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淺析弱電設(shè)備的防雷措施
發(fā)布時(shí)間：2021-03-02 05:55:21 來源：蘇州三開電氣有限公司 【返回】
| 文章標(biāo)題：淺析弱電設(shè)備的防雷措施摘要：本文通過幾起雷電造成弱電設(shè)備損壞實(shí)例，對(duì)弱電設(shè)備的防雷措施的五個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行探討，指出采取正確、全面的防雷措施是保證電力設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：雷電弱電設(shè)備防雷措施 |
| 1雷電的形成 雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。在夏天，當(dāng)?shù)孛婧羝目諝馐軣岵粩嗟厣仙礁呖?，形成積雨云，在上升的過程，由于氣流的摩擦以及地球磁場的影響，云的不同部位聚集著大量的正電荷或負(fù)電荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應(yīng)，也會(huì)帶上與云底相反性的電荷。當(dāng)云層里的電荷越積越多，達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)把空氣擊穿，打開一條狹窄的通道強(qiáng)行放電，發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，這就是閃電，而閃電通道道上的高溫會(huì)使空氣急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強(qiáng)烈的沖擊波活動(dòng)形成了雷聲。由于雷電釋放的能量相當(dāng)大，它所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)給人們帶來了多種危害。2雷電的危害 廣西梧州市屬于雷雨多發(fā)地區(qū)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，雷雨日每年大約為97.5天。今年進(jìn)入雷雨季節(jié)以來，我局陸續(xù)發(fā)生過多起雷擊引起弱電設(shè)備損壞的事故?！ ∪谱冸娬竟饫w設(shè)備數(shù)據(jù)板232接口損壞，連接此接口的disa系統(tǒng)保護(hù)管理機(jī)接口損壞。原因是光纖傳輸設(shè)備的電源直接使用220v的站用電，而沒有任何隔離設(shè)備，容易受到雷電波的沖擊。 某公司局域網(wǎng)交換機(jī)損壞2個(gè)接口，連接該公司局域網(wǎng)交換機(jī)的電業(yè)局交換機(jī)也損壞了一個(gè)接口;該公司設(shè)計(jì)室網(wǎng)絡(luò)集線器及多臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡損壞，與工程公司及輸配電中心共用的網(wǎng)絡(luò)集線器損壞。原因是連接這兩個(gè)公司的網(wǎng)絡(luò)線都在室外，線路較長，且無防雷措施，容易受到感應(yīng)雷電的干擾?！ ⊥阶冸娬竟收箱洸ㄏ到y(tǒng)由于雷擊電話線燒壞modem接口，然后導(dǎo)致錄波用的計(jì)算機(jī)主板及數(shù)據(jù)采樣板損壞。3雷電的分類雷電通常分為:直擊雷、感應(yīng)雷及浪涌三種。3.1直擊雷 直擊雷是指雷云直接對(duì)大地某點(diǎn)發(fā)生的強(qiáng)烈放電。它可以直接擊中設(shè)備，如電力線，電話線等。雷電流便沿著導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，從而造成損壞。此時(shí)雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位。雷電擊中人體、建筑物或設(shè)備時(shí)，強(qiáng)大的雷電流轉(zhuǎn)變成熱能，導(dǎo)致人員傷亡、建筑物破壞,以及設(shè)備毀壞等。3.2感應(yīng)雷 感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí)，由于電磁感應(yīng)而在傳輸信號(hào)線路、埋地電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使連接在線路中電子設(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。感應(yīng)雷可分為以下兩類:3.2.1靜電感應(yīng)雷 帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場會(huì)在架空線路上感生出被電場束縛的正電荷。當(dāng)雷云對(duì)地放電或?qū)υ崎g放電時(shí)，云與大地間的電場消失（嚴(yán)格說是大大減弱），那么在線路上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛，電荷來不及立即流散，在電勢(shì)能的作用下，產(chǎn)生對(duì)地很高的靜電感應(yīng)過電壓，這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊，從而對(duì)電器設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響。