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工廠弱電設(shè)備防雷保護

文檔作者：謝奎胡小剛文檔來源：湖北新冶鋼有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月04日
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2012年8月■卸目蓑精綜述與交流
工廠弱電設(shè)備防雷保護
謝奎胡小剛
(湖北新冶鋼自．限公司)
摘要：目前自動控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)在工』‘生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，工』‘管理人員及工人受益十電腦、自動化及通訊設(shè)備極大方便
的同時，也受到其’艮受雷電襲擊后果可能是整個系統(tǒng)的運行中斷、重要數(shù)據(jù)丟失，造成無法彌補的經(jīng)濟損失。因此采取積極有效的防雷
措施，減少雷電對弱電系統(tǒng)的損壞，防忠于未然、勢在必行。
關(guān)鍵詞：弱電系統(tǒng)：防雷；防浪涌
l雷電對弱電設(shè)備的影響
雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。它能釋放d{巨大的能量、具有極
強大的破壞能力。隨著科技的進(jìn)步，微電設(shè)備被廣泛應(yīng)用，工廠弱電系統(tǒng)
的安全運行對企業(yè)來說。尤其是大型的綜合企業(yè)非常重要，食業(yè)供電的
町靠性、連續(xù)性和安全性要求性很高，特別是微電子產(chǎn)品普遍絕緣強度
低．過電壓耐受力差。容易遭受雷電侵襲。我們知道雷電入侵電器設(shè)備的
形式有兩種：直擊雷和感應(yīng)雷。雷電直接擊中線路并經(jīng)過電器設(shè)備入地
的雷擊過電流稱為直擊雷；由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與導(dǎo)體感
應(yīng)出的過電壓，過電流形成的雷擊稱為感應(yīng)雷。弱電設(shè)備損壞往往是～
次設(shè)備發(fā)生雷擊后在弱電設(shè)備造成的浪涌超過了設(shè)備承受的能力而損
壞設(shè)備的，浪涌的主要形式是電源浪涌、信號浪涌。
’
歸納起來，雷電對弱電設(shè)備的影響如圖l所示：
圖l
2弱電系統(tǒng)防雷保護設(shè)計
工J．按照防護范圍可將弱電設(shè)備的防雷措施分為兩類，外部防護和
內(nèi)部防護。外部防護足指對安裝弱電設(shè)備的建筑物本體的安全防護，可
采用避雷針、分流、屏蔽網(wǎng)、均衡電位、接地等措施。這種防護措施人們比
較重視、比較常見，相對來說比較完善。內(nèi)部防護是指在建筑物內(nèi)部弱電
設(shè)備對過電壓(雷電或電源系統(tǒng)內(nèi)部過電壓)的防護。
弱電設(shè)備的外部防護：①是使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引
入人地；②在將雷電流弓【入人地的時候盡量將雷電流分流。避免造成過
電壓危害設(shè)備；③利用建筑物中的金屬部件以及鋼筋可以作為不規(guī)則的
法拉第籠，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物中的設(shè)備是低壓電子邏輯
系統(tǒng)、遙控、小功率信號電路的電器，則需要加裝專門的屏蔽網(wǎng)，在整個
屋面組成不入于5～5m，6。4m的網(wǎng)格，所有均壓環(huán)采用避雷帶等電位連
接；④建筑物各點的電位均衡．避免由于電位差危害設(shè)備：⑤保障建筑物
有良好的接地，降低雷擊建筑物時接點電位損壞設(shè)備。
弱電設(shè)備的內(nèi)部防護包括以下兩點：
2．1電源系統(tǒng)防雷
實行避雷器三級保護(圖2)。第一級為防強雷電流保護，安裝在總配
電房380v的輸入端，主要泄放外線等產(chǎn)生的過電壓，其雷通量大，啟動
電壓商；第二級為防過壓、過流保護，安裝在PLC控制站專用隔離變壓器
前，豐要泄放第一級殘壓、配電線路上感應(yīng)出的過電壓和其它用電設(shè)備
的操作過電壓、其電流通量居中，啟動電壓居中；隔離變壓器的安裝非常
重要，它能有效抑制如高頻部分、尖峰浪涌等電磁干擾，對雷電波同樣有
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C曬一|受聿錄放模塊
●V
矗詆電下糖橢號
軋艘音開關(guān)
赫D
