一、防制雷害的幾種方法
防雷是一個很復(fù)雜的問題,不可能依靠一、二種先進的防雷設(shè)備和防雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應(yīng)過電壓的影響,必須針對雷害入侵途徑,對各類可能產(chǎn)生雷擊的因素進行排除,采用綜合防治——接閃、均壓、屏蔽、接地、分流(保護),才能將雷害減少到最低限度。
1、接 閃
接閃裝置就是我們常說的避雷針、避雷帶、避雷線或避雷網(wǎng),接閃就是讓在一定程度范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電放電不能任意地選擇放電通道,而只能按照人們事先設(shè)計的防雷系統(tǒng)的規(guī)定通道,將雷電能量泄放到大地中去。
2、均 壓
接閃裝置在接閃雷電時,引下線立即產(chǎn)生高電位,會對防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò),并使其電位升高,進而對人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險,最簡單的辦法是采用均壓環(huán),將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來,一直到接地裝置。室內(nèi)的金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備,如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體,特別是接閃裝置的距離達不到規(guī)定的安全要求時,則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進行等電位連接。這樣在閃電電流通過時,室內(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個“等電位島”,保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差,不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。
為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差,就特別需要實行等電位連接,電源線、信號線、金屬管道等都要通過過壓保護器進行等電位連接,各個內(nèi)層保護區(qū)的界面處同樣要依此進行局部等電位連接,并最后與等電位連接母排相連。
3、屏 蔽
屏蔽就是利用金屬網(wǎng)、箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護的對象包圍起來,使雷電電磁脈沖波入侵的通道全部截斷。所有的屏蔽套、殼等均需要接地。
屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設(shè)備影響的最有效方法。
4、接 地
接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地,而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對被保護物體產(chǎn)生破壞作用,良好的接地才能有效地泄放雷電能量,降低引下線上的電壓,避免發(fā)生反擊。
過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨接地,目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。90年代以前,部隊的通信導(dǎo)航裝備以電子管器件為主,采用模擬通信方式,模擬通信對干擾特別敏感,為了抗干擾,所以都采取電源與通信接地分開的辦法?,F(xiàn)在,防雷工程領(lǐng)域不提倡單獨接地。在IEC標準和ITU相關(guān)標準中都不提倡單獨接地,美國標準IEEEStd1100-1992更尖銳地指出:不建議采用任何一種所謂分開的、獨立的、計算機的、電子的或其它這類不正確的大地接地體作為設(shè)備接地導(dǎo)體的一個連接點。防雷接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié),也是防雷安裝驗收規(guī)范中最基本的安全要求。接地不好,所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。
5、分流(保護)
這是現(xiàn)代防雷技術(shù)迅猛發(fā)展的重點,是保護各種電子設(shè)備或電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵措施。
所謂分流就是在一切從室外來的導(dǎo)體(包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電話線或天饋線等信號線)與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)一種適當?shù)谋芾灼鱏PD,當直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些導(dǎo)線進入室內(nèi)或設(shè)備時,避雷器的電阻突然降到低值,近于短路狀態(tài),雷電電流就由此處分流入地了。雷電流在分流之后,仍會有少部份沿導(dǎo)線進入設(shè)備,這對于一些不耐高壓的微電子設(shè)備來說是很危險的,所以對于這類設(shè)備在導(dǎo)線進入機殼前,應(yīng)進行多級分流(即不少于三級防雷保護)。
現(xiàn)在避雷器的研究與發(fā)展,也超出了分流的范圍。有些避雷器可直接串聯(lián)在信號線或天線的饋線上,它們能讓有用信號順暢通過,而對雷電過壓波進行阻隔。
采用分流這一防雷措施時,應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇,因為附加設(shè)施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。比如信號避雷器的接入應(yīng)不影響系統(tǒng)的傳輸速率;天饋避雷器在通帶內(nèi)的損耗要盡量??;若使用在定向設(shè)備上,不能導(dǎo)致定位誤差。
6、躲 避
在建筑物基建選址時,就應(yīng)該躲開多雷區(qū)或易遭雷擊的地點,以免日后增大防雷工程的開支和費用。
當雷電發(fā)生時,關(guān)閉設(shè)備,拔掉電源插頭。
網(wǎng)絡(luò)機房防雷設(shè)計方案