3.2.2電磁感應(yīng)雷 雷擊發(fā)生在供電線路附近，或擊在避雷針上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場，此交變電磁場的能量將感應(yīng)于線路并終作用到設(shè)備上（由于避雷針的存在，建筑物上落雷機(jī)會(huì)反倒增加，內(nèi)部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會(huì)和程度一般來說是增加了），對(duì)用電設(shè)備造成危害。3.3浪涌 雷電浪涌是近年來由于微電子設(shè)備的不斷應(yīng)用而引起人們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。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，從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降，對(duì)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(hào)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(hào)線等途徑竄入微電子設(shè)備。我們就這電源浪涌和信號(hào)系統(tǒng)浪涌兩方面分別討論其對(duì)弱電設(shè)備的危害。3.3.1電源浪涌 電源浪涌并不僅源于雷擊，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電源浪涌。電網(wǎng)綿延千里，不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當(dāng)距你幾百公里的遠(yuǎn)方發(fā)生了雷擊時(shí)，雷擊浪涌通過電網(wǎng)線路傳輸，經(jīng)過變電站等衰減，到你的微電子設(shè)備時(shí)可能仍然有上千伏，這個(gè)高壓很短只有幾十到幾百個(gè)微秒，或者不足以燒毀微電子設(shè)備，但是對(duì)于微電子設(shè)備內(nèi)部的半導(dǎo)體元件卻有很大的損害，隨著這些損害的加深微電子設(shè)備也逐漸變的越來越不穩(wěn)定，或有可能造成的重要數(shù)據(jù)的丟失。3.3.2信號(hào)系統(tǒng)浪涌 信號(hào)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（如傳輸線）受到這些干擾信號(hào)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。4防雷技術(shù)中的五個(gè)環(huán)節(jié)雷電保護(hù)的整體概念《電網(wǎng)通信及自動(dòng)化防雷接地技術(shù)規(guī)程》中指出:防雷技術(shù)措施必須同時(shí)包括接地、均壓、屏蔽、限幅、隔離五個(gè)環(huán)節(jié)。以下就這五個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行理論探討。4.1接地 電子設(shè)備的系統(tǒng)工作接地是為了使電子設(shè)備以及與之相連的儀器儀表均能可靠運(yùn)行并保證測(cè)量和控制精度而設(shè)的接地。它分為邏輯接地、信號(hào)接地、保護(hù)接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地等?！ ≡谝粋€(gè)系統(tǒng)中安裝有大量的電子設(shè)備,這些設(shè)備分屬于不同的專系統(tǒng),由于這些設(shè)備工作頻率、抗干擾能力和功能等都不相同,對(duì)接地的要求也不同。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和施工中,電子設(shè)備的信號(hào)接地、邏輯接地、防靜電接地、屏蔽接地和保護(hù)接地,一般合用一個(gè)接地,其接地電阻不大于4ω;當(dāng)電子設(shè)備的接地與工頻交流接地、防雷接地合用一個(gè)接地時(shí)，其接地電阻不大于1ω。屏蔽接地如單獨(dú)設(shè)置,則接地電阻一般為300ω。對(duì)抗干擾能力差的設(shè)備,其接地應(yīng)與防雷接地分開,兩者相互距離宜在20m以內(nèi),對(duì)抗干擾能力較強(qiáng)的電子設(shè)備，兩者的距離可酌情減少,但不宜低于5m。當(dāng)電子設(shè)備接地和防雷接地采用共同接地裝置時(shí),兩者避免雷擊時(shí)遭受反擊和保證設(shè)備安全，應(yīng)采用埋地鎧裝電纜供電。電纜屏蔽層必須接地,為避免產(chǎn)生干擾電流,對(duì)信號(hào)電纜和1mhz及以下低頻電纜應(yīng)一點(diǎn)接地;對(duì)1mhz以上電纜,為保證屏蔽層為地電位,應(yīng)采用多點(diǎn)接地。4.2均壓 沿通信設(shè)備機(jī)房屋頂?shù)乃闹芊笤O(shè)均壓帶，并用兩根以上的引下線與圍繞通信設(shè)備機(jī)房敷設(shè)在房外的水平閉合接地帶相連，房外的水平閉合接地帶與通信設(shè)備接地網(wǎng)之間至少有兩根以上連接。這樣做的目的，是使所引下的雷電流發(fā)散均勻，減少可能出現(xiàn)的感應(yīng)過電壓。