近幾年避雷技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

1、近幾年避雷技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展 防雷是一個(gè)很復(fù)雜的問題， 不可能依靠一、 二種先進(jìn)的防雷設(shè)備和防 雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應(yīng)過電壓的影響， 必須針對(duì)雷害 入侵途徑， 對(duì)各類可能產(chǎn)生雷擊的因素進(jìn)行排除， 采用綜合防治 接閃、均壓、屏蔽、接地、分流（保護(hù)） ，才能將雷害減少到最低限 度。1、接 閃 接閃裝置就是我們常說的避雷針、避雷帶、避雷線或避雷網(wǎng)，接閃就 是讓在一定程度范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電放電不能任意地選擇放電通道， 而 只能按照人們事先設(shè)計(jì)的防雷系統(tǒng)的規(guī)定通道， 將雷電能量泄放到大 地中去。2、均 壓接閃裝置在接閃雷電時(shí)， 引下線立即產(chǎn)生高電位， 會(huì)對(duì)防雷系統(tǒng)周圍 的尚處于 地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生

2、 旁側(cè)閃絡(luò) ，并使處于地電位的導(dǎo)體電位升 高，進(jìn)而對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險(xiǎn)，最簡(jiǎn)單的 辦法是采用均壓環(huán)， 將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來， 一直到接 地裝置 。室內(nèi)的金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備，如果其與防雷系統(tǒng) 的導(dǎo)體，特別是接閃裝置的距離達(dá)不到規(guī)定的安全要求時(shí)， 則應(yīng)該用 較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。 這樣在閃電電流通過 時(shí)，室內(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個(gè)“等電位島” ，保證導(dǎo)電部件之間 不產(chǎn)生有害的電位差， 不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。 完善的等電位連接還可 以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差， 就特別需要實(shí)行等電位

3、連 接，電源線、信號(hào)線、金屬管道等都要通過過壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連 接，各個(gè)內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要依此進(jìn)行局部等電位連接， 并最 后與等電位連接母排相連。3、屏 蔽屏蔽就是利用金屬網(wǎng)、 箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起 來，使雷電電磁脈沖波入侵的通道全部截?cái)?。所有的屏蔽套、殼等?需要接地。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對(duì)電子設(shè)備影響的最有效方法。4、接 地 接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地， 而不能讓 雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對(duì)被保護(hù)物體產(chǎn)生破壞作用， 良好的 接地才能有效地泄放雷電能量， 降低引下線上的電壓， 避免發(fā)生反擊。過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨(dú)接地， 目的

4、是防止電網(wǎng)中雜散電流或 暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。 90 年代以前，部隊(duì)的通信導(dǎo)航裝備 以電子管器件為主，采用模擬通信方式， 模擬通信對(duì)干擾特別敏感， 為了抗干擾， 所以都采取電源與通信接地分開的辦法 ?，F(xiàn)在，防雷工 程領(lǐng)域不提倡單獨(dú)接地。在IEC標(biāo)準(zhǔn)和ITU相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都不提倡單獨(dú) 接地 ，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) IEEEStd1100-1992 更尖銳地指出：不建議采用任何 一種所謂分開的、獨(dú)立的、 計(jì)算機(jī)的、電子的或其它這類不正確的大 地接地體作為設(shè)備接地導(dǎo)體的一個(gè)連接點(diǎn)。 防雷接地是防雷系統(tǒng)中最 基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，也是防雷安裝驗(yàn)收規(guī)范中最基本的安全要求。 接地不好， 所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。

5、5、分流（保護(hù)） 這是現(xiàn)代防雷技術(shù)迅猛發(fā)展的重點(diǎn)， 是保護(hù)各種電子設(shè)備或電氣系統(tǒng) 的關(guān)鍵措施。所謂分流就是在一切從室外來的導(dǎo)體（包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電 話線或天饋線等信號(hào)線） 與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng) 的避雷器SPD,當(dāng)直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些 導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí)， 避雷器的電阻突然降到低值， 近于短路狀態(tài)， 雷電電流就由此處分流入地了 。雷電流在分流之后， 仍會(huì)有少部份沿 導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，這對(duì)于一些不耐高壓的微電子設(shè)備來說是很危險(xiǎn)的， 所以對(duì)于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前， 應(yīng)進(jìn)行多級(jí)分流 （即不少于三 級(jí)防雷保護(hù)）?，F(xiàn)在避雷器的研究與發(fā)展， 也超出了分流的

