文│中石化中原石油勘探局工程建設(shè)總公司 李 軍

智能化系統(tǒng)防雷措施

文│中石化中原石油勘探局工程建設(shè)總公司 李 軍

隨著智能化系統(tǒng)在住宅小區(qū)及企事業(yè)單位中的廣泛應(yīng)用，大量高精度富含CMOS集成元件的設(shè)備進(jìn)入百姓生活。這些設(shè)備耐過(guò)電壓和耐過(guò)電流能力極低，無(wú)法保證在特定的空間里遭受雷擊還能正常運(yùn)行；并且各系統(tǒng)多包含大量的電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這些電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常耐電壓等級(jí)低，抗干擾能力差，最怕遭遇雷擊，一旦遭遇雷擊，直接影響到該區(qū)居民的安全及企事業(yè)單位工作的正常進(jìn)行。因此采用具有可靠性避雷措施至關(guān)重要。本文簡(jiǎn)要論述一套完整而易于操作的防雷系統(tǒng)及其運(yùn)行維護(hù)注意要點(diǎn)供參考。

1 雷電波入侵的常見(jiàn)途徑

1.1 雷電直接擊中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)物理線路

（1）落雷點(diǎn)為電源高電壓側(cè)。雷電沿供電線路侵入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供電部分，產(chǎn)生過(guò)電流與過(guò)電壓，造成網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的UPS電源損壞、斷電，致使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。

（2）雷電直擊網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信的天線，沿饋線進(jìn)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，造成通信接口、接收系統(tǒng)、室內(nèi)單元、路由器等網(wǎng)絡(luò)主要通信設(shè)備損壞。

（3）雷擊網(wǎng)絡(luò)通信有線線路（如光纜、DDN、幀中繼、x25專線、電話線），產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力、猛烈的沖擊波和熾熱的高溫使通信線路損壞；過(guò)電壓和過(guò)電流沿通信有線線路侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，造成路由器、交換機(jī)及前端設(shè)備的損壞。

1.2 感應(yīng)過(guò)電壓

1.2.1 回路感應(yīng)過(guò)電壓

由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在建筑物內(nèi)大量布設(shè)各種導(dǎo)體線路(如電源線、數(shù)據(jù)通信線、天饋線），導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，在建筑物內(nèi)部的不同空間位置上構(gòu)成許多回路。當(dāng)建筑物遭雷擊或鄰近地區(qū)雷電放電時(shí)，將在建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生脈沖暫態(tài)磁場(chǎng)，這種快速變化的磁場(chǎng)交叉連接這些回路后，將在回路中感應(yīng)出暫態(tài)過(guò)電壓，危及與此回路相連接的電子設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)過(guò)電壓又分為靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)。

靜電感應(yīng)主要是指架空線路位于雷擊點(diǎn)附近，由雷云團(tuán)在先導(dǎo)通道中充滿電荷，對(duì)架空線產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用累積大量相反電荷，當(dāng)雷云主放電開(kāi)始，雷云中電荷迅速中和，從而使架空線上原先被束縛的電荷迅速釋放，形成暫態(tài)過(guò)電壓波。這種波以接近光速向架空線兩側(cè)傳播，侵入線路兩端連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將其損壞。

電磁感應(yīng)則是當(dāng)雷電直接擊在避雷針避雷帶上時(shí)，由于雷電流幅值大，波頭陡度高，會(huì)在雷電流的通道附近產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的瞬變磁場(chǎng)。強(qiáng)大的磁場(chǎng)將直接在電源線或網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)出過(guò)電壓，侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，損壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。高強(qiáng)度（30kA雷電流）雷電放電可以對(duì)距離雷擊點(diǎn)1km范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，甚至造成系統(tǒng)設(shè)備損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電磁感應(yīng)雷擊事故占計(jì)算機(jī)雷擊事故的70%。

1.2.2 耦合與轉(zhuǎn)移過(guò)電壓

雷擊引起的暫態(tài)高電壓或過(guò)電壓常常會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線路耦合或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，造成設(shè)備的損壞。

1.3 雷擊地電位抬高入侵

建筑物在遭受直接雷擊時(shí)，雷電流將沿建筑物防雷系統(tǒng)中引下線和接地體入地，在此過(guò)程中，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電壓，如果引下線與周圍網(wǎng)絡(luò)設(shè)備絕緣距離不夠且設(shè)備與避雷系統(tǒng)不共地，將在兩者之間出現(xiàn)很高的電壓差，并會(huì)發(fā)生放電擊穿，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，甚至威脅人身安全。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抗干擾能力分析

