談智能化系統(tǒng)的感應(yīng)雷防護(hù)

潘宇聰

（廣東省計(jì)算中心,廣東 廣州 510033）

1.引言

智能建筑是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及信息技術(shù)等系統(tǒng)集成的現(xiàn)代化建筑，建筑物內(nèi)微電子設(shè)備采用最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為用戶提供信息服務(wù)。這些微電子設(shè)備普遍存在著絕緣程度低，對(duì)過壓耐受能力差的致命弱點(diǎn)，一旦遭雷電干擾，輕則造成系統(tǒng)運(yùn)行失靈，重則造成永久性損壞。

雷電電磁脈沖已進(jìn)入新的防雷理論，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將雷電電磁脈沖的防護(hù)作為標(biāo)準(zhǔn)推薦各國(guó)使用。我國(guó)于94年制定的建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范也首次把防雷電波侵入的措施作為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

雷電是一種自然現(xiàn)象，它的巨大能量眾所周知。幾個(gè)世紀(jì)來，人類對(duì)雷擊的破壞性的研究、探索和采取預(yù)防的措施，已經(jīng)有了一套比較成熟的理論。雷電具有兩大特點(diǎn)，一是幅值大，二是持續(xù)時(shí)間短。由雷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是一瞬變的電磁場(chǎng)，這一瞬變磁場(chǎng)的輻射對(duì)在一定范圍內(nèi)的微電子設(shè)備造成干擾，又因瞬變磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)對(duì)電壓與雷電流的大小及變化速率成正比，并與雷擊處的距離成反比，同時(shí)雷電流極大的幅值和陡度，其感應(yīng)電壓可達(dá)相當(dāng)高的幅值，是對(duì)微電子設(shè)備安全運(yùn)行的最大威脅，其也可沿著傳輸線、供電線侵入、干擾甚至損壞設(shè)備。

一般說來，保護(hù)建筑物及建筑物內(nèi)部設(shè)備不受雷電損害的根本辦法，就是使建筑物具有一套完善的防雷設(shè)施，包括對(duì)直擊雷、側(cè)擊雷和感應(yīng)雷的防護(hù)三大部分。直擊雷、側(cè)擊雷防護(hù)設(shè)施主要是保護(hù)建筑物本身不受雷電損害，將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散，以及減弱雷擊時(shí)巨大的雷電流沿著建筑物泄入大地時(shí)對(duì)建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生的各種影響；感應(yīng)雷防護(hù)措施是限制、阻塞雷電脈沖沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線進(jìn)入設(shè)備，從而保護(hù)建筑物內(nèi)各類電器設(shè)備的安全。目前，我國(guó)各種建筑、設(shè)施大多數(shù)仍在使用傳統(tǒng)的避雷針防雷。用避雷針防止直接雷擊實(shí)踐證明是經(jīng)濟(jì)和有效的。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設(shè)備的使用和聯(lián)網(wǎng)，避雷針對(duì)這些電子設(shè)備的保護(hù)卻顯得無能為力。避雷針不能阻止感應(yīng)雷擊過電壓、操作過電壓以及雷電波入侵過電壓，而這類過電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?。基于這種情況，現(xiàn)對(duì)感應(yīng)雷的防護(hù)措施進(jìn)行描述：