4.3屏蔽 屏蔽防雷措施目的是阻擋空間電磁波感應(yīng)、過電壓以及磁場能量侵入被保護(hù)的通信設(shè)備，起到抑制、消除電磁場的干擾和危害。建筑通信機(jī)房時(shí)，房屋的六面應(yīng)敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng);進(jìn)出機(jī)房的電力線、信號(hào)線如無屏蔽層，從室外引入前必須穿管埋地;架空音頻電纜的牽引鋼絲兩端應(yīng)進(jìn)行接地，限度衰減從各種導(dǎo)線上引入雷電高電壓，以減少雷電電磁干擾。4.4限幅 對(duì)通信的交、直流電源引線和信號(hào)部分引線應(yīng)裝防雷器件以限制雷電幅值。 4.4.1電源防雷，根據(jù)機(jī)房建設(shè)的要求，配電系統(tǒng)電源防雷應(yīng)采用三級(jí)防護(hù)，由于避雷器生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)思想各不相同，相應(yīng)其避雷器的性能特點(diǎn)也不盡一致。級(jí)保護(hù)產(chǎn)品一般安裝在建筑物輸入電源總配電室配電柜上，或樓內(nèi)單位輸入電源的主配電盤上。主要用于保護(hù)整幢建筑物用電設(shè)備或單位的主要用電設(shè)備。第二級(jí)保護(hù)主要安裝在機(jī)房配電柜上，保護(hù)機(jī)房內(nèi)ups機(jī)房空調(diào)、照明等用電設(shè)備。第三級(jí)保護(hù)主要安裝于各個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備的電源配線端，用于保護(hù)終的設(shè)備。通過電源防雷的三級(jí)保護(hù)，可以消除從電源回路進(jìn)入的各種電源浪涌的沖擊?！ ?.4.2信號(hào)系統(tǒng)防雷，信號(hào)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（如傳輸線）受到這些干擾信號(hào)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，信號(hào)系統(tǒng)的接口種類繁多，應(yīng)根據(jù)其不同的特點(diǎn)，選擇不同的防雷保安設(shè)備以限制進(jìn)入設(shè)備接口信號(hào)幅值不超過設(shè)備安全運(yùn)行值。4.5隔離 由自動(dòng)化裝置構(gòu)成控制系統(tǒng)中必須妥善解決好接口信號(hào)的隔離，抑制傳輸過程中產(chǎn)生的各種干擾，才能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。電源部分可以安裝交流電源隔離變壓器;對(duì)于數(shù)字輸入信號(hào)，大部分都利用光電隔離器，也有一些使用脈沖變壓器隔離和運(yùn)算放大器隔離;對(duì)于數(shù)字輸出信號(hào)也是主要采用光電隔離器。對(duì)于模擬量輸入信號(hào)，可采用安裝音頻隔離變壓器、光隔離器等進(jìn)行隔離。對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口，可以采用專用的網(wǎng)絡(luò)防雷器，距離較遠(yuǎn)時(shí)可采用光纖進(jìn)行傳輸。5弱電設(shè)備防雷電的具體措施5.1變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的防雷 主要考慮在遠(yuǎn)程通訊的232口、485口及音頻口加裝光電隔離器。各通訊口的屏蔽接地采用串接電容器再接地的方式，以防止雷電通過接地串入通訊網(wǎng)。5.2計(jì)算機(jī)設(shè)備的防雷 按規(guī)程要求改善機(jī)房的接地系統(tǒng)及屏蔽系統(tǒng)。各部門的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及交換機(jī)改用在線式的ups，并加裝浪涌電源保護(hù)器。網(wǎng)絡(luò)連接中，戶外連接線方式改為光纖傳輸方式，條件不允許的，可以在網(wǎng)絡(luò)線的兩端各加裝一個(gè)網(wǎng)絡(luò)防雷器。變電站故障錄波系統(tǒng)的電腦主機(jī)電源改以直流電源為主，交流電源為備用電源，錄波打印機(jī)電源采用直接使用交流站用電源。在交流電源上加裝浪涌電源保護(hù)器。錄波數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳modem電話口可以加裝音頻隔離變壓器來防止雷擊。6結(jié)束語 雷電危害是有目共睹的，利用具體化措施我們有效地降低了雷害。只有采取正確、全面的防雷措施才是保證弱電設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵?！騾⒖嘉墨I(xiàn)《電網(wǎng)通信及自動(dòng)化防雷接地技術(shù)規(guī)程》《高層建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》《接地技術(shù)與接地裝置》作者簡介劉江洪:助理工程師，從事電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng),計(jì)算機(jī)維護(hù)調(diào)試工作。劉琛琨:助理工程師，從事電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)維護(hù)調(diào)試工作。 |
