雷擊是年復(fù)一年的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一。隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷提高,通信設(shè)備越來(lái)越多,規(guī)模越來(lái)越大。一方面大型電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),程控交換機(jī)組等系統(tǒng)設(shè)備耐過(guò)電流,耐雷電壓的水平越來(lái)越低,另一方面由于信號(hào)來(lái)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(jì),雷電對(duì)電子設(shè)備的損壞占設(shè)備損壞因素的比例高達(dá)26%,防雷過(guò)電壓已成為具有時(shí)代特點(diǎn)的一項(xiàng)迫切要求。
一、雷擊的分類(lèi)
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(shù)木、動(dòng)植物上,由于電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)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(jī)房微電子設(shè)備遭受浪涌過(guò)電壓的危害。
感應(yīng)雷擊(又稱(chēng)二次雷擊)--指雷云之間或雷云對(duì)地之間的放電而在附近的架空線(xiàn)路、埋地線(xiàn)路、金屬管線(xiàn)或類(lèi)似的傳導(dǎo)上產(chǎn)生感應(yīng)電壓,該電壓通過(guò)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(duì)微電子設(shè)備,特別是通訊設(shè)備和電子計(jì)算機(jī)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(guò)電壓,即是指當(dāng)電流在導(dǎo)體上流動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)儲(chǔ)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(kāi)關(guān)時(shí),會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)過(guò)電壓,操作過(guò)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(hù)
當(dāng)電源采用TN系統(tǒng)時(shí),從建筑物內(nèi)總配電盤(pán)(箱)開(kāi)始引出的配電線(xiàn)路和分支線(xiàn)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(hù)設(shè)備的安裝位置不會(huì)正好設(shè)在交界處附近,在這種情況下,當(dāng)線(xiàn)路能承受所發(fā)生的浪涌電壓時(shí),浪涌保護(hù)器可安裝在被保護(hù)設(shè)備處,而線(xiàn)路的金屬保護(hù)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(hù)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(huì)正好設(shè)在雷電交界處附近,此時(shí)SPD1 應(yīng)安在建筑物入戶(hù)處總等電位連接端子處,實(shí)行多級(jí)保護(hù)的末端SPDS 應(yīng)靠近被保護(hù)設(shè)備安裝。
三、信號(hào)系統(tǒng)的防雷保護(hù)
數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸線(xiàn)路采用有線(xiàn)傳輸方式時(shí),其線(xiàn)纜宜采用屏蔽電纜或穿管埋地引入。在線(xiàn)纜與信號(hào)接收器間安裝SPD;傳輸設(shè)備的天饋線(xiàn)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(xiàn)的發(fā)射設(shè)備端和接入設(shè)備端應(yīng)安裝SPD;進(jìn)入主機(jī)房的電話(huà)線(xiàn)宜穿金屬管屏蔽接地引入,并應(yīng)在接線(xiàn)盒前端的電話(huà)組線(xiàn)箱內(nèi)安裝SPD;由同軸電纜或雙絞線(xiàn)上網(wǎng)時(shí),應(yīng)在同軸電纜或雙絞線(xiàn)上安裝SPD;使用含有金屬部件的光纜傳輸時(shí),應(yīng)在光纜的終端將金屬部件通過(guò)開(kāi)關(guān)型SPD接到等電位上。數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸線(xiàn)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(mǎn)足傳輸線(xiàn)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(shí),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(diǎn)連接。對(duì)進(jìn)入建筑物的所有外來(lái)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(jìn)入建筑物的金屬管道;
2) 供電線(xiàn)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(jì)算機(jī)房六面應(yīng)敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng),屏蔽網(wǎng)應(yīng)與機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)形接地母線(xiàn)均勻多點(diǎn)相連。通過(guò)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(jī)房選S型,大型機(jī)房選M型結(jié)構(gòu)。機(jī)房?jī)?nèi)的電力電纜(線(xiàn))、通信電纜(線(xiàn))宜盡量采用屏蔽電纜。架空電力線(xiàn)由終端桿引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜,進(jìn)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(lèi)
供電系統(tǒng)用變壓器的中性點(diǎn)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(chēng)為接地,前者為工作接地,后者為保護(hù)接地。配電變壓器低壓側(cè)的中性點(diǎn)直接接地,則此中性點(diǎn)叫做零點(diǎn),由中性點(diǎn)引出的線(xiàn)叫做零線(xiàn)。用電設(shè)備的金屬外殼直接接到零線(xiàn)上,稱(chēng)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(hù)裝置迅速動(dòng)作,斷開(kāi)故障設(shè)備,從而使人體避免觸電的危險(xiǎn)。
2、 防雷接地
為使雷電浪涌電流泄入大地,使被保護(hù)物免遭直擊雷或感應(yīng)雷等浪涌過(guò)電壓、過(guò)電流的危害,所有建筑物、電氣設(shè)備、線(xiàn)路、網(wǎng)絡(luò)等不帶電金屬部分,金屬護(hù)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(xiàn)、網(wǎng),接地引下線(xiàn)、接地引入線(xiàn)、接地匯集線(xiàn)、接地體等。為防止反擊,以往的防雷規(guī)范對(duì)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(lèi)接地體和接地線(xiàn)之間的最短距離。在有些情況下,間距無(wú)法拉開(kāi)到規(guī)定值時(shí),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?lè)婪吨睋衾椎谋芾追绞匠霈F(xiàn)得最早,在使用中積累了大量統(tǒng)計(jì)資料,有較豐富的使用經(jīng)驗(yàn),這對(duì)正確確定避雷針的保護(hù)范圍有著決定性的意義,目前世界各國(guó)關(guān)于避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算機(jī)公式在形式上各有不同,大體上如下幾種計(jì)算方法:
折線(xiàn)法:即單支避雷針的保護(hù)范圍為一折線(xiàn)圓錐體。
曲線(xiàn)法:即多支避雷針的保護(hù)范圍為一曲線(xiàn)錐體。
直線(xiàn)法:即避雷針的保護(hù)范圍是以避雷針的針尖為頂點(diǎn)作一俯角的角度來(lái)確定,實(shí)質(zhì)上保護(hù)范圍為一直線(xiàn)圓錐體。
"滾球法"是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)推薦的接閃器保護(hù)范圍計(jì)算方法之一;我國(guó)建筑防雷規(guī)范GB50057-94也采納"滾球法"。