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电子信息系统防雷


电子信息系统防雷
东莞市防雷所 张智育 社会不断进步,科技飞速发展,电子信息技术的迅猛发展有力地促进了生产力的发展,电子信 息设备的应用已深入至国民经济、国防建设和人民生活的各个领域,各种电子、微电子装备已在各行 业大量使用。然而,由于电子信息设备的耐过压能力低,雷电高电压以及雷电磁脉冲侵入所产生的电 磁效应、热应都会对其造成干扰或永久性损坏。这使得电子信息设备的受损几率大大增加,每年因雷 击而造成的信息系统瘫痪的事故频繁发生。因此,随着信息时代的到来,电子信息系统的防雷己经成 为当务之急,有着极为重要的作用。 电子信息系统遭受雷电的影响是多方面的,既有直接雷击,又有雷电电磁脉冲,还有在建筑 物附近落雷形成的电磁场感应等。所以电子信息系统的防护不但要考虑防直接雷击,还要考虑防雷电 电磁脉冲、雷电电磁感应等。总体上还是应根据建筑物的特点做好外部防雷措施和内部防雷措施,将 外部防雷和内部防雷进行全面规划,做到协调统一。

(一)外部防雷
电子信息系统的第一道防线是防直击雷, 直击雷的防护最经济最有效的方法是避雷针 (避雷带、 避雷网)法,通过接闪器、引下线、接地装置的作用分别完成接闪、分流、散流的过程,把雷电流散 流到大地中去, 从而达到防护的目的。 然而, 外部的防雷措施只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁, 它并没有消除雷击。 接闪器只是将雷电流引向自身从而通过引下线将雷电流引导至接地装置把雷电流 散入大地,这样会带来地电位反击、雷电电磁干扰等多种形式及途径破坏电子信息系统,因此只有外 部防雷措施还是远远不够的,还必须做好内部防雷措施。

(二)内部防雷
内部防雷措施的作用是防止雷电电磁脉冲、雷电电磁感应、反击、接触电压、跨步电压等二次雷 害,其主要措施包括等电位连接、屏蔽(隔离) 、加装 SPD、以及合理的布线和良好的接地等措施。 (1) 等电位:指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位,把所有的导体相互作良好的导电 性连接,并以最短的距离与接地系统连通。其中非带电导体直接用导线连接,带电导体通过避雷器连 通。其作用:一是为雷电流提供低阻抗的连续通道,将雷电流迅速导入大地泄放。二是使系统各个部 份不产生足以产生危害的电位差。若建筑物内的各种金属物都能连接成一个统一的导电体,其内部当 然也就不会产生明显的电位差,这样就保证了建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压、跨 步电压。电子信息系统等电位连接网类型(S 型,M 型,S 型 M 型结合)的选择则应根据系统设备的 多少、机房面积的大小和电子信息系统的工作频率等适当选择。 (2) 屏蔽:屏蔽的主要目的是使电子信息系统免受雷电电磁脉冲的危害。其根本方法是防止或降 低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。 建筑物内的电子信息设备不仅在建筑物外部防雷装置接闪 时会受到雷电电磁脉冲的干扰,而且由于它本身的灵敏性高且耐压水平低,有时附近打雷时也会受到 其电磁波的影响而对电子信息设备产生损害。在钢筋混凝土建筑中,应尽量利用钢筋混凝土结构内的 钢筋(即建筑物内地板、顶板、墙面、梁及柱内的钢筋) ,使其形成一个六面体的网笼(即法拉第笼) , 从而实现屏蔽。由于电子信息设备对屏蔽的要求较高,当建筑物本身的钢筋所形成的网格密度达不到 所需要求时还应另设金属屏蔽网。良好的屏蔽措施不仅是防止和降低雷电电磁脉冲的最有效措施,而 且建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。但据调查资料,雷电波沿各种线路侵入高电 位而造成的事故占总雷害事故的 70%以上,它引起人身伤亡和设备损坏的损失也是最大的,因此防 止雷电波侵入也是内部防雷措施的重要一环。为防止雷电波侵入,进出建筑物的电缆均应采用屏蔽电 缆,并在屏蔽两端及雷电防护区交界处做等电位连接并接地。当采用非屏蔽电缆时则应敷设在金属管
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道内埋地引入,金属管还应电气导通且在雷电防护区交界处做等电位连接并接地。除此之外,其它任 何进出屏蔽空间的金属导电金属物也应在雷电防护区交界处做等电位连接并接地。 (3) 合理布线:电子信息系统的正常运行离不开电源线路、信号线路等各种管线,为了保证在防 雷装置接闪时这些管线不受影响,就必须考虑防雷系统与这些管线的关系,合理地敷设这些管线才能 获得最好的综合防护效果。首先,应将这些管线穿于金属管内,以实现可靠屏蔽;其次,应将这些线 路的主干线的垂直部份设置在建筑物的中心部位,避免靠近用作引下线的柱筋,以尽量缩小被感应的 范围。在管线较长或桥架等设施较长的路线上还需在两端接地。第三,电子信息系统线缆与其它各种 管线及配电箱、变电室、电梯机房空调机房之间应保持一定的间距;第四,电子信息系统信号线的布 置应尽量减少由线缆自身形成的感应环路面积。 (4) 安装 SPD:雷击对电子信息的危害主要是以各种形式引起过电压从而损害电子设备,要有 效地防止雷电对电子信息系统设备的损坏,还需要在各种线路上安装浪涌保护器(电源线路浪涌保护 器、信号线路浪涌保护器、天馈线路浪涌保护器)用以限制瞬态过电压和分流浪涌电流。据有关统计 资料表明,雷电对设备的破坏有 80%是经由电源线路侵入的,所以电源系统的防护尤其重要。电源 线路应根据实际情况采用多级防护,以达到分级泄流,避免单级防护随过大的雷击电流而出现损坏概 率高和产生高残压。从保护性能的要求来看,入口处的 SPD 应具有大的通流量,而末级 SPD 的保护 水平必须低于被保护设备对浪涌电压的耐受能力。另外,电源 SPD 的连接导线应平直,其导线长度 不宜大于 0.5m,这样才能更有效地降低引线上的电压,从而提高 SPD 的保护性能。除电源线路外, 信号线路、 天馈线路也应根据电子信息设备的实际情况在适当的位置安装电压驻波比和插入损耗小的 适配的浪涌保护器。 (5) 共用接地系统: 为防止防雷装置与邻近的金属物体之间出现高电位反击, 减少其间的电位差, 除了要将建筑物内的各种金属物体做好等电位连接外,还应将各种接地(交流工作接地、安全保护接 地、直流工作接地、防雷接地等)共用一组接地装置,其接地电阻必须按接入设备中要求的最小值确 定。共用接地系统的目的是达到均压、等电位以减小各种接地设备间以及不同系统间的电位差。 电子信息系统的防雷是一个综合性的工作,现在人们对雷电电磁脉冲、雷电电磁感应的防护普遍不够 重视,也常常由此引起设备的损坏。所以在完善电子信息系统的外部防雷的同时,更要加强电子信息 系统的内部防雷。将外部防雷和内部防雷进行全面规划、协调统一才能更好地保护电子信息系统不受 雷电的损害,保证电子信息系统安全地运行。

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