弱電系統(tǒng)防雷解決方案

1、弱電系統(tǒng)防雷解決方案一、概述1、淺析弱電系統(tǒng)的雷電危害雷擊是一種自然現(xiàn)象，它能釋放出巨大的能量、具有極強(qiáng)大 的破壞能力。幾個(gè)世紀(jì)來，人類通過對(duì)雷擊破壞性的研究、探索，對(duì) 雷電的危害采取了一定的預(yù)防措施，有效地降低了雷害。近年來，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，弱電系統(tǒng)在生產(chǎn)生活 各個(gè)方而的使用越來越廣，人們?cè)谑芤嬗谖㈦娮拥臉O大方便的同時(shí)， 也受到其一旦損壞就損失巨大的困擾。實(shí)際中，在增加弱電系統(tǒng)的時(shí) 候，往往對(duì)弱電系統(tǒng)的防雷未加考慮或考慮不夠的情況較多，一旦有 雷電波侵入，設(shè)備損壞一般是巨大的，有的甚至使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造 成無可挽回的損失。分析這些類雷擊事故的主要原因是由于一次設(shè)備發(fā)生雷擊后在 弱電

2、設(shè)備造成的浪涌超過了設(shè)備承受的能力而損壞設(shè)備的，浪涌的主 要形式是電源浪涌、信號(hào)浪涌。而這種浪涌在新建或擴(kuò)建設(shè)備時(shí)又往 往不被重視，所以才會(huì)造成嚴(yán)重的損失。2、弱電系統(tǒng)雷害的主要原因分析雷電會(huì)導(dǎo)致多種不同形式的危害，沒有任何一種辦法可以全 而防止靂電的危害，通過各種有效的辦法可將雷害的程度降到最低， 在多年的實(shí)際中人們對(duì)直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷的認(rèn)識(shí)比較高，防護(hù) 也相對(duì)完善，但對(duì)雷電浪涌的防護(hù)意識(shí)和防護(hù)措施相對(duì)比較薄弱，對(duì) 弱電系統(tǒng)的雷電浪涌考慮不夠造成的雷擊事件屢見不鮮。主要的雷電 形式及雷害情況有以下幾種情況：(1) 直擊雷是指雷電直接擊在建筑物構(gòu)架、動(dòng)植物上，因電 效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等

3、造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。(2) 感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí)，在附近的 戶外傳輸信號(hào)線路、埋地電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入 設(shè)備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒 有直接雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。(3) 雷電浪涌是近年來由于微電子的不斷使用引起人們極大 重視的一種雷電危害形式，同時(shí)其防護(hù)方式也不斷完善。最常見的電 子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和 通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方而由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高 度集成化，從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降，對(duì)雷電(包括 感應(yīng)雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下

4、降，另一方而由于信號(hào)來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源 線或信號(hào)線等途徑竄人電腦設(shè)備。信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感 應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體（如電話線）受 到這些干擾信號(hào)的影響，會(huì)使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏?zhǔn) 確性和傳輸速率。排除這些干擾將會(huì)改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況。美國GE 公司測(cè)定一般家庭、飯店、公寓等低壓配電線（110V）在10000h（約一 年零兩個(gè)月）內(nèi)在線間發(fā)生的超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次 數(shù)達(dá)到800余次，其中超過1000V的就有300余次。這樣的浪涌電 壓完全有可能一次性將電子設(shè)備損壞。3、弱電系統(tǒng)雷害的影響弱電

5、系統(tǒng)的雷擊危害所帶來的影響是很嚴(yán)重的，如下圖所示：二、弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)依據(jù)GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范YD/T1235-2002通信局（站）低壓配電系統(tǒng)用電涌保護(hù)器YD/T5098-2001通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范YDJ26-89YD507&98通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定通信局（站）接地設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)范GA173-2002計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器GA267-2000計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護(hù)規(guī)范DL/T621-97交流電氣裝置的接地DL548-94電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程IEC61024建筑物防靂IEC61312雷電電磁脈沖的防護(hù)IEC61643連接至低

6、壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器IEC60664低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合IEC、ITU及UL有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范三、弱電系統(tǒng)的防雷措施我公司是一家專門從事現(xiàn)代防雷理論研究、防雷產(chǎn)品研發(fā)生 產(chǎn)制造、防雷工程設(shè)計(jì)施工的專業(yè)防雷公司o根據(jù)多年來的防雷經(jīng)驗(yàn), 對(duì)弱電系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的分析，總結(jié)出以下措施：按照防護(hù)范圍可將弱電系統(tǒng)的防雷措施分為兩個(gè)部分進(jìn)行： 外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)。其中外部防護(hù)主要是指對(duì)安裝有弱電系統(tǒng)的建 筑物木體的雷電防護(hù)（即直擊雷防護(hù)）；內(nèi)部防護(hù)指在建筑物內(nèi)部弱 電系統(tǒng)對(duì)過電壓的雷電防護(hù)（即感應(yīng)雷防護(hù)）。如下圖所示：1、弱電系統(tǒng)的外部防護(hù):弱電系統(tǒng)的外部防護(hù)首先是使用建筑物的避靂針將主要的 雷電流引

