雷擊是年復(fù)一年的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷提高,通信設(shè)備越來越多,規(guī)模越來越大。一方面大型電子計算機網(wǎng)絡(luò),程控交換機組等系統(tǒng)設(shè)備耐過電流,耐雷電壓的水平越來越低,另一方面由于信號來源路徑增多,系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波的侵入,致使雷電災(zāi)害頻頻發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計,雷電對電子設(shè)備的損壞占設(shè)備損壞因素的比例高達26%,防雷過電壓已成為具有時代特點的一項迫切要求。
一、雷擊的分類
雷擊一般分為直擊雷擊和感應(yīng)雷擊。
直擊雷擊--指雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹木、動植物上,由于電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)等混合力作用,直接摧毀建筑物,構(gòu)筑物以及引起人員傷亡等。由于直擊雷的電效應(yīng),有可能使機房微電子設(shè)備遭受浪涌過電壓的危害。
感應(yīng)雷擊(又稱二次雷擊)--指雷云之間或雷云對地之間的放電而在附近的架空線路、埋地線路、金屬管線或類似的傳導(dǎo)上產(chǎn)生感應(yīng)電壓,該電壓通過傳導(dǎo)體傳送至設(shè)備,間接摧毀微電子設(shè)備。感應(yīng)雷擊對微電子設(shè)備,特別是通訊設(shè)備和電子計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的危害最大,據(jù)資料顯示,微電子設(shè)備遭雷擊損壞,80%以上是由感應(yīng)雷引起的。
另外還有操作過電壓,即是指當(dāng)電流在導(dǎo)體上流動時,會產(chǎn)生磁場儲存能量,當(dāng)負(fù)載(特別是電感性大的負(fù)載)電器設(shè)備開關(guān)時,會產(chǎn)生瞬時過電壓,操作過電壓同感應(yīng)雷擊一樣,可以間接損壞微電子設(shè)備。
二、電源系統(tǒng)的防雷保護
當(dāng)電源采用TN系統(tǒng)時,從建筑物內(nèi)總配電盤(箱)開始引出的配電線路和分支線路必須采用TN-S系統(tǒng)。原則上規(guī)定要在各防雷區(qū)交界處做等電位連接,但由于工藝要求或其它原因,被保護設(shè)備的安裝位置不會正好設(shè)在交界處附近,在這種情況下,當(dāng)線路能承受所發(fā)生的浪涌電壓時,浪涌保護器可安裝在被保護設(shè)備處,而線路的金屬保護層或屏蔽層宜首先于交界處做一次等電位連接.
SPD的安裝位置原則上應(yīng)在各雷電防護區(qū)的交界處,其接地端應(yīng)就近接到等電位連接帶上,但由于各種原因。SPD的安裝位置不會正好設(shè)在雷電交界處附近,此時SPD1 應(yīng)安在建筑物入戶處總等電位連接端子處,實行多級保護的末端SPDS 應(yīng)靠近被保護設(shè)備安裝。
三、信號系統(tǒng)的防雷保護
數(shù)據(jù)信號傳輸線路采用有線傳輸方式時,其線纜宜采用屏蔽電纜或穿管埋地引入。在線纜與信號接收器間安裝SPD;傳輸設(shè)備的天饋線應(yīng)在LZP0區(qū)與LZPZ1區(qū)交界處穿金屬管屏蔽接地引入。在天饋線的發(fā)射設(shè)備端和接入設(shè)備端應(yīng)安裝SPD;進入主機房的電話線宜穿金屬管屏蔽接地引入,并應(yīng)在接線盒前端的電話組線箱內(nèi)安裝SPD;由同軸電纜或雙絞線上網(wǎng)時,應(yīng)在同軸電纜或雙絞線上安裝SPD;使用含有金屬部件的光纜傳輸時,應(yīng)在光纜的終端將金屬部件通過開關(guān)型SPD接到等電位上。數(shù)據(jù)信號傳輸線路上安裝SPD,其接口、傳輸速率、特性阻抗、插入損耗、頻帶寬度等均必須能滿足傳輸線路要求。
