弱电系统防雷解决方案

弱电系统防雷解决方案

一、概述

1、浅析弱电系统的雷电危害

雷击是一种自然现象，它能释放出巨大的能量、具有极强大的破坏能力。几个世纪来，人类通过对雷击破坏性的研究、探索，对雷电的危害采取了一定的预防措施，有效地降低了雷害。

近年来，随着微电子技术的不断发展，弱电系统在生产生活各个方面的使用越来越广，人们在受益于微电子的极大方便的同时，也受到其一旦损坏就损失巨大的困扰。实际中，在增加弱电系统的时候，往往对弱电系统的防雷未加考虑或考虑不够的情况较多，一旦有雷电波侵入，设备损坏一般是巨大的，有的甚至使整个系统瘫痪，造成无可挽回的损失。

分析这些类雷击事故的主要原因是由于一次设备发生雷击后在弱电设备造成的浪涌超过了设备承受的能力而损坏设备的，浪涌的主要形式是电源浪涌、信号浪涌。而这种浪涌在新建或扩建设备时又往往不被重视，所以才会造成严重的损失。

2、弱电系统雷害的主要原因分析

雷电会导致多种不同形式的危害，没有任何一种办法可以全面防止雷电的危害，通过各种有效的办法可将雷害的程度降到最低，在多年的实际中人们对直击雷、感

应雷、球形雷的认识比较高，防护也相对完善，但对雷电浪涌的防护意识和防护措施相对比较薄弱，对弱电系统的雷电浪涌考虑不够造成的雷击事件屡见不鲜。主要的雷电形式及雷害情况有以下

几种情况：

(1)直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。

(2)感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时，在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直接雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。

(3)雷电浪涌是近年来由于微电子的不断使用引起人们极大重视的一种雷电危害形式，同时其防护方式也不断完善。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜人电脑设备。信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000h(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损

坏。

3、弱电系统雷害的影响

弱电系统的雷击危害所带来的影响是很严重的，如下图所示：

二、弱电系统防雷设计依据

GB50057-94 《建筑物防雷设计规范》

YD/T1235-2002 《通信局（站）低压配电系统用电涌保护器》YD/T5098-2001 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》YD5078-98 《通信工程电源系统防雷技术规定》

YDJ26-89 《通信局(站)接地设计暂行技术规范》

GA173-2002 《计算机信息系统防雷保安器》

GA267-2000 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》DL/T621-97 《交流电气装置的接地》

DL548-94 《电力系统通信站防雷运行管理规程》

IEC61024 《建筑物防雷》

IEC61312 《雷电电磁脉冲的防护》

IEC61643 《连接至低压配电系统的浪涌保护器》

IEC60664 《低压系统内设备的绝缘配合》

IEC、ITU及UL有关标准及规范

三、弱电系统的防雷措施

我公司是一家专门从事现代防雷理论研究、防雷产品研发生产制造、防雷工程设计施工的专业防雷公司。根据多年来的防雷经验，对弱电系统的特点进行细致的分析，总结出以下措施：

按照防护范围可将弱电系统的防雷措施分为两个部分进行：外部防护和内部防护。其中外部防护主要是指对安装有弱电系统的建筑物本体的雷电防护（即直击雷防护）；内部防护指在建筑物内部弱电系统对过电压的雷电防护（即感应雷防护）。如下图所示：

1、弱电系统的外部防护：

弱电系统的外部防护首先是使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引人大地；其次是在将雷电流引人大地的时候尽量将雷电流分流，避免造成过电压危害设备；第三是利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统、遥控、小功率信号电路的电器，则需要加装专门的屏蔽网，在整个屋面组成符合规范要求大小的网格，所有均压环采用避雷带等电位连接；第四是建筑物各点的电位均衡，避免由于电位差危害设备；第五是保障建筑物有良好的接地，降低雷击建筑物时接点电位损坏设备。

2、弱电系统的内部防护：

从EMC(电磁兼容)的观点来看，防雷保护由外到内应划分为多级保护区。最外层为0级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部(建筑)防雷系统保护，越

往里则危险程度越低。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成，从0级保护区到最内层保护区，必须实行分层多级保护，从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言，雷电流经传统避雷装置后约有50%是直接泄人大地，还有50%将平均流人各电气通道(如电源线，信号线和金属管道等)。

随着电脑通信设备的大规模使用，雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足电脑通信网络安全的要求。应从单纯一维防护转为三维防护，包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。

多级分级(类)保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定保护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到信号线路都应做多级层保护。

2.1 电源部分的防雷措施

弱电设备的电源雷电侵害主要是通过线路侵入。高压部分有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电压限制到小于6000V(1EEEEC62.41)，而线对线则无法控制。所以，对380V低压线路应进行过电压保护，按国家规范应有三部分：建议在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加防雷器，作一级保护；在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端应对地加装防雷器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器或保护器，作为三级保护。目的是用分流(限幅)技术即采用高吸收能量的分流设备(避雷器)将雷电过电压(脉冲)能量分流泄人大地，达到保护目的，所以，分流(限幅)技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络保护的关键，因此，