入大地，但是中間的接地路徑以及組合情況分為：如單點接地、多點接地、浮地。
（1）單點接地適合小信號和模擬電路
在小信號和模擬電路中，mV的干擾就有可能會影響電路的性能，單點接地可以控制電流的路徑，避免地環路的形成。
（2）多點接地適合高頻電路設計
在高頻電路中，引線電感和寄生電容都有可能破壞單點接地，反而構成大的接地阻抗和隱性的地環路。
在單點接地很難達到預期效果時，就需要采用多點接地。同一級電路的接地點應盡量靠近，以減小各接地點之間的阻抗，避免形成較大的地電位差。
一般在設備硬件電路上，模擬電路和數字電路共存，在設計中往往采用單點和多點混合接地的方式。在數字電路中采用多點接地或大面積接地方式；在模擬電路中，則采用單點接地。單板內部細分的各種信號地，在物理上盡量分開布局，可以單點連接，或直接連接，但是不要形成兩點以上的多點連接，以免形成單板上的地環路。
浮地是指設備的系統地或信號地在電氣上與大地（PGND）采取高阻抗連接的一種接地方式，其目的是將電路（或設備）與公共地、或可能引起環流的公共導線隔離開來。建議單板采用浮地設計。為了消除靜電積累的影響，需要在設備和大地之間接一個1MΩ以上的大電阻泄放。同時在系統地和PGND之間預留1個1000pF以上的Y電容，根據實際EMC調試確定是否焊接，及容值大小。
7、結語
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