目前,隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速發(fā)展,計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對雷擊的防護要求越來越高,由于對雷擊的防護措施不力或存在認識上的偏差,往往起不到應(yīng)有的防護效果,機房遭受到雷擊頻繁發(fā)生。特別是在雷雨季節(jié),計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一些電子電氣設(shè)備受到雷擊的干擾,有些遭雷擊而燒毀,造成直接經(jīng)濟損失。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷防護要引起足夠重視,做到有備無患,對防雷設(shè)施進行整改,做好整體防護措施,才能更好地維護機房的安全運行。
二、防止雷害的解決方案
1. 建筑物直擊雷防護
按照國家標準 GB 50057-94 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的要求,重要計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房所在大樓為第二類或第三類防雷建筑物,一般都按要求建設(shè)有防雷設(shè)施,如大樓天面的避雷網(wǎng) ( 帶 ) 、避雷針或混合組成的接閃器等,這些接閃器通過大樓立柱基礎(chǔ)的主鋼筋,將強大的雷電流引入大地,形成較好的建筑物防雷設(shè)施。計算機系統(tǒng)設(shè)置在建筑物內(nèi),受建筑物防雷系統(tǒng)保護,直擊雷直接擊中計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可能性就非常小,因此通常不必再安裝防護直擊雷的設(shè)備。
2. 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)感應(yīng)雷防護
感應(yīng)雷由靜電感應(yīng)產(chǎn)生,也可由電磁感應(yīng)產(chǎn)生,形成感應(yīng)雷電壓的機率很高,對建筑物內(nèi)的低壓電子設(shè)備造成較大的威脅,計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷工作重點是防止感應(yīng)雷入侵。入侵計算機系統(tǒng)的雷電過電壓過電流主要有以下三個途徑:
(1)由交流電源供電線路入侵
計算機系統(tǒng)的電源由室外架空電力線路輸入室內(nèi),架空電力線路可能遭受直擊雷和感應(yīng)雷;直擊雷擊中高壓電力線路,經(jīng)過變壓器耦合到 380V 低壓側(cè),入侵計算機供電設(shè)備;另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應(yīng)出雷電過電壓。在 220V 電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平均可達 10000V ,對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可造成毀滅性打擊。
(2)由計算機通信線路入侵
由計算機通信線路入侵分為三種情況。
情況一:當?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r,強雷電壓將鄰近土壤擊穿,雷電流直接入侵到電纜外皮,進而擊穿外皮,使高壓入侵線路。
情況二:雷云對地面放電時,在線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓,擊壞與線路相連的電氣設(shè)備,通過設(shè)備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播,涉及面廣,危害范圍大。
情況三:若通過一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時,當某一導(dǎo)線被雷電擊中時,會在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓,擊壞低壓電子設(shè)備。
(3) 地電位反擊電壓通過接地體入侵
雷擊時強大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄入大地,在接地體附近放射型的電位分布,若有連接電子設(shè)備的其它接地體靠近時,即產(chǎn)生高壓地電位反擊,入侵電壓可高達數(shù)萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強大的雷電流通過引下線入地,在附近空間產(chǎn)生強大的電磁場變化,會在相鄰的導(dǎo)線(包括電源線和信號線)上感應(yīng)出雷電過電壓,因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護計算機系統(tǒng),反而可能引入了雷電流。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電路芯片耐壓能力很弱,通常在 100V 以下,因此必須建立多層次的計算機防雷保護系統(tǒng),層層防護,確保計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。
3. 解決方案
(1)對于雷電磁場的影響,主要是直擊雷擊中機房大樓時,雷電流在建筑物的內(nèi)部分布直接影響到計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備,特別是對電磁干擾敏感的計算機及網(wǎng)絡(luò)通信終端設(shè)備。合理選擇機房的位置及機房內(nèi)設(shè)備的合理布局可有效的減少雷害。
(2)在供電系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的接口處安裝電涌保護器 SPD ,并對出入機房纜線采取屏蔽、接地,實現(xiàn)等電位連接等措施,可有效減少雷擊過電壓對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的侵害。
(3)機房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響,合格的地網(wǎng)是有效防雷的關(guān)鍵。機房的聯(lián)合地網(wǎng)通常由機房建筑物基礎(chǔ)(含地樁)、環(huán)形接地(體)裝置、工作(電力變壓器)地網(wǎng)等組成。對于敏感的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的防雷,接地系統(tǒng)的良好與否,直接關(guān)系到防雷的效果和質(zhì)量。如果地網(wǎng)不合要求,應(yīng)改善地網(wǎng)條件,適當擴大地網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結(jié)構(gòu),使雷電流盡快地泄放,縮短雷電流引起的高過電壓的保持時間,以達到防雷要求。
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