杜樸銀 王靈芝

摘要：在電力系統(tǒng)中，對于強(qiáng)電設(shè)備的防雷措施比較完善，經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，但是對于弱電設(shè)備（如通訊設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、弱電電源設(shè)備等）的防雷卻顯得很薄弱，每年各種弱電設(shè)備因雷擊而遭受破壞的事例屢見不鮮。隨著電力系統(tǒng)現(xiàn)代化、信息化進(jìn)程的發(fā)展，弱電系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中已占據(jù)舉足輕重的地位，因此如何保護(hù)弱電系統(tǒng)免遭損害也越來越引起了各方面的高度重視，本文就此作一初步的探討。

關(guān)鍵詞：弱電設(shè)備、原因、防護(hù)措施。

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設(shè)備的使用及聯(lián)網(wǎng)，使安裝在弱電系統(tǒng)中的設(shè)備，經(jīng)受著電源質(zhì)量不良（如電源諧波放大、開關(guān)電磁脈沖）、直擊雷、感應(yīng)雷、工業(yè)操作瞬間過電壓、零電位飄移等浪涌和過電壓的侵襲，經(jīng)常會(huì)受到各種過電壓、過電流的危害。由于一些電子設(shè)備工作電壓僅幾伏，傳遞信息電流也很小，對外界的干擾極其敏感，而雷電的電壓可高達(dá)數(shù)100萬V，瞬間電流可高達(dá)數(shù)10萬A，因此，具有極大的破壞性。避雷針能防止直接雷擊，但不能阻止感應(yīng)雷擊過電壓、操作過電壓、零電位飄移過電壓以及因這些過電壓在泄放電流時(shí)在其周圍所產(chǎn)生的很強(qiáng)的感應(yīng)電壓，而這些過電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?。雷電造成的危害是無孔不入的。尤其對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的危害更大。據(jù)研究當(dāng)磁場強(qiáng)度Bm≥0．07×10－4 T時(shí)，無屏蔽的計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)生暫時(shí)性失效或誤動(dòng)作；當(dāng)Bm≥2．4×10－4 T時(shí)，計(jì)算機(jī)元件會(huì)發(fā)生永久性損壞。而雷電電流周圍出現(xiàn)的瞬變電磁場強(qiáng)度往往超過2．4×10－4 T。因此，有效地防止雷電對弱電系統(tǒng)設(shè)備所產(chǎn)生的危害，是保證弱電系統(tǒng)設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。

1弱電設(shè)備雷電危害的主要原因分析

雷電會(huì)導(dǎo)致多種不同形式的危害，沒有任何一種辦法可以全面防止雷電的危害，通過各種有效的辦法可將雷害的程度降到最低，在多年的實(shí)際中人們對直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷的認(rèn)識比較高，防護(hù)也相對完善，但對雷電浪涌的防護(hù)意識和防護(hù)措施相對比較薄弱，以上所列的四次典型的雷擊弱電設(shè)備的情況就是對弱電防雷考慮不夠造成的。其主要的雷電形式及雷害情況有以下幾種情況：

(1)雷電浪涌是近年來由于微電子的不斷使用引起人們極大重視的一種雷電危害形式，同時(shí)其防護(hù)方式也不斷完善。最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化(VLSI芯片)，從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電(包括感應(yīng)雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信號來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄人電腦設(shè)備。美國GE公司測定一般家庭、飯店、公寓等低壓配電線(110V)在10000h(約一年零兩個(gè)月)內(nèi)在線間發(fā)生的超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次數(shù)達(dá)到800余次，其中超過1000V的就有300余次。這樣的浪涌電壓完全有可能一次性將電子設(shè)備損壞。信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如電話線)受到這些干擾信號的影響，會(huì)使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。排除這些干擾將會(huì)改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況。

(2)直擊雷是指雷電直接擊在建筑物構(gòu)架、動(dòng)植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。

(3)感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時(shí)，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒有直接雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。

2.弱電設(shè)備防雷措施

按照防護(hù)范圍可將弱電設(shè)備的防雷措施分為兩類，外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)。外部防護(hù)是指對安裝弱電設(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、比較常見，相對來說比較完善。內(nèi)部防護(hù)是指在建筑物內(nèi)部弱電設(shè)備對過電壓(雷電或電源系統(tǒng)內(nèi)部過電壓)的防護(hù)，其措施有：等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、保護(hù)隔離、合理布線和設(shè)置過電壓保護(hù)器等措施，這種措施相對來說是比較新的辦法，也不夠完善，下邊對弱電設(shè)備防雷進(jìn)行探討，主要對雷電浪涌及地電位差的防護(hù)提出一些自己的看法。

