浙江華匯建筑設(shè)計咨詢有限公司 蔣之閩
關(guān)鍵詞 信息系統(tǒng) LEMP 保護
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種信息設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。而信息設(shè)備對雷電較敏感，耐雷電電磁脈沖(LEMP)能力差。因此雷害問題就日益凸顯出來。
由于防雷牽涉的范圍很廣，必須系統(tǒng)考慮才能達到經(jīng)濟有效的成果。
一、雷電對信息系統(tǒng)的危害
直擊雷的危害：
雷電放電主通道通過被保護物，就稱被保護物被直擊雷擊中。信息系統(tǒng)設(shè)備或信息系統(tǒng)所在建筑物被雷電直接擊中會造成設(shè)備損壞，人員傷亡等極大危害。
感應(yīng)雷的危害：
雷電放電主通道沒有經(jīng)過被保護物，但放電過程中產(chǎn)生強大的瞬變電磁場在附近的導(dǎo)體中感應(yīng)到電磁脈沖，稱為LEMP，即感應(yīng)雷。LEMP可通過兩種不同的感應(yīng)方式侵入導(dǎo)體。一是靜電感應(yīng)，在雷云中電荷積聚時，就近的導(dǎo)體會感應(yīng)相反的電荷，當(dāng)雷擊放電時，雷云中電荷迅速釋放，而導(dǎo)體中的靜電荷在失去雷云電場束縛后也會沿導(dǎo)體流動尋找釋放通道，就會在電路中形成LEMP；二是電磁感應(yīng)，在雷云放電時，迅速變化的雷電流在其周圍產(chǎn)生強大的瞬變電磁場，附近的導(dǎo)體中就會產(chǎn)生很高的感生電動勢，在電路中形成LEMP。
LEMP沿導(dǎo)體傳播，損壞電路中的設(shè)備或設(shè)備中的器件。信息系統(tǒng)中系統(tǒng)接口多，線路長，給LEMP的產(chǎn)生，耦合和傳播提供了良好環(huán)境，而信息系統(tǒng)設(shè)備隨著科技的發(fā)展，集成度越來越高，抗過電壓能力越來越差，極易受LEMP的襲擊，并且損害的往往是集成度較高的系統(tǒng)核心器件，所以更不能掉以輕心。
由于LEMP可以來自云中放電，也可以來自對地雷擊。而信息系統(tǒng)與處界連接有各種長距離電纜可在更大范圍內(nèi)產(chǎn)生LEMP，并沿電纜傳入信息系統(tǒng)。所以防感應(yīng)雷是信息系統(tǒng)防雷的重點。
二、信息系統(tǒng)的防雷措施
直擊雷的保護：
為了盡量減少LEMP的產(chǎn)生，一般宜采用抑制型或屏蔽型的直擊雷保護措施，如避雷帶，避雷網(wǎng)和避雷小針等，以減小直擊雷擊中的概率。并盡量采用多根均勻布置的引下線，因為多根引下線的分流作用可降低引下線沿線壓降，減少側(cè)擊的危險，并使引下線瀉流產(chǎn)生的磁場強度減小。引下線的均勻布置可使引下線瀉流產(chǎn)生的電磁場在建筑物內(nèi)空間內(nèi)部部分抵消，以抑制LEMP的產(chǎn)生強度。接地體宜采用環(huán)型地網(wǎng)，引下線宜連接在環(huán)型地網(wǎng)的四周，這樣有利于雷電流的散流和內(nèi)部電位的均衡。
感應(yīng)雷的保護：
靜電感應(yīng)產(chǎn)生的LEMP一般通過電力電纜，通信電纜，視頻電纜，光纖電纜的金屬外皮和天饋線侵入信息系統(tǒng)。所以對于進出電纜防雷防護的主要措施是：
一是進出電纜必須帶金屬屏蔽層，且應(yīng)埋地進出建筑物，并在進出戶外電纜金屬外屏蔽層與聯(lián)合接地體作等電位聯(lián)結(jié)；
二是在電源上逐級加裝避雷器，實行多級防護，使LEMP在經(jīng)過多級泄流后的殘壓小于信息系統(tǒng)設(shè)備的耐壓值；
三是對于天饋線防雷主要在同軸電纜進戶處加裝相應(yīng)的高頻浪涌保護器，并且天饋線的頂端通過金屬支架接地，如無金屬支架，則采用Φ12以上鍍鋅圓鋼下引接地。如果天饋線較長，在其中間應(yīng)隔20米左右與下引接地線跨接一次；
四是在建筑物內(nèi)的信息系統(tǒng)綜合布線保護管宜采用金屬管。
避雷器的防雷能力與安裝方式有密切關(guān)系，主要是引線阻抗會產(chǎn)生額外的殘壓。應(yīng)盡可能地縮短電力線與避雷器間的連線以及避雷器與接地匯流排板間連線的長度。多級布置避雷器可減小引線阻抗產(chǎn)生的額外殘壓，因為前級避雷器已將大部分雷電流泄放入地，在后級避雷器中泄放的雷電流較小。U1=I1×(Z11＋Z12＋Z13)，U2=I2×(Z12＋Z22＋Z23)，一般來說，后級瀉放的雷電流I2為前級I1的20％左右，所以必然導(dǎo)致引線上的附加殘壓減小。(詳見圖1)
低阻抗地線均壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)計：
LEMP造成危害主要是LEMP引入后產(chǎn)生的毀壞性浪涌電位差造成。上述各種防雷措施主要也是想盡可能減小浪涌電位差，這是信息系統(tǒng)防雷的基礎(chǔ)，離開了這個基礎(chǔ)，單憑裝避雷器是不可能解決信息系統(tǒng)防雷的。確保雷擊時不產(chǎn)生毀壞性浪涌電位差的關(guān)鍵，是在于需要設(shè)計一個低阻抗地線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由適應(yīng)不同電特性和負(fù)載特性的地線網(wǎng)絡(luò)組成。它們間相互絕緣，并只能由一個公共接地點連接，彼此間沒有閉合回路，并由公共接地點給各地線網(wǎng)絡(luò)提供基準(zhǔn)零電位即等電位聯(lián)結(jié)。相互絕緣和彼此間沒有閉合回路可以保證不會因為公共阻抗過大而產(chǎn)生的共態(tài)共模干擾和相互間的傳導(dǎo)，耦合干擾；等電位聯(lián)結(jié)可以保證不會因為LEMP通過接地極時因接地阻抗過大使某段地線網(wǎng)絡(luò)電位上升，而產(chǎn)生毀壞性電位差�？梢允冀K保護其低阻抗均壓的性質(zhì)。并且該接地匯集下引線與其他下引線的多重互連是對安全有益的。(詳見圖1)
信息系統(tǒng)防雷重點是防感應(yīng)雷，而其防雷基礎(chǔ)是努力實現(xiàn)等電位。絕對的等電位只是個模型，現(xiàn)在只能綜合采用分流，屏蔽、鉗位、接地等方法來近似實現(xiàn)。由于信息系統(tǒng)設(shè)備種類繁多，它們的耐過壓能力也有差別，因此，還不能對防雷的等電位進行定量分析。上述措施經(jīng)過實踐證明是有效的，但不表示是最可靠和最安全的，我們還需在實踐中不斷研究和解決各種問題，才能推動信息系統(tǒng)防雷工作向前發(fā)展。此雷害問題就日益凸顯出來。
由于防雷牽涉的范圍很廣，必須系統(tǒng)考慮才能達到經(jīng)濟有效的成果。