7、人大地；其次是在將雷電流引人大地的時(shí)候盡量將雷電流分 流，避免造成過電壓危害設(shè)備；第三是利用建筑物中的金屬部件以及 鋼筋可以作為不規(guī)則的法拉第籠，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物 中的設(shè)備是低壓電子邏輯系統(tǒng)、遙控、小功率信號(hào)電路的電器，則需 要加裝專門的屏蔽網(wǎng)，在整個(gè)屋面組成符合規(guī)范要求大小的網(wǎng)格，所 有均壓環(huán)采用避雷帶等電位連接；第四是建筑物各點(diǎn)的電位均衡，避 免由于電位差危害設(shè)備；第五是保障建筑物有良好的接地，降低雷擊 建筑物時(shí)接點(diǎn)電位損壞設(shè)備。2、弱電系統(tǒng)的內(nèi)部防護(hù)：從EMC（電磁兼容）的觀點(diǎn)來看，防雷保護(hù)由外到內(nèi)應(yīng)劃分為 多級(jí)保護(hù)區(qū)。最外層為0級(jí)，是直接雷擊區(qū)域，危險(xiǎn)性最高，主要是 由外

8、部（建筑）防雷系統(tǒng)保護(hù)，越往里則危險(xiǎn)程度越低。保護(hù)區(qū)的界面 劃分主要通過防雷系統(tǒng)、鋼筋混凝土及金屬管道等構(gòu)成的屏蔽層而形 成，從0級(jí)保護(hù)區(qū)到最內(nèi)層保護(hù)區(qū)，必須實(shí)行分層多級(jí)保護(hù)，從而將 過電壓降到設(shè)備能承受的水平。一般而言，雷電流經(jīng)傳統(tǒng)避雷裝置后 約有50%是直接泄人大地，還有50%將平均流人各電氣通道（如電源 線，信號(hào)線和金屬管道等）。隨著電腦通信設(shè)備的大規(guī)模使用，雷電以及操作瞬間過電壓 造成的危害越來越嚴(yán)重。以往的防護(hù)體系已不能滿足電腦通信網(wǎng)絡(luò)安 全的要求。應(yīng)從單純一維防護(hù)轉(zhuǎn)為三維防護(hù)，包括：防直擊雷，防感 應(yīng)雷電波侵入，防雷電電磁感應(yīng)，防地電位反擊以及操作瞬間過電壓 影響等多方而作系統(tǒng)綜合

9、考慮。多級(jí)分級(jí)（類）保護(hù)原則：即根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能及 不同受保護(hù)程序和所屬保護(hù)層確定保護(hù)要點(diǎn)作分類保護(hù)；根據(jù)雷電和 操作瞬間過電壓危害的可能通道從電源線到信號(hào)線路都應(yīng)做多級(jí)層 保護(hù)。2.1電源部分的防雷措施弱電設(shè)備的電源雷電侵害主要是通過線路侵入。高壓部分有 專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把對(duì)地的電壓限制到小于 6000V（lEEEEC62.41）,而線對(duì)線則無法控制。所以，對(duì)380V低壓線路 應(yīng)進(jìn)行過電壓保護(hù)，按國家規(guī)范應(yīng)有三部分：建議在高壓變壓器后端 到二次低壓設(shè)備的總配電盤間的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對(duì)地加防雷器，作 一級(jí)保護(hù)；在二次低壓設(shè)備的總配電盤至二次低壓設(shè)備的配電箱間電 纜內(nèi)芯

10、線兩端應(yīng)對(duì)地加裝防雷器，作二級(jí)保護(hù)；在所有重要的、精密 的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對(duì)地加裝避雷器或保護(hù)器，作為三級(jí)保護(hù)。 目的是用分流（限幅）技術(shù)即采用高吸收能量的分流設(shè)備（避雷器）將雷 電過電壓（脈沖）能量分流泄人大地，達(dá)到保護(hù)目的，所以，分流（限幅） 技術(shù)中采用防護(hù)器的品質(zhì)、性能的好壞是直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的關(guān)鍵， 因此，選擇合格優(yōu)良的避雷器或保護(hù)器至關(guān)重要。2.2信號(hào)部分的防雷措施對(duì)于信息系統(tǒng)，應(yīng)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，精細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度和重要性 來進(jìn)行確定。在重要設(shè)備和敏感設(shè)備的前端安裝相應(yīng)的避雷器。2.3等電位連接及接地處理均衡弱電系統(tǒng)各設(shè)備

