防雷工程+防雷接地+防雷公司技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

防雷是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)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(guò)電壓和感應(yīng)過(guò)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(shuō)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(lái)，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(guò)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)行等電位連接，電源線、信號(hào)線、金屬管道等都要通過(guò)過(guò)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(lái)，使雷電電磁脈沖波入侵的通道全部截?cái)?。所有的屏蔽套、殼等均需要接地?/p>

地凱科技認(rèn)為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(guò)去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨(dú)接地，目的是防止電網(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(lái)。

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(lái)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)?shù)姆览灼鱏PD，當(dāng)直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過(guò)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(lái)說(shuō)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))。

現(xiàn)在避雷器的研究與發(fā)展，也超出了分流的范圍。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(guò)，而對(duì)雷電過(guò)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)楦郊釉O(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)雷擊的防護(hù)要求越來(lái)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(wú)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 建筑物直擊雷防護(hù) 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50057-94《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 ) 、避雷針或混合組成的接閃器等，這些接閃器通過(guò)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。 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(guò)電壓過(guò)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(guò)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(guò)電壓。在 220V 電源線上出現(xiàn)的雷電過(guò)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(guò)電壓，擊壞與線路相連的電氣設(shè)備，通過(guò)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，危害范圍大。 情況三：若通過(guò)一條多芯電纜連接不同來(lái)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(guò)電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。

(3) 地電位反擊電壓通過(guò)接地體入侵 雷擊時(shí)強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過(guò)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(wàn)伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強(qiáng)大的雷電流通過(guò)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(guò)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(guò)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，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(guò)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(yǔ)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 3~4 級(jí)浪涌保護(hù)器( SPD )(以下簡(jiǎn)稱防雷器)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(guò)電壓降低到設(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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)電壓降低到設(shè)備能夠承受的水平。

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 50 ～ 100kA ，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(guò)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(guò)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 ，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過(guò)電壓。 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(yǔ)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)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(wú)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(méi)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 >1Ω 的大樓地網(wǎng)，需按照規(guī)范要求整改，以提高機(jī)房接地系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)具體情況，通過(guò)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(lái)擴(kuò)大接地網(wǎng)的有效面積和改善地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。

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 < 1Ω ;

( 2 )接地體應(yīng)離機(jī)房所在主建筑物 3~5m 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 3~5m 設(shè)置一個(gè)垂直接地體;

( 4 )垂直接地體采用 50×50×5mm 的熱鍍鋅角鋼，水平接地體則選 50×5mm 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 ~0.8m 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，使接地電阻 ≤1Ω ;

( 8 )回填土必須是導(dǎo)電狀態(tài)較好的新粘土;

( 9 )與大樓基礎(chǔ)地網(wǎng)多點(diǎn)焊接，并預(yù)留接地測(cè)試點(diǎn)。 以上是一種傳統(tǒng)的廉價(jià)實(shí)用的接地方式，根據(jù)實(shí)際情況，接地網(wǎng)材料也可以選用新型技術(shù)接地裝置，如免維護(hù)電解離子接地系統(tǒng)、低電阻接地模塊、長(zhǎng)效銅包鋼接地棒等等。 四、結(jié)束語(yǔ) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)雷電過(guò)壓的防護(hù)要求比較高，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)房所在的地理環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，經(jīng)過(guò)合理的雷電風(fēng)險(xiǎn)分析，針對(duì)雷害入侵機(jī)房設(shè)備的主要來(lái)源，進(jìn)行整體防護(hù)，并根據(jù)現(xiàn)有的一些成熟的防雷技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，采取經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)措施，保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

廣西：南寧、柳州、桂林、梧州、北海、防城港、欽州、貴港、玉林、百色、賀州、河池、來(lái)賓，崇左

審核編輯：湯梓紅