2.1弱電設(shè)備的外部防護(hù)

弱電設(shè)備的外部防護(hù)首先是使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引人大地；其次是在將雷電流引人大地的時(shí)候盡量將雷電流分流，避免造成過電壓危害設(shè)備；第三是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、小功率信號電路的電器，則需要加裝專門的屏蔽網(wǎng)，在整個(gè)屋面組成不大于5m－5m，6m－4m的網(wǎng)格，所有均壓環(huán)采用避雷帶等電位連接；第四是建筑物各點(diǎn)的電位均衡，避免由于電位差危害設(shè)備；第五是保障建筑物有良好的接地，降低雷擊建筑物時(shí)接點(diǎn)電位損壞設(shè)備。

2.2弱電設(shè)備的內(nèi)部保護(hù)

從EMC(電磁兼容)的觀點(diǎn)來看，防雷保護(hù)由外到內(nèi)應(yīng)劃分為多級保護(hù)區(qū)。最外層為0級，是直接雷擊區(qū)域，危險(xiǎn)性最高，主要是由外部(建筑)防雷系統(tǒng)保護(hù)，越往里則危險(xiǎn)程度越低。保護(hù)區(qū)的界面劃分主要通過防雷系統(tǒng)、鋼筋混凝土及金屬管道等構(gòu)成的屏蔽層而形成，從0級保護(hù)區(qū)到最內(nèi)層保護(hù)區(qū)，必須實(shí)行分層多級保護(hù)，從而將過電壓降到設(shè)備能承受的水平。一般而言，雷電流經(jīng)傳統(tǒng)避雷裝置后約有50％是直接泄人大地，還有50％將平均流人各電氣通道(如電源線，信號線和金屬管道等)。

隨著電腦通信設(shè)備的大規(guī)模使用，雷電以及操作瞬間過電壓造成的危害越來越嚴(yán)重。以往的防護(hù)體系已不能滿足電腦通信網(wǎng)絡(luò)安全的要求。應(yīng)從單純一維防護(hù)轉(zhuǎn)為三維防護(hù)，包括：防直擊雷，防感應(yīng)雷電波侵入，防雷電電磁感應(yīng)，防地電位反擊以及操作瞬間過電壓影響等多方面作系統(tǒng)綜合考慮。

多級分級(類)保護(hù)原則：即根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能及不同受保護(hù)程度和所屬保護(hù)層確定保護(hù)要點(diǎn)作分類保護(hù)；根據(jù)雷電和操作瞬間過電壓危害的可能通道從電源線到數(shù)據(jù)通信線路都應(yīng)做多級層保護(hù)。

2.2.1 電源部分防護(hù)

弱電設(shè)備的電源雷電侵害主要是通過線路侵入。高壓部分有專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把對地的電壓限制到小于6000V(1EEEEC62.41)，而線對線則無法控制。所以，對380V低壓線路應(yīng)進(jìn)行過電壓保護(hù)，按國家規(guī)范應(yīng)有三部分：建議在高壓變壓器后端到二次低壓設(shè)備的總配電盤間的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加避雷器或保護(hù)器，作一級保護(hù)；在二次低壓設(shè)備的總配電盤至二次低壓設(shè)備的配電箱間電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加裝避雷器保護(hù)器，作二級保護(hù)；在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對地加裝避雷器或保護(hù)器，作為三級保護(hù)。

目的是用分流(限幅)技術(shù)即采用高吸收能量的分流設(shè)備(避雷器)將雷電過電壓(脈沖)能量分流泄人大地，達(dá)到保護(hù)目的，所以，分流(限幅)技術(shù)中采用防護(hù)器的品質(zhì)、性能的好壞是直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)保護(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。、

2.2.2 信號部分保護(hù)

對于信息系統(tǒng)，應(yīng)分為粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)。粗保護(hù)量級根據(jù)所屬保護(hù)區(qū)的級別確定，精細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來進(jìn)行確定。

2.2.3 接地處理

一定要求有一個(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，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題，防靜電的問題都需要通過建立良好的接地系統(tǒng)來解決。

3 結(jié) 論

弱電設(shè)備的防雷問題是一個(gè)綜合性的工作，尤其是弱電設(shè)備的雷電浪涌防護(hù)還重視不夠，也常常由其而引起設(shè)備的損壞，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)，建議加強(qiáng)以下幾方面的工作:

(1)首先要完善弱電外部雷電防護(hù)，將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散。 (2)其次要阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓波。

(3)第三限制鉗位被保護(hù)設(shè)備上浪涌過壓過流幅值在設(shè)備可承受的范圍。

這三道防線，相互配合，各行其責(zé)，缺一不可。

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