11、設(shè)施間的電位差對(duì)其防護(hù)來說是至關(guān) 重要的，另外一定要有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷系統(tǒng)都需要 通過接地系統(tǒng)把雷電流泄人大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī) 房接地系統(tǒng)做得不好，不但會(huì)引起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還 將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題，防靜電的 問題都需要通過建立良好的接地系統(tǒng)來解決。3、弱電系統(tǒng)的接地措施：一個(gè)良好的接地系統(tǒng)是保護(hù)人身、設(shè)備安全、系統(tǒng)穩(wěn)定工作 的重要保證，也是防雷系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。在電子計(jì)算機(jī)房防雷設(shè)計(jì) 規(guī)范(GB 50174-93)中，第6.4.3條明確提出：交流工作接地、安 全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝 置

12、，其接地電阻按其中最小值確定；若防雷接地單獨(dú)設(shè)置接地裝置時(shí), 其余三種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻不應(yīng)大于其中最小 值，并應(yīng)按現(xiàn)行國標(biāo)建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范要求采取防止反擊措施。接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷、感應(yīng)雷、或 其他形式的雷，最終都是把雷電流送入大地。接地電阻越小，散流就 越快，被雷擊物體高電位保持時(shí)間就越短，危險(xiǎn)性就越小。對(duì)于場(chǎng)地 的接地電阻要求W4歐姆，并且采取共用接地的方法將避雷接地、電 器安全接地、交流地、直流地統(tǒng)一為一個(gè)接地裝置。如有特殊要求設(shè) 置獨(dú)立地，則應(yīng)在兩地網(wǎng)間用地極保護(hù)器連接，這樣，兩地網(wǎng)之間平 時(shí)是獨(dú)立的，防止干擾，當(dāng)雷電流來到時(shí)兩地網(wǎng)間通過地極保護(hù)器

13、瞬 間連通，形成等電位連接?？偨Y(jié)來說，弱電系統(tǒng)的防雷問題是一個(gè)綜合性的工作，尤其 是弱電系統(tǒng)的雷電浪涌防護(hù)還重視不夠，也常常由其而引起設(shè)備的損 壞，所以在完善弱電系統(tǒng)外部防護(hù)的同時(shí)，要加強(qiáng)弱電系統(tǒng)的內(nèi)部防 護(hù)，建議加強(qiáng)以下幾方而的工作；(1) 首先要完善弱電外部雷電防護(hù)，將絕大部分雷電流直接 接閃引入地下泄散。(2) 其次要阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線引入的過電壓波。(3) 第三限制鉗位被保護(hù)設(shè)備上浪涌過壓過流幅值在設(shè)備可 承受的范圍。四、應(yīng)用實(shí)例1、某公司辦公區(qū)的防雷：一般辦公區(qū)防雷，一般指：僅針對(duì)有限區(qū)域進(jìn)行防護(hù)，辦公 大樓主體防護(hù)另論。根據(jù)貴公司要求，主要針對(duì)辦公區(qū)各種通用辦公設(shè)備、安防

14、設(shè)備等進(jìn)行防雷保護(hù)。主要從兩個(gè)方而加以防護(hù)：1.1電源系統(tǒng)針對(duì)獨(dú)立辦公區(qū)域的電源開關(guān)盒位置，應(yīng)該做兩級(jí)防護(hù)（視大樓 整體己做直擊雷防護(hù)為前提），可選用40KA三相/單相交流電源防 雷器，根據(jù)辦公區(qū)域?qū)嶋H供電情況來選擇，一般均為三相供電，型號(hào) 分別為：TP40B/4 （三相）。對(duì)于辦公區(qū)域內(nèi)貴重設(shè)備/重要設(shè)備/獨(dú)立 于辦公區(qū)域外的設(shè)備，如：各種專用貴重設(shè)備、服務(wù)器、獨(dú)立于辦公 區(qū)域之外的監(jiān)控器/攝像頭/防盜告警感應(yīng)器等，應(yīng)考慮單獨(dú)做一級(jí)電 源防護(hù)，產(chǎn)品選型同上，一般為單相電源供電，選用單相交流電源防 雷器（型號(hào)：TP20B/5） o1.2、信號(hào)系統(tǒng)如信息系統(tǒng)一一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)信號(hào)，安防