6、范圍。 有些避雷器可直接 串聯(lián)在信號(hào)線或天線的饋線上， 它們能讓有用信號(hào)順暢通過， 而對(duì)雷 電過壓波進(jìn)行阻隔。采用分流這一防雷措施時(shí)， 應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇， 因?yàn)?附加設(shè)施的安裝或多或少地會(huì)影響系統(tǒng)的性能。 比如信號(hào)避雷器的接 入應(yīng)不影響系統(tǒng)的傳輸速率；天饋避雷器在通帶內(nèi)的損耗要盡量小； 若使用在定向設(shè)備上，不能導(dǎo)致定位誤差。6、躲 避在建筑物基建選址時(shí)， 就應(yīng)該躲開多雷區(qū)或易遭雷擊的地點(diǎn)， 以免日 后增大防雷工程的開支和費(fèi)用。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，關(guān)閉設(shè)備，拔掉電源插頭。網(wǎng)絡(luò)機(jī)房防雷設(shè)計(jì)方案 2007-05-01 07:07 目前，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò) 通信技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)雷

7、擊的防護(hù)要求越來越高， 由于對(duì)雷擊的防護(hù)措施不力或存在認(rèn)識(shí)上的偏差， 往往起不到應(yīng)有的 防護(hù)效果，機(jī)房遭受到雷擊頻繁發(fā)生。特別是在雷雨季節(jié)，計(jì)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)的一些電子電氣設(shè)備受到雷擊的干擾， 有些遭雷擊而燒毀， 造 成直接經(jīng)濟(jì)損失。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷防護(hù)要引起足夠重視， 做到 有備無患，對(duì)防雷設(shè)施進(jìn)行整改，做好整體防護(hù)措施，才能更好地維 護(hù)機(jī)房的安全運(yùn)行。二、解決方案1.1 建筑物直擊雷防護(hù)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50057-94 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，重要 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機(jī)房所在大樓為第二類或第三類防雷建筑物， 一般都 按要求建設(shè)有防雷設(shè)施，如大樓天面的避雷網(wǎng) （ 帶 ） 、避雷針或混

8、合組成的接閃器等， 這些接閃器通過大樓立柱基礎(chǔ)的主鋼筋， 將強(qiáng)大 的雷電流引入大地， 形成較好的建筑物防雷設(shè)施。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)置在 建筑物內(nèi)， 受建筑物防雷系統(tǒng)保護(hù)， 直擊雷直接擊中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 的可能性就非常小，因此通常不必再安裝防護(hù)直擊雷的設(shè)備。1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)感應(yīng)雷防護(hù) 感應(yīng)雷由靜電感應(yīng)產(chǎn)生， 也可由電磁感應(yīng)產(chǎn)生， 形成感應(yīng)雷電壓的機(jī) 率很高， 對(duì)建筑物內(nèi)的低壓電子設(shè)備造成較大的威脅， 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)的防雷工作重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷入侵 。入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的雷電過電壓 過電流主要有以下三個(gè)途徑：(1) 由交流電源供電線路入侵 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源由室外架空電力線路輸入室內(nèi)， 架空電力線路可

9、能 遭受直擊雷和感應(yīng)雷； 直擊雷擊中高壓電力線路， 經(jīng)過變壓器耦合到 380V 低壓側(cè)，入侵計(jì)算機(jī)供電設(shè)備；另外低壓線路也可能被直擊雷 擊中或感應(yīng)出雷電過電壓。在 220V 電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平 均可達(dá) 10000V ，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可造成毀滅性打擊。(2) 由計(jì)算機(jī)通信線路入侵 由計(jì)算機(jī)通信線路入侵分為三種情況。 情況一：當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r(shí)，強(qiáng)雷電壓將鄰近土壤擊穿， 雷電流直接入侵到電纜外皮，進(jìn)而擊穿外皮，使高壓入侵線路。 情況二：雷云對(duì)地面放電時(shí)，在線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓，擊壞 與線路相連的電氣設(shè)備， 通過設(shè)備連線侵入通信線路。 這種入侵沿通 信線路傳播，涉及面廣，危害

10、范圍大。 情況三：若通過一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行 鋪設(shè)時(shí)，當(dāng)某一導(dǎo)線被雷電擊中時(shí)，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓， 擊壞低壓電子設(shè)備。（3）地電位反擊電壓通過接地體入侵雷擊時(shí)強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄入大地， 在接地體附近放 射型的電位分布， 若有連接電子設(shè)備的其它接地體靠近時(shí)， 即產(chǎn)生高 壓地電位反擊， 入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬伏。 建筑物防直擊雷的避雷引入 了強(qiáng)大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)變 化，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線（包括電源線和信號(hào)線）上感應(yīng)出雷電過電壓， 因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 反而可能引入了雷電 流。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電