四、等電位連接的主體及要求
等電位連接的目的在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬物與系統(tǒng)之間的電位差。當(dāng)建筑物內(nèi)有信息系統(tǒng)時,在那些要求雷擊電磁脈沖影響最小之處,等電位連接帶宜采用金屬板,并與鋼筋或其他屏蔽構(gòu)件作多點連接。對進入建筑物的所有外來導(dǎo)電部件做等電位連接的主體應(yīng)包括以下內(nèi)容:
1) 設(shè)備所在建筑物的主要金屬構(gòu)件和進入建筑物的金屬管道;
2) 供電線路含外露可導(dǎo)電部分;
3) 防雷裝置;
4) 由電子設(shè)備構(gòu)成的信息系統(tǒng)。
大樓的計算機房六面應(yīng)敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng),屏蔽網(wǎng)應(yīng)與機房內(nèi)環(huán)形接地母線均勻多點相連。通過星型(S型結(jié)構(gòu)或網(wǎng)形M型)結(jié)構(gòu)把設(shè)備直接地以最短的距離連到鄰近的等電位連接帶上。小型機房選S型,大型機房選M型結(jié)構(gòu)。機房內(nèi)的電力電纜(線)、通信電纜(線)宜盡量采用屏蔽電纜。架空電力線由終端桿引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜,進入大樓前應(yīng)水平直埋15m以上,埋地深度應(yīng)大于0.5m,屏蔽層兩端接地,非屏蔽電纜應(yīng)穿鍍鋅鐵管并水平直埋15m以上,鐵管兩端接地。
五、 接地系統(tǒng)
1、 接地的種類
供電系統(tǒng)用變壓器的中性點直接接地;以及電器設(shè)備在正常工作情況下,不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接,都稱為接地,前者為工作接地,后者為保護接地。配電變壓器低壓側(cè)的中性點直接接地,則此中性點叫做零點,由中性點引出的線叫做零線。用電設(shè)備的金屬外殼直接接到零線上,稱接零。在接零系統(tǒng)中,如果發(fā)生接地故障即形成單相短路,使保護裝置迅速動作,斷開故障設(shè)備,從而使人體避免觸電的危險。
2、 防雷接地
為使雷電浪涌電流泄入大地,使被保護物免遭直擊雷或感應(yīng)雷等浪涌過電壓、過電流的危害,所有建筑物、電氣設(shè)備、線路、網(wǎng)絡(luò)等不帶電金屬部分,金屬護套,避雷器,以及一切水、氣管道等均應(yīng)與防雷接地裝置作金屬性連接。防雷接地裝置包括避雷針、帶、線、網(wǎng),接地引下線、接地引入線、接地匯集線、接地體等。為防止反擊,以往的防雷規(guī)范對防雷接地與其他接地之間提出一整套限制措施,即規(guī)定兩類接地體和接地線之間的最短距離。在有些情況下,間距無法拉開到規(guī)定值時,則要采用嚴(yán)密的絕緣措施。
六、避雷針
傳統(tǒng)避雷針
用避雷針防范直擊雷的避雷方式出現(xiàn)得最早,在使用中積累了大量統(tǒng)計資料,有較豐富的使用經(jīng)驗,這對正確確定避雷針的保護范圍有著決定性的意義,目前世界各國關(guān)于避雷針保護范圍的計算機公式在形式上各有不同,大體上如下幾種計算方法:
折線法:即單支避雷針的保護范圍為一折線圓錐體。
曲線法:即多支避雷針的保護范圍為一曲線錐體。
直線法:即避雷針的保護范圍是以避雷針的針尖為頂點作一俯角的角度來確定,實質(zhì)上保護范圍為一直線圓錐體。
"滾球法"是國際電工委員會(IEC)推薦的接閃器保護范圍計算方法之一;我國建筑防雷規(guī)范GB50057-94也采納"滾球法"。