近幾年避雷技術的應用和發(fā)展

1、近幾年避雷技術的應用和發(fā)展 防雷是一個很復雜的問題， 不可能依靠一、 二種先進的防雷設備和防 雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應過電壓的影響， 必須針對雷害 入侵途徑， 對各類可能產(chǎn)生雷擊的因素進行排除， 采用綜合防治 接閃、均壓、屏蔽、接地、分流（保護） ，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計的防雷系統(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， 引下線立即產(chǎn)生高電位， 會對防雷系統(tǒng)周圍 的尚處于 地電位的導體產(chǎn)生

2、 旁側閃絡 ，并使處于地電位的導體電位升 高，進而對人員和設備構成危害。為了減少這種閃絡危險，最簡單的 辦法是采用均壓環(huán)， 將處于地電位的導體等電位連接起來， 一直到接 地裝置 。室內的金屬設施、電氣裝置和電子設備，如果其與防雷系統(tǒng) 的導體，特別是接閃裝置的距離達不到規(guī)定的安全要求時， 則應該用 較粗的導線把它們與防雷系統(tǒng)進行等電位連接。 這樣在閃電電流通過 時，室內的所有設施立即形成一個“等電位島” ，保證導電部件之間 不產(chǎn)生有害的電位差， 不發(fā)生旁側閃絡放電。 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， 就特別需要實行等電位

3、連 接，電源線、信號線、金屬管道等都要通過過壓保護器進行等電位連 接，各個內層保護區(qū)的界面處同樣要依此進行局部等電位連接， 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、殼或管子等導體把需要保護的對象包圍起 來，使雷電電磁脈沖波入侵的通道全部截斷。所有的屏蔽套、殼等均 需要接地。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設備影響的最有效方法。4、接 地 接地就是讓已經(jīng)內入防雷系統(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)的某處對被保護物體產(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)范要求電子設備單獨接地， 目的

4、是防止電網(wǎng)中雜散電流或 暫態(tài)電流干擾設備的正常工作。 90 年代以前，部隊的通信導航裝備 以電子管器件為主，采用模擬通信方式， 模擬通信對干擾特別敏感， 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 程領域不提倡單獨接地。在IEC標準和ITU相關標準中都不提倡單獨 接地 ，美國標準 IEEEStd1100-1992 更尖銳地指出：不建議采用任何 一種所謂分開的、獨立的、 計算機的、電子的或其它這類不正確的大 地接地體作為設備接地導體的一個連接點。 防雷接地是防雷系統(tǒng)中最 基礎的環(huán)節(jié)，也是防雷安裝驗收規(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） 這是現(xiàn)代防雷技術迅猛發(fā)展的重點， 是保護各種電子設備或電氣系統(tǒng) 的關鍵措施。所謂分流就是在一切從室外來的導體（包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電 話線或天饋線等信號線） 與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)一種適當 的避雷器SPD,當直擊雷或雷擊效應在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些 導線進入室內或設備時， 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， 仍會有少部份沿 導線進入設備，這對于一些不耐高壓的微電子設備來說是很危險的， 所以對于這類設備在導線進入機殼前， 應進行多級分流 （即不少于三 級防雷保護）。現(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)在信號線或天線的饋線上， 它們能讓有用信號順暢通過， 而對雷 電過壓波進行阻隔。采用分流這一防雷措施時， 應特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇， 因為 附加設施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。 比如信號避雷器的接 入應不影響系統(tǒng)的傳輸速率；天饋避雷器在通帶內的損耗要盡量?。?若使用在定向設備上，不能導致定位誤差。6、躲 避在建筑物基建選址時， 就應該躲開多雷區(qū)或易遭雷擊的地點， 以免日 后增大防雷工程的開支和費用。當雷電發(fā)生時，關閉設備，拔掉電源插頭。網(wǎng)絡機房防雷設計方案 2007-05-01 07:07 目前，隨著計算機和網(wǎng)絡 通信技術的高速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)對雷