15、系統(tǒng) 各類信號(hào)等等。從各種系統(tǒng)角度細(xì)分，一般有：1.2.1信息系統(tǒng)離開有限辦公區(qū)域的一切進(jìn)出線，均應(yīng)考慮做防雷保護(hù)，如 進(jìn)/出戶電腦網(wǎng)線，或DDN專線、ADSL專線、電話線MODEM線路, 主要選用產(chǎn)品有：網(wǎng)絡(luò)信號(hào)防雷器（型號(hào)：TS05H/J4）； DDN專線 防雷保護(hù)器（型號(hào)：TS180L/R2）； ADSL專線、電話線一般用音頻信 號(hào)防雷器（型號(hào)：TS180L/R2） o1.2.2通訊系統(tǒng)主要針對(duì)辦公區(qū)域內(nèi)（電話）用戶交換機(jī)的外線進(jìn)行防雷保 護(hù)，主要選用產(chǎn)品有：?jiǎn)慰谝纛l信號(hào)防雷器（型號(hào)：TS180L/R2）； 多口音頻信號(hào)防雷箱，有8 口音頻信號(hào)防雷箱（型號(hào)：TS180L/B8R2 ）；

16、16 口音頻信號(hào)防雷箱（型號(hào)：TS180L/B16R2）o1.2.3安防系統(tǒng)（包括視頻監(jiān)控、防盜告警系統(tǒng)等）視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)每一臺(tái)監(jiān)控器，以及監(jiān)控主機(jī)，進(jìn)行電源、信 號(hào)防雷保護(hù)，一般每臺(tái)設(shè)備需選用一只單相交流電源防雷器（型號(hào)： TP20B/5）；每一個(gè)視頻口（主機(jī)、監(jiān)控器/攝像頭側(cè)均需要）安裝一 只視頻信號(hào)防雷器（型號(hào)：TS05L/BNC）:對(duì)于有控制線的監(jiān)控器與 主機(jī)間各需安裝一只控制線信號(hào)防雷器（型號(hào)：TS05L/P2或 TS05L/P4） o防盜告警系統(tǒng)，一般情況，主要針對(duì)，防盜告警系統(tǒng)輸 出線路（如告警用電話線路等）；設(shè)于獨(dú)立辦公區(qū)域之外的感應(yīng)器進(jìn) 戶線，以及其自身的電源和信號(hào)線應(yīng)進(jìn)行

17、防雷保護(hù)。防雷產(chǎn)品選用同 上（視頻監(jiān)控系統(tǒng)），信號(hào)部分一般僅選用控制線信號(hào)防雷器。防靂措施的實(shí)施：對(duì)于一切防雷設(shè)備，一般必須做有效防雷接地，方可保障防 雷保護(hù)效果?！敖拥嘏c等電位連接”，對(duì)于防雷保護(hù)而言是關(guān)鍵性環(huán) 節(jié)。一般有兩種做法：做完整的合乎標(biāo)準(zhǔn)要求的獨(dú)立的接地系統(tǒng)；或 僅針對(duì)有限辦公區(qū)域，做閉合式均壓環(huán)路以進(jìn)行等電位連接，同時(shí)， 將閉合式均壓環(huán)路與辦公大樓主結(jié)構(gòu)鋼筋有效連接。其次，才是防雷 器的標(biāo)準(zhǔn)的、有效的安裝。防雷措施的實(shí)施，一般應(yīng)由專業(yè)人員來完 成！雷電來臨時(shí)高處云層中含有大量的電荷，而現(xiàn)在城市中高 樓林立極易遭受雷擊，因此各樓都裝有避雷針以泄流雷電能量，避免 雷擊損害，避雷針從2

18、00多年前富蘭克林發(fā)明至今基本沒有什么大變 化，但其造型己變得各式各樣豐富多樣，適用各類功能及用途不同的 避雷針也應(yīng)有盡有，為此在安裝避雷針前應(yīng)了解其特性以便啟到良好 的防雷效果?，F(xiàn)在市場(chǎng)上避雷針的類型有：空中放電型避雷針、架空輸電線路 防繞擊先導(dǎo)避雷針、雷電、雷擊及避雷針的原理演示器、輸電線路 阻尼式防繞擊避雷針、感應(yīng)避雷針、輸電線路阻尼式防繞擊避雷針、 架空輸電線路防繞擊避雷針、優(yōu)化避雷針、頭部均壓式新型避雷針、 升降式避雷針、抱篩式避雷針頭部均壓環(huán)、降壓式避雷針、斷續(xù)式脈 沖電暈放電避雷針、新型避雷針、避雷針式椰樹形路燈、新型帶橡膠 墊的架空輸電線路防繞擊避雷針、架空輸電線路防繞擊雷避雷針、折 疊式場(chǎng)變放電避雷針、帶有利用沿絕緣體滑行放電激發(fā)裝置的避雷 針