11、路芯片耐壓能力很弱，通常在 100V 以下，因此必須建立多層次的計(jì)算機(jī)防雷保護(hù)系統(tǒng)， 層層防護(hù)， 確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。2. 解決方案（ 1 ）對(duì)于雷電磁場(chǎng)的影響，主要是直擊雷擊中機(jī)房大樓時(shí)，雷電 流在建筑物的內(nèi)部分布直接影響到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備， 特別是對(duì)電 磁干擾敏感的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信終端設(shè)備。 合理選擇機(jī)房的位置及機(jī) 房?jī)?nèi)設(shè)備的合理布局可有效的減少雷害。（ 2 ）在供電系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的接口處安裝電涌保護(hù)器 SPD ，并對(duì)出入機(jī)房纜線采取屏蔽、接地，實(shí)現(xiàn)等電位連接等措施， 可有效減少雷擊過電壓對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的侵害。（ 3 ）機(jī)房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響，

12、合格的 地網(wǎng)是有效防雷的關(guān)鍵。 機(jī)房的聯(lián)合地網(wǎng)通常由機(jī)房建筑物基礎(chǔ) （含 地樁）、環(huán)形接地（體）裝置、工作（電力變壓器）地網(wǎng)等組成。對(duì) 于敏感的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的防雷， 接地系統(tǒng)的良好與否， 直接關(guān)系到防 雷的效果和質(zhì)量。如果地網(wǎng)不合要求，應(yīng)改善地網(wǎng)條件，適當(dāng)擴(kuò)大地 網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結(jié)構(gòu)， 使雷電流盡快地泄放， 縮短雷電流引起的高 過電壓的保持時(shí)間，以達(dá)到防雷要求。三、實(shí)例1. 基本情況 某公司機(jī)房，在公司所在大樓三樓，大樓已有避雷針、避雷帶等外部 防雷設(shè)施； 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)由市電三相低壓電源供電， 機(jī) 房供電電源由配電室配電柜直供大樓配電箱， 由大樓配電箱至機(jī)房配 電箱供給 UPS 電

13、源設(shè)備；機(jī)房計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信線進(jìn)出采用 UTP 雙 絞線纜，通訊專線的線路采用語音電纜線， 衛(wèi)星饋線采用 BNC 接口 同軸電纜； 機(jī)房接地利用建筑接地網(wǎng) 。2. 方案設(shè)計(jì) 機(jī)房所在大樓已有避雷針、 避雷帶等外部防雷設(shè)施， 不再作外部防雷 補(bǔ)充設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)按 A 類要求設(shè)計(jì)，供 電系統(tǒng)采取 34 級(jí)電涌保護(hù)器( SPD )(以下簡(jiǎn)稱避雷器) 進(jìn)行保 護(hù)。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)采取精細(xì)保護(hù)，對(duì)于進(jìn)出保護(hù)區(qū)的電纜、電線在進(jìn) 入保護(hù)區(qū)時(shí)適當(dāng)安裝信號(hào)接口電涌保護(hù)器( SPD )。機(jī)房實(shí)行聯(lián)合 接地，建立合格的接地系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)出保護(hù)區(qū)界面的管、線、槽實(shí)行等 電位連接。 有效地將雷電過電壓降低到

14、設(shè)備能夠承受的水平。 設(shè)計(jì)內(nèi) 容主要包括：(1) 機(jī)房設(shè)備瞬態(tài)過電壓保護(hù)的設(shè)計(jì)；(2) 機(jī)房等電位連接的設(shè)計(jì)；(3) 接地網(wǎng)制作設(shè)計(jì)。3. 機(jī)房電源設(shè)備瞬態(tài)過電壓保護(hù) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房作為一個(gè)欲保護(hù)的區(qū)域，從 EMC (電磁兼容)的 觀點(diǎn)來看， 由外到內(nèi)可分為幾級(jí)保護(hù)區(qū)。 建筑物大樓外部是直接雷的 區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備最容易遭受損害， 危險(xiǎn)性最高， 是暴露區(qū)， 為 0 區(qū)；建筑物內(nèi)部到機(jī)房所處的位置為非暴露區(qū) , 可將其分為 1 區(qū)、 2 區(qū)，越往內(nèi)部，危險(xiǎn)程度越低。電源線路是雷電過電壓侵入 的主要途徑之一。 從總配電室變壓器低壓輸出端到機(jī)房設(shè)備端， 必須 實(shí)行分級(jí)保護(hù)，將雷電過電壓降低到設(shè)