7、擊的防護要求越來越高， 由于對雷擊的防護措施不力或存在認識上的偏差， 往往起不到應有的 防護效果，機房遭受到雷擊頻繁發(fā)生。特別是在雷雨季節(jié)，計算機網(wǎng) 絡系統(tǒng)的一些電子電氣設備受到雷擊的干擾， 有些遭雷擊而燒毀， 造 成直接經(jīng)濟損失。 計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的防雷防護要引起足夠重視， 做到 有備無患，對防雷設施進行整改，做好整體防護措施，才能更好地維 護機房的安全運行。二、解決方案1.1 建筑物直擊雷防護按照國家標準 GB 50057-94 建筑物防雷設計規(guī)范的要求，重要 計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)機房所在大樓為第二類或第三類防雷建筑物， 一般都 按要求建設有防雷設施，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的主鋼筋， 將強大 的雷電流引入大地， 形成較好的建筑物防雷設施。 計算機系統(tǒng)設置在 建筑物內， 受建筑物防雷系統(tǒng)保護， 直擊雷直接擊中計算機網(wǎng)絡系統(tǒng) 的可能性就非常小，因此通常不必再安裝防護直擊雷的設備。1.2 計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)感應雷防護 感應雷由靜電感應產(chǎn)生， 也可由電磁感應產(chǎn)生， 形成感應雷電壓的機 率很高， 對建筑物內的低壓電子設備造成較大的威脅， 計算機網(wǎng)絡系 統(tǒng)的防雷工作重點是防止感應雷入侵 。入侵計算機系統(tǒng)的雷電過電壓 過電流主要有以下三個途徑：(1) 由交流電源供電線路入侵 計算機系統(tǒng)的電源由室外架空電力線路輸入室內， 架空電力線路可

9、能 遭受直擊雷和感應雷； 直擊雷擊中高壓電力線路， 經(jīng)過變壓器耦合到 380V 低壓側，入侵計算機供電設備；另外低壓線路也可能被直擊雷 擊中或感應出雷電過電壓。在 220V 電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平 均可達 10000V ，對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)可造成毀滅性打擊。(2) 由計算機通信線路入侵 由計算機通信線路入侵分為三種情況。 情況一：當?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r，強雷電壓將鄰近土壤擊穿， 雷電流直接入侵到電纜外皮，進而擊穿外皮，使高壓入侵線路。 情況二：雷云對地面放電時，在線路上感應出上千伏的過電壓，擊壞 與線路相連的電氣設備， 通過設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線或者多條電纜平行 鋪設時，當某一導線被雷電擊中時，會在相鄰的導線感應出過電壓， 擊壞低壓電子設備。（3）地電位反擊電壓通過接地體入侵雷擊時強大的雷電流經(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， 若有連接電子設備的其它接地體靠近時， 即產(chǎn)生高 壓地電位反擊， 入侵電壓可高達數(shù)萬伏。 建筑物防直擊雷的避雷引入 了強大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產(chǎn)生強大的電磁場變 化，會在相鄰的導線（包括電源線和信號線）上感應出雷電過電壓， 因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護計算機系統(tǒng)， 反而可能引入了雷電 流。計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)等設備的集成電

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算機防雷保護系統(tǒng)， 層層防護， 確保計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全。2. 解決方案（ 1 ）對于雷電磁場的影響，主要是直擊雷擊中機房大樓時，雷電 流在建筑物的內部分布直接影響到計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)設備， 特別是對電 磁干擾敏感的計算機及網(wǎng)絡通信終端設備。 合理選擇機房的位置及機 房內設備的合理布局可有效的減少雷害。（ 2 ）在供電系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡終端設備的接口處安裝電涌保護器 SPD ，并對出入機房纜線采取屏蔽、接地，實現(xiàn)等電位連接等措施， 可有效減少雷擊過電壓對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)設備的侵害。（ 3 ）機房采用聯(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)是有效防雷的關鍵。 機房的聯(lián)合地網(wǎng)通常由機房建筑物基礎 （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 于敏感的數(shù)據(jù)通訊設備的防雷， 接地系統(tǒng)的良好與否， 直接關系到防 雷的效果和質量。如果地網(wǎng)不合要求，應改善地網(wǎng)條件，適當擴大地 網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結構， 使雷電流盡快地泄放， 縮短雷電流引起的高 過電壓的保持時間，以達到防雷要求。三、實例1. 基本情況 某公司機房，在公司所在大樓三樓，大樓已有避雷針、避雷帶等外部 防雷設施； 計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的供電系統(tǒng)由市電三相低壓電源供電， 機 房供電電源由配電室配電柜直供大樓配電箱， 由大樓配電箱至機房配 電箱供給 UPS 電