計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由大規(guī)模集成電路組成，抗干擾能力弱，雖采取了許多抗干擾措施，對(duì)低能量干擾比較有效，但對(duì)雷電電磁脈沖生成的過(guò)電壓和過(guò)電流的抗干擾比較薄弱，對(duì)浪涌或雷電磁脈沖特別敏感，僅十幾伏的電壓就可通過(guò)電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸線等途徑毀壞計(jì)算機(jī)主板、RS232 口、多功能卡、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

3 防雷措施

3.1 控制中心

（1）控制中心機(jī)房所在建筑物總電源安裝三相電涌保護(hù)器，如REP-D380B7C，通流容量60kA，帶雷擊計(jì)數(shù)器；控制中心機(jī)房總開(kāi)關(guān)安裝三相電涌保護(hù)器，如REPD380B7B，通流容量40kA；UPS電源前端安裝UPS專用電涌保護(hù)器，如REPD220UPSD，功率≤7kVA，串聯(lián)，帶LC濾波。

（2）各部分網(wǎng)絡(luò)端口采用電腦網(wǎng)絡(luò)避雷器，如REP-X06-RJ45-E100，用于網(wǎng)絡(luò)線路防雷。

（3）交換機(jī)柜安裝單相交流電源避雷器（串聯(lián)，通流容量20kVA），如REPD220B3A。

（4）接地處理：所有避雷器均利用其現(xiàn)有接地設(shè)施，不再加地網(wǎng)（依抽樣檢測(cè)地阻結(jié)果，接地電阻均可達(dá)到要求）。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)的綜合防雷設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境因素、雷電活動(dòng)規(guī)律、系統(tǒng)設(shè)備的重要性、發(fā)生雷災(zāi)后果的嚴(yán)重程度，分別采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

（1）在進(jìn)行綜合防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、多重保護(hù)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、定期檢測(cè)、隨機(jī)維護(hù)的原則，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及維護(hù)。

（2）監(jiān)控綜合防雷系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、啟用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)，必須堅(jiān)持預(yù)防為主，安全第一的指導(dǎo)方針。

（3）監(jiān)控綜合防雷系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級(jí)和雷電防護(hù)區(qū)的設(shè)備放置，采用相應(yīng)的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

攝像頭：?jiǎn)位芈?、布線較近攝像頭視頻線路采用視頻信號(hào)避雷器，如REP-GVD；采用編碼控制方式、布線較遠(yuǎn)攝像頭采用控制線路避雷器，如REP-X04-ZX；攝像槍電源線路均安裝攝像槍專用電源避雷器，如GVD-220VAC或GVD-12VDC；對(duì)于12V電壓取電較遠(yuǎn)的攝像槍，安裝如GVD-12VDC；對(duì)于12V電壓取電較近（不超出5m）的攝像頭，安裝如GVD-220VAC。

道閘LED電子顯示屏：每個(gè)崗?fù)た傠娫刺幇惭b單相交流電源避雷器一個(gè)，如REPD220B3；每個(gè)道閘安裝一個(gè)模塊式串聯(lián)避雷器，如REP-D116；每臺(tái)電腦中心連接的5類線均安裝一個(gè)電腦網(wǎng)絡(luò)避雷器，如REPX06-RJ45-E100；每個(gè)LED顯示屏安裝一個(gè)單相串聯(lián)避雷器，如REP-D220B3。

3.3 門禁一卡通系統(tǒng)防雷方案

（1）門禁讀卡機(jī)：讀卡機(jī)系統(tǒng)的門禁和主機(jī)電源線路安裝通流量為10kA單相電源避雷器，如REP-D116；門口機(jī)和主機(jī)的通信線路兩端安裝通信線路避雷器，如REP-X04-ZX2。

（2）無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)：對(duì)講機(jī)天線安裝同軸線路避雷器，如REP-G400。

（3）有線對(duì)講系統(tǒng)：有線對(duì)講系統(tǒng)安裝音頻線路避雷器，如REP-X04-AU，只在對(duì)講主機(jī)一端安裝避雷器。

4 運(yùn)行維護(hù)

（1）避雷器安裝之后，應(yīng)檢查所有接線是否正確安裝，然后運(yùn)行測(cè)試，看系統(tǒng)和設(shè)備是否正常工作， 有無(wú)異常情況，如有，應(yīng)及時(shí)檢查，直至整個(gè)系統(tǒng)均正常運(yùn)作。

（2）每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無(wú)銹蝕、接地體附近地面有無(wú)異常，必要時(shí)應(yīng)挖開(kāi)地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。

（3）接地網(wǎng)的接地電阻每年進(jìn)行一次測(cè)量。

（4）每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對(duì)運(yùn)行中的避雷器進(jìn)行一次檢測(cè)，如檢測(cè)發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理；雷雨季節(jié)中要加強(qiáng)外觀巡視，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)采取措施。