任強(qiáng)德　李必清

摘要：本文針對(duì)弱電系統(tǒng)設(shè)備的特點(diǎn)，分析了造成弱電設(shè)備損壞的主要原因，提出了具體的防范措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：弱電 設(shè)備 防雷

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，電子信息設(shè)備的應(yīng)用已深入至各個(gè)領(lǐng)域，各種電子、微電子裝備已在各行業(yè)大量使用。由于這些系統(tǒng)和設(shè)備耐過(guò)電壓能力低，雷電高電壓以及雷電電磁涌流侵入所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾或永久性損壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此解決電子信息系統(tǒng)對(duì)雷電災(zāi)害的防護(hù)問(wèn)題，十分重要。電子信息系統(tǒng)設(shè)備的多樣化、復(fù)雜化，其微電子元器件的工作電壓較低，通信信號(hào)幅度相對(duì)較小等特點(diǎn)，如在回路中設(shè)置防雷設(shè)施勢(shì)必會(huì)影響通信、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的可靠、安全和暢通。這給弱電設(shè)備的過(guò)電壓防范帶來(lái)一定的難度。為了減少雷電感應(yīng)致使自動(dòng)化控制系統(tǒng)等弱電設(shè)備損壞，造成直接和間接的重大經(jīng)濟(jì)損失，有必要對(duì)弱電設(shè)備的防雷與接地技術(shù)進(jìn)行研究，采取有效的防雷措施。

1 造成弱電設(shè)備損壞的主要原因

1.1 直擊雷 所謂直擊雷是指雷擊點(diǎn)直接作用在設(shè)備上或作用在傳輸線路上，由傳輸線路引人造成設(shè)備的損壞。直擊雷造成設(shè)備損壞的程度一般都較為嚴(yán)重，一般采取安裝避雷針和布設(shè)避雷帶進(jìn)行防雷保護(hù)。

1.2 感應(yīng)雷 所謂感應(yīng)雷是指雷擊點(diǎn)發(fā)生在距離設(shè)備幾百米或幾公里以外，雷擊點(diǎn)周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生強(qiáng)烈變化，其附近的設(shè)備或金屬導(dǎo)體上將感應(yīng)出一定的雷電壓幅值，使弱電設(shè)備過(guò)電壓造成損壞。實(shí)際上雷擊造成弱電設(shè)備損壞的大都(占99％)是由感應(yīng)雷引起的。因此，必須重視感應(yīng)雷的防范。

1.3 感應(yīng)雷電壓的特點(diǎn) ①雷電波是沖擊電壓披，作用時(shí)間短，一般只有幾微秒至幾十微秒的非周期變化電壓，可認(rèn)為是瞬態(tài)的變化電壓：②雷擊點(diǎn)周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生強(qiáng)烈變化時(shí)。在附近的設(shè)備、金屬導(dǎo)體上將感應(yīng)出一定的雷電壓幅值；③在設(shè)備、器件或?qū)w上所產(chǎn)生的雷電感應(yīng)電壓強(qiáng)度與其導(dǎo)體的長(zhǎng)度、截面、安裝高度和磁場(chǎng)強(qiáng)度(雷擊強(qiáng)度)成正比，與至雷電發(fā)生地點(diǎn)之間的距離成反比。弱電設(shè)備主要由電子元件、晶體管、集成電路等組成，其工作電壓都較低(一般為5V－12V)，抗雷電干擾能力較差，即使很小的雷電感應(yīng)電壓就有可能導(dǎo)致弱電設(shè)備損壞。