13、源設備；機房計算機網(wǎng)絡通信線進出采用 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； 機房接地利用建筑接地網(wǎng) 。2. 方案設計 機房所在大樓已有避雷針、 避雷帶等外部防雷設施， 不再作外部防雷 補充設計。計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護按 A 類要求設計，供 電系統(tǒng)采取 34 級電涌保護器( SPD )(以下簡稱避雷器) 進行保 護。網(wǎng)絡通信系統(tǒng)采取精細保護，對于進出保護區(qū)的電纜、電線在進 入保護區(qū)時適當安裝信號接口電涌保護器( SPD )。機房實行聯(lián)合 接地，建立合格的接地系統(tǒng)，對進出保護區(qū)界面的管、線、槽實行等 電位連接。 有效地將雷電過電壓降低到

14、設備能夠承受的水平。 設計內 容主要包括：(1) 機房設備瞬態(tài)過電壓保護的設計；(2) 機房等電位連接的設計；(3) 接地網(wǎng)制作設計。3. 機房電源設備瞬態(tài)過電壓保護 計算機網(wǎng)絡機房作為一個欲保護的區(qū)域，從 EMC (電磁兼容)的 觀點來看， 由外到內可分為幾級保護區(qū)。 建筑物大樓外部是直接雷的 區(qū)域，在這個區(qū)域內的設備最容易遭受損害， 危險性最高， 是暴露區(qū)， 為 0 區(qū)；建筑物內部到機房所處的位置為非暴露區(qū) , 可將其分為 1 區(qū)、 2 區(qū)，越往內部，危險程度越低。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房設備端， 必須 實行分級保護，將雷電過電壓降低到設

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，作為第一級防雷保護。標稱放電電流選用50100kA ,預 防直擊雷。(2) 網(wǎng)絡設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，作為第二級防雷保護。 配置三相箱式避雷器，標稱放電電流選用 40kA ，預防感應雷擊或操作過電壓。(3) 網(wǎng)絡設備機房配電箱電源引入端配置電源避雷器， 作為第三級防 雷保護。配置單相箱式避雷器，標稱放電電流選用 20kA ，預防感 應雷擊或操作過電壓。(4) 重要網(wǎng)絡機柜或設備端采用模塊式電源避雷器， 作為第四級防雷 保護。標稱放電電流選用 5kA ，

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

17、房做一個接地總匯流排，使交流工作接地、安全保護接地、直流 工作接地、防雷接地等四種接地共用一組接地裝置。 機房接地匯流排 盡量安裝在防靜電地板下隱蔽處。將所有進入大樓的通信電纜及線纜 用金屬管道進行屏蔽，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，保證設備不因雷電的反擊而損壞。5. 接地網(wǎng)制作設計接地是避雷技術非常重要的環(huán)節(jié)之一， 無論是直擊雷或感應雷，最終 都是把雷電流引入大地。因此，對于敏感的數(shù)據(jù)（信號）通信設備而 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，以提高機房接地系統(tǒng)的 可靠性。根據(jù)具體情況，通過沿機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）來擴大接地網(wǎng)的有效面積和改善地網(wǎng)的 結構。基本要求如下：（ 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 ）接地體應離機房所在主建筑物 35m 左右設置；（ 3 ）水平和垂直接地體應埋入地下 0.8m 左右，垂直接地體長 2.5m ，每隔 35m 設置一個垂直接地體；（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，焊接面積應 6倍接觸點，且焊點做防腐蝕 防銹處理；( 6 )各地網(wǎng)應在地面下 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 )土壤導電性能差時采用敷設降阻劑法