关于弱电设备防雷保护的研究

关于弱电设备防雷保护的研究

王硕

中煤天津设计工程有限责任公司；天津 300120

摘 要：随着我国经济的发展，科学技术水平的提高，人们对于建筑的要求不断提高。智能建筑的出现，使得人们对于弱电设备的要求逐渐提高。虽然在建筑物上都设有避雷针，但雷电现象的出现是人类无法控制的，雷电作为大气普遍现象，对人类会产生较大的危害。本文主要分析了弱电设备雷电危害的主要原因及弱电设备防雷保护措施，以供从业人员参考。

关键词：弱电设备；原因；防护措施

电力工业在受益于自动控制系统带来的极大方便的同时,也受到其一旦损坏就损失巨大的困扰。因此,有必要对电力系统中的自动测报系统、通信系统、计算机监控系统、工业电视图像系统、MIS系统、继电保护装置等弱电设备进行防雷及过电压保护技术改造,有效地降低雷害的损伤程度,保证电力系统安全稳定运行。因此，有效地防止雷电对弱电系统设备所产生的危害，是保证弱电系统设备安全、稳定运行的重要前提。

1弱电设备雷电危害的主要原因分析

近年来，随着微电子技术的不断发展，自动控制系统在生产生活各个方面的使用越来越广，人们在受益于微电子的极大方便的同时，也受到其一旦损坏就损失巨大的困扰。雷电会导致多种不同形式的危害，没有任何一种办法可以全面防止雷电的危害，通过各种有效的办法可将雷害的程度降到最低，在多年的实际中人们对直击雷、感应雷、球形雷的认识比较高，防护也相对完善，但对雷电浪涌的防护意识和防护措施相对比较薄弱，以上所列的四次典型的雷击弱电设备的情况就是对弱电防雷考虑不够造成的。其主要的雷电形式及雷害情况有以下几种情况：

1.1雷电浪涌是近年来由于微电子的不断使用引起人们极大重视的一种雷电危害形式，同时其防护方式也不断完善。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜人电脑设备。美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000h(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。

1.2直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。

1.3感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时，在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直接雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。

2.弱电设备防雷保护措施

按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为外部防护和内部防护。其中：外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护，可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施，这种防护措施人们比较重视、比较常见，相对来说比较完善。内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护，其措施有：等电位联结、屏蔽、保护隔离、合理布线和设置过电压保护器等措施，这种措施相对来说是比较新的办法，也不够完善，下边对弱电设备防雷进行探讨，主要对雷电浪涌及地电位差的防护提出一些自己的看法。

2.1弱电设备的外部防护弱电设备的外部防护首先是使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引人大地；其次是在将雷电流引人大地的时候尽量将雷电流分流，避免造成过电压危害设备；第三是利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统、遥控、小功率信号电路的电器，则需要加装专门的屏蔽网，在整个屋面组成不大于5m－5m，6m－4m的网格，所有均压环采用避雷带等电位连接；第四是建筑物各点的电位均衡，避免由于电位差危害设备；第五是保障建筑物有良好的接地，降低雷击建筑物时接点电位损坏设备。

2.2弱电设备的内部保护从EMC(电磁兼容)的观点来看，防雷保护由外到内应划分为多级保护区。最外层为0级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部(建筑)防雷系统保护，越往里则危险程度越低。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成，从0级保护区到最内层保护区，必须实行分层多级保护，从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言，雷电流经传统避雷装置后约有50％是直接泄人大地，还有50％将平均流人各电气通道(如电源线，信号线和金属管道等)。随着电脑通信设备的大规模使用，雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足电脑通信网络安全的要求。应从单纯一维防护转为三维防护，包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。多级分级(类)保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程度和所属保护层确定保护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。

2.2.1 电源部分防护弱电设备的电源雷电侵害主要是通过线路侵入。高压部分有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电压限制到小于6000V(1EEEEC62.41)，而线对线则无法控制。所以，对380V低压线路应进行过电压保护，按国家规范应有三部分：建议在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器或保护器，作一级保护；在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器或保护器，作为三级保护。目的是用分流(限幅)技术即采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲)能量分流泄人大地，达到保护目的，所以，分流(限幅)技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络保护的关键，因此，选择合格优良的避雷器或保护器至关重要。、

2.2.2 信号部分保护对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。

2.2.3 接地处理一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄人大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。

3.结语

总之，目前弱电设备已经普及，给我们的生活和生产带来了很多方便，但是弱电设备遭受雷击而造成的破坏一直是令人头疼的问题，而其防雷问题又是一项非常复杂的工作，首先对于弱电设备受到雷电的影响应形成正确的认识，然后应通过科学合理防雷措施来确保弱电设备的安全稳定运行。进而使得弱电设备为我们的生活和生产更好的提供服务。

参考文献

[1]吕东波，韩盛涛，景华颖.弱电设备的雷电灾害分析及防护措施[J].黑龙江科技信息.2010（15）.

[2]张虎，李超.智能建筑弱电系统的雷电防护设计[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版）.2011（1）.

[3]樊晶.弱电设备的雷电危害分析及防护分析[J].科技与生活.2010（22）.

[4]蒯玉泉.关于电力配电系统中防雷与接地技术的探讨[J].科技资讯.2010（3）.

作者简介：

王硕；1987年5月28日生人；年龄：33；男；汉族；学历：研究生；毕业院校：上海理工大学；

单位：中煤天津设计工程有限责任公司；专业：通信；邮编：300120 天津