2 弱電設(shè)備的防雷措施

根據(jù)IEC61312標(biāo)準(zhǔn)，弱電設(shè)備應(yīng)設(shè)置多級(jí)防雷保護(hù)措施。對(duì)380V低壓線路進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。按國(guó)家規(guī)范應(yīng)有三部分：在高壓變壓器后端到二次低壓設(shè)備的總配電盤(pán)問(wèn)的電纜內(nèi)芯線兩端對(duì)地加避雷器或保護(hù)器，作一級(jí)保護(hù)。在二次低壓設(shè)備的總配電盤(pán)至二次低壓設(shè)備的配電箱間電纜內(nèi)芯線兩端對(duì)地加裝避雷器或保護(hù)器，作二級(jí)保護(hù)。在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端對(duì)地加裝避雷器或保護(hù)器，作為三級(jí)保護(hù)。由于雷電流主要是由首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流所組成，因此雷電過(guò)電壓的保護(hù)必須同時(shí)考慮到如何抑制(或分流)首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流。在采取多級(jí)保護(hù)措施的同時(shí)，還必須考慮各級(jí)之間的能量配合和解耦措施。弱電系統(tǒng)的防雷可采用兩種措施：外部防雷和內(nèi)部防雷。外部防雷可將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；內(nèi)部防雷可阻塞沿電源或信號(hào)線所引入的雷電波。這兩道防線互相配合，各盡其職，缺一不可。

2.1 外部防護(hù)措施 外部防護(hù)是指對(duì)安裝弱電設(shè)備的建筑物本體的安全防護(hù)，可采用避雷針、分流、屏蔽網(wǎng)、均衡電位、接地等措施。這種防護(hù)措施人們比較重視，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較完善。目前弱電設(shè)備的外部防護(hù)措施主要有：①使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引入大地。②在將雷電流引入大地的時(shí)候俊量將雷電流分流，避免造成過(guò)電壓危害設(shè)備。③利用建筑物中的金屬部件以及鋼筋可以作為不規(guī)則的法拉第籠，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物中的設(shè)備是低壓電子邏輯系統(tǒng)、遙控等小功率信號(hào)電路的電器，則需要加裝專門(mén)的屏蔽網(wǎng)。④建筑物各點(diǎn)的電位均衡，避免由于電位差危害設(shè)備。⑤保證建筑物有良好的接地-2，避免雷擊建筑物時(shí)地電位抬高而損壞設(shè)備。

2.2 內(nèi)部防護(hù)措施 內(nèi)部防雷是指在建筑物內(nèi)部弱電設(shè)備對(duì)過(guò)電壓(雷電或電源系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓)的防護(hù)，在設(shè)備受到過(guò)電壓侵襲時(shí)，保護(hù)裝置能快速動(dòng)作泄放能量，從而保護(hù)設(shè)備免受損壞，可采用等電位聯(lián)接、屏蔽、保護(hù)隔離、合理布線和設(shè)置過(guò)電壓保護(hù)器等措施。內(nèi)部防雷分為電源防雷和信號(hào)防雷。

2.2.1 電源防雷系統(tǒng)主要是防止雷電波通過(guò)電源線路對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備造成危害。為避免高電壓經(jīng)過(guò)防雷器對(duì)地泄放后的殘壓或因更大的雷電流在擊毀防雷器后繼續(xù)毀壞后續(xù)設(shè)備，以及防止線纜遭受二次感應(yīng)，依照有關(guān)防雷工程試行草案，應(yīng)采取分級(jí)保護(hù)、逐級(jí)泄流的原則。一是在大樓電源的總進(jìn)線處安裝放電電流較大的一級(jí)電源防雷器；一是在重要樓層或重要設(shè)備電源的進(jìn)線處加裝二級(jí)或三級(jí)電源防雷器。為了確保遭受雷擊時(shí)，高電壓首先經(jīng)過(guò)一級(jí)電源防雷器，然后再經(jīng)過(guò)二級(jí)電源防雷器，一級(jí)電源防雷器和二級(jí)電源防雷器之間的距離要大于l0—15m。如果兩者間距不夠，可采用帶線圈的防雷箱，這樣可以避免二級(jí)電源防雷器首先遭受雷擊而損壞。