15、備能夠承受的水平。3.1 電源避雷器的配置(1) 總低壓配電室的總配電柜電源輸出端配置三相箱式電源避雷器1臺(tái)，作為第一級(jí)防雷保護(hù)。標(biāo)稱放電電流選用50100kA ,預(yù) 防直擊雷。(2) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在建筑樓層總配電箱電源引入端配置箱式電源避雷 器，作為第二級(jí)防雷保護(hù)。 配置三相箱式避雷器，標(biāo)稱放電電流選用 40kA ，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過電壓。(3) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)房配電箱電源引入端配置電源避雷器， 作為第三級(jí)防 雷保護(hù)。配置單相箱式避雷器，標(biāo)稱放電電流選用 20kA ，預(yù)防感 應(yīng)雷擊或操作過電壓。(4) 重要網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜或設(shè)備端采用模塊式電源避雷器， 作為第四級(jí)防雷 保護(hù)。標(biāo)稱放電電流選用 5kA ，

16、預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過電壓。3.2 數(shù)據(jù)(信號(hào))通信接口避雷器的配置 根據(jù)通信設(shè)備的具體情況，主要考慮由室外引入的數(shù)據(jù)(語音)或視 頻信號(hào)線路的防雷保護(hù)。避雷器主要串接在線路的兩端設(shè)備的接口 處。(1) 服務(wù)器 100M 輸入端口處安裝單口 RJ45 端口信號(hào)避雷器，以 保護(hù)服務(wù)器。(2)24 口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)串聯(lián) 24 口的 RJ45 端口信號(hào)避雷器，避免因 雷擊感應(yīng)或電磁場(chǎng)干擾沿雙絞線竄入而毀壞設(shè)備。(3) 在 DDN 專線接收設(shè)備上安裝單口 RJ11 端口信號(hào)避雷器，保 護(hù) DDN 專線上的設(shè)備。(4) 在衛(wèi)星接收設(shè)備前端安裝同軸端口天饋線避雷器， 以保護(hù)接收設(shè) 備。4. 等電位連接設(shè)計(jì) 在機(jī)

17、房做一個(gè)接地總匯流排，使交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流 工作接地、防雷接地等四種接地共用一組接地裝置。 機(jī)房接地匯流排 盡量安裝在防靜電地板下隱蔽處。將所有進(jìn)入大樓的通信電纜及線纜 用金屬管道進(jìn)行屏蔽，并將所有的金屬管道（包括水管、煤氣管及各 種屏蔽管道）在進(jìn)入大樓之前，就近接地。采用聯(lián)合接地網(wǎng)，目的是 消除各地網(wǎng)之間的電位差，保證設(shè)備不因雷電的反擊而損壞。5. 接地網(wǎng)制作設(shè)計(jì)接地是避雷技術(shù)非常重要的環(huán)節(jié)之一， 無論是直擊雷或感應(yīng)雷，最終 都是把雷電流引入大地。因此，對(duì)于敏感的數(shù)據(jù)（信號(hào)）通信設(shè)備而 言，沒有合理而良好的接地系統(tǒng)是不能可靠避雷的。因此，對(duì)接地電 阻1 Q的大樓地網(wǎng)，需按照規(guī)范

18、要求整改，以提高機(jī)房接地系統(tǒng)的 可靠性。根據(jù)具體情況，通過沿機(jī)房大樓建立不同形式的接地網(wǎng)（包 括水平接地體、垂直接地體）來擴(kuò)大接地網(wǎng)的有效面積和改善地網(wǎng)的 結(jié)構(gòu)?；疽笕缦拢海?1 ）在大樓周圍做接地網(wǎng)，用較少的材料和較低的安裝成本，完 成最有效的接地裝置；（1 ）接地電阻值要求 R V 1 Q ;（ 2 ）接地體應(yīng)離機(jī)房所在主建筑物 35m 左右設(shè)置；（ 3 ）水平和垂直接地體應(yīng)埋入地下 0.8m 左右，垂直接地體長(zhǎng) 2.5m ，每隔 35m 設(shè)置一個(gè)垂直接地體；（4 ）垂直接地體采用 50 X 50 x 5mm的熱鍍鋅角鋼，水平接地體則選50 x 5mm的熱鍍鋅扁鋼；(5 )在地網(wǎng)焊接時(shí)，焊接面積應(yīng) 6倍接觸點(diǎn)，且焊點(diǎn)做防腐蝕 防銹處理；( 6 )各地網(wǎng)應(yīng)在地面下 0.60.8m 處與多根建筑立柱鋼筋焊接，并作防腐蝕、防銹處理；(7 )土壤導(dǎo)電性能差時(shí)采用敷設(shè)降阻劑法