2.電源防雷

弱電設(shè)備的電源雷電侵害主要是通過低壓線路侵入。我國(guó)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》提出：在電氣接地裝置與防雷的接地裝置共用或相連的情況下，當(dāng)?shù)蛪弘娫淳€路用全長(zhǎng)電纜或架空線換電纜引入時(shí)，宜在電源引入的總配電柜處裝設(shè)過電壓保護(hù)器。但隨著科技的不斷發(fā)展及人們對(duì)雷電危害認(rèn)識(shí)的不斷提高，建筑物的電源總進(jìn)線處都相應(yīng)設(shè)置了浪涌保護(hù)，浪涌保護(hù)可采用三極保護(hù)的概念，三級(jí)相互配合，充分發(fā)揮各級(jí)器件的優(yōu)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)整體性能。第一級(jí)保護(hù)對(duì)于直接雷擊電流進(jìn)行泄放，或者當(dāng)電源傳輸線路遭受直接雷擊時(shí)傳導(dǎo)的巨大能量進(jìn)行泄放，對(duì)于有可能發(fā)生直接雷擊的地方，必須進(jìn)行CLASS-I的防雷。第二級(jí)保護(hù)是針對(duì)前級(jí)防雷器的殘余電壓以及區(qū)內(nèi)感應(yīng)雷擊的防護(hù)，對(duì)于前級(jí)發(fā)生較大雷擊能量吸收時(shí)，仍有一部分對(duì)設(shè)備或第三級(jí)防雷器而言是相當(dāng)巨大的能量會(huì)傳導(dǎo)過來，需要第二級(jí)防雷器進(jìn)一步吸收。同時(shí)，經(jīng)過第一級(jí)防雷器的傳輸線路也會(huì)感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射LEMP，當(dāng)線路足夠長(zhǎng)感應(yīng)雷的能量就變得足夠大，需要第二級(jí)防雷器進(jìn)一步對(duì)雷擊能量實(shí)施泄放。第三級(jí)防雷器是對(duì)LEMP和通過第二級(jí)防雷器的殘余雷擊能量進(jìn)行保護(hù)。

3.數(shù)據(jù)信號(hào)防雷

感應(yīng)雷由通信及網(wǎng)絡(luò)線路入侵分為兩種情況：a、當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌饫状驌魰r(shí)，電壓將鄰近土堆擊穿，進(jìn)而擊穿通信及網(wǎng)絡(luò)線路電纜外皮，使高壓侵入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；b、雷云對(duì)地面放電時(shí)，在通信及網(wǎng)絡(luò)線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓，擊壞與線路相連的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備。因此僅做好電源部分防護(hù)是不夠的，還應(yīng)做好信號(hào)部分的防護(hù)措施。信號(hào)保護(hù)器可采用通流容量大的粗保護(hù)與具有快速反應(yīng)的細(xì)保護(hù)相結(jié)合的多級(jí)保護(hù)電路，將來自信號(hào)線路上的感應(yīng)電流通過臂電支路泄放到大地。對(duì)子信息系統(tǒng)，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，細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來進(jìn)行選擇。

4.聯(lián)合接地

智能化系統(tǒng)的接地裝置利用建筑物的聯(lián)合接地裝置，應(yīng)在各中心機(jī)房、弱電間、弱電豎井處設(shè)弱電專用接地端子，弱電系統(tǒng)的設(shè)備、安裝金屬配件、機(jī)柜和線管等均應(yīng)與弱電專用接地端子可靠聯(lián)結(jié)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取以下幾方面措施：

（1）智能化系統(tǒng)接地采用聯(lián)合接地，接地電阻要求小于1歐姆。

（2）智能化系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置專用的接地干線，干線采用50×4紫銅排。接地干線沿橋架/線槽外側(cè)敷設(shè)。

（3）接地干線應(yīng)與建筑總等電位聯(lián)接端子板、弱電機(jī)房及弱電間內(nèi)的接地引出線、接地端子板/箱焊接連通。

（4）各弱電機(jī)房、弱電間應(yīng)設(shè)置弱電接地端子板/箱。所有弱電設(shè)備的工作接地均接至接地端子排，再與接地干線排連接。端子板應(yīng)與接地干線、接地引出線焊接連通。

（5）各弱電機(jī)房、弱電間內(nèi)的弱電系統(tǒng)設(shè)備、安裝金屬配件、機(jī)柜（殼）、靜電地板、金屬墻身、龍骨、線管/槽等均應(yīng)與弱電專用接地端子可靠聯(lián)結(jié)。綜合布線系統(tǒng)機(jī)柜接地連接線不應(yīng)小于16mm2，其余設(shè)備接地連接線不少于4mm2。

（6）室外設(shè)備的防雷保護(hù)：室外設(shè)備設(shè)電源、信號(hào)避雷器，并可靠接地。

（7）弱電主機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)按要求設(shè)置匯集銅母排。

所有防雷必須在直擊雷完善的前提下進(jìn)行感應(yīng)雷的防護(hù)，以確保智能化系統(tǒng)安全、有效的進(jìn)行運(yùn)作。

[1]GB50057-94，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

[2]GB50174-94，電子計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

[3]GB7450-87，電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則[s].

[4]GB 50343－2004，建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[s].