2.2.2 信號(hào)防雷系統(tǒng)由于雷電波在線路上能感應(yīng)出較高的瞬時(shí)沖擊能量，因此要求網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備能夠承受較高能量的瞬時(shí)沖擊，而目前大部分設(shè)備由于電子元器件的高度集成化而使耐過(guò)電壓、耐過(guò)電流水平下降，必須在網(wǎng)絡(luò)通信接口處加裝必要的防雷保護(hù)裝置以確保網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行防雷保護(hù)，選取適當(dāng)保護(hù)裝置非常重要，應(yīng)充分考慮防雷產(chǎn)品與通信系統(tǒng)匹配。對(duì)于信息系統(tǒng)，應(yīng)分為粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)。粗保護(hù)量級(jí)根據(jù)所屬保護(hù)區(qū)的級(jí)別確定，精細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來(lái)進(jìn)行確定。因?qū)θ蹼娫O(shè)備的雷電浪涌防護(hù)重視不夠，故而發(fā)生雷電浪涌損壞設(shè)備的故障。所以在完善弱電設(shè)備外部防護(hù)的同時(shí)，要加強(qiáng)弱電設(shè)備的內(nèi)部防護(hù)。①完善弱電外部雷電防護(hù)，將絕大部分雷電流直接引入地下泄散。②阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線引入的過(guò)電壓波。③限制鉗位被保護(hù)設(shè)備上浪涌過(guò)電壓過(guò)電流幅值在設(shè)備上可承受的范圍。④采用高吸收能量的分流設(shè)備(避雷器)將雷電過(guò)電壓(脈沖)能量分流泄人大地．分流(限幅)技術(shù)中采用的防護(hù)器品質(zhì)、性能的好壞是網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的關(guān)鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的避雷器或保護(hù)器至關(guān)重要。⑤采用短線技術(shù)。設(shè)備間的連接線盡可能短，以減少導(dǎo)線上的雷電感應(yīng)電壓幅值。⑥采用屏蔽方式。選用有屏蔽層的電纜，將減小雷電感應(yīng)電壓強(qiáng)度，但屏蔽層應(yīng)可靠接地。⑦采用隔離、絕緣來(lái)削弱雷電感應(yīng)電壓。天線的固定支架采用絕緣棒與避雷針支體隔離，電池極支架與避雷針體地板用絕緣子隔離。⑧人工隔離。如需弱電設(shè)備工作時(shí)，由人工合上電源開(kāi)關(guān)，插接網(wǎng)絡(luò)線路，否則，斷開(kāi)以上線路。⑨電壓抑制技術(shù)。對(duì)于無(wú)人職守設(shè)備和需不間斷與外界聯(lián)絡(luò)的設(shè)備，必須把雷電感應(yīng)電壓限制在設(shè)備承受的電壓以下，防止設(shè)備損壞。要使設(shè)備達(dá)到理想的防雷效果，必須根據(jù)設(shè)備的工作原理、工作條件、功率大小及阻抗高低來(lái)裝設(shè)相應(yīng)的防雷保護(hù)裝置。要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷系統(tǒng)都需要通過(guò)接地系統(tǒng)把雷電流泄人大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī)房接地系統(tǒng)做得不好，不但會(huì)引起設(shè)備故障，燒壞元器件，甚至還將危害工作人員的生命安全。另外防干擾的屏蔽問(wèn)題、防靜電的問(wèn)題都需要通過(guò)建立良好的接地系統(tǒng)來(lái)解決。

3 結(jié)束語(yǔ)

弱電設(shè)備防雷的誤區(qū)目前弱電設(shè)備的防雷國(guó)家還沒(méi)有出相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，很多設(shè)計(jì)還是套用強(qiáng)電的防雷接地規(guī)范，實(shí)際上弱電設(shè)備防的一般是感應(yīng)雷，接地電流相對(duì)較小，認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)對(duì)于弱電產(chǎn)品的防雷方案的選擇、工程造價(jià)的限制有重要的意義。