：嫩音量
話倚
圖4數(shù)宇錄放模塊、聲音采集器
將高低控制信號弓系統(tǒng)運行的正常和故障信號相連，以便進(jìn)行監(jiān)聽保
存。sl開關(guān)與24腳相連，進(jìn)行現(xiàn)場放音的控制。
罔4中右側(cè)聲音采集器可以采集150mz范圍內(nèi)的聲音，通過連接線
傳到土控的交換機，光纖通過海纜送入中控。再迸過音頻采集卡，送入
Pc中央監(jiān)控，采集卡如圖5所示。
圖5音頻采靠卡
對于中央監(jiān)控的軟件，ur以采用將聲音文件定期存儲與刪除的設(shè)
定，以滿足偏航系統(tǒng)發(fā)生異響時能夠在中控進(jìn)行調(diào)用和幫助判斷原因。
聲音監(jiān)控不僅僅和監(jiān)測結(jié)構(gòu)配合，也可以和視頻配合，對設(shè)備進(jìn)行全面
的監(jiān)控，以彌補海上環(huán)境對維護帶來的不便。
·165·
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萬方數(shù)據(jù)
綜述與交流建莉國茬海2012年8月
效；第三級為防雷電磁場脈沖保護，安裝在電子設(shè)備系統(tǒng)的輸入端，主要
泄放前面的殘壓，完全可達(dá)到箝位輸出，其殘壓低，響應(yīng)時間快。從總低
壓配電柜開始應(yīng)將自控系統(tǒng)的電源線單獨布排，單獨接地減少互相干
擾。各級避雷器應(yīng)盡量靠近被保護設(shè)備以免雷電入侵保護設(shè)備。
接田地設(shè)魯?shù)赜嬎銞鞯?
圖2
2．2自動控制系統(tǒng)保護方案
儀表的信號部分、PLc信號、PLc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、閉路監(jiān)
視系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)等，針對其特性，應(yīng)用于該系統(tǒng)的浪涌保護器基
本上可以分為三級，對于自動控制系統(tǒng)的供電設(shè)備來說，需要雷擊電流
放電器、過壓放電器以及終端設(shè)備保護器。雷電近浪涌保護器后，信號中
仍含有部分高頻分量和較高能量對系統(tǒng)構(gòu)成危害，因此可以采用低通濾
波器和浪涌保護器對雷電能量進(jìn)行吸收，原理如圖3所示。
圖3
3弱電設(shè)備防雷措施
(1)根據(jù)信息系統(tǒng)防雷規(guī)范5．1．2的要求“需要保護的電子信息系統(tǒng)
必須采取等電位聯(lián)結(jié)與接地系統(tǒng)保護措施”，建筑物的公共設(shè)施與建筑
物公用接地網(wǎng)做等電位聯(lián)結(jié)，等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式分為s形和M形。
核心設(shè)備均集中布置在中央控制室，適合采用s形等電位聯(lián)結(jié)方式，分
散到車間的終端運用M形。
(2)PLC系統(tǒng)、儀表、閉路監(jiān)視系統(tǒng)的控制線、信號線都選用屏蔽層
一點接地方法，避免產(chǎn)生電壓差，造成地電壓反擊；接地電阻達(dá)不到要
求，要另外加裝接地裝置，并保證其接地電阻小于2n。
(3)自控系統(tǒng)的設(shè)備地與接閃地分開，并保證接地電阻小于2Q。對
于控制室內(nèi)控制柜的地線如達(dá)不到要求的，將重新連接，可行的辦法是
對每個控制柜加裝一條40×5mm的銅排，使控制柜內(nèi)的接地線全部集中
到銅排，并進(jìn)行良好的接地。
(4)線路盡可能短、盡可能不要架空走線、有條件穿管埋線，確保強
弱線路分開，防止感應(yīng)過電壓，如果是由于空間問題，強弱線路不能有效
分開，就利用整條通訊線穿鐵管，并每隔一定距離就近可靠接地，如果通
訊電纜長度太長，采用上述方法費用太高時，埋地敷設(shè)可改用套塑料管
(敷設(shè)深度70cm以上)，借用大地的屏蔽接地作用，但在電纜出土前15m
至進(jìn)建筑物處，電纜仍然套穿鐵管，并可靠接地。
(5)弱電設(shè)備的配電系統(tǒng)加裝多級電源避雷器，一級防雷，作為系統(tǒng)
電源進(jìn)線端的主級三合一防雷器，在雷擊多發(fā)地帶至少應(yīng)有100～160kA
的通流容量。防雷器可并聯(lián)安裝在廠房總配電柜內(nèi)的電源進(jìn)線處或配房
低壓輸出端。配電房低壓輸出端并聯(lián)安裝壹套B級電源防雷箱Cn—B4P一
100，用于機房整體設(shè)備的電源第一級的防雷設(shè)備初級保護?；虿捎胏n
電源防雷模塊cn—TP一100B，并聯(lián)安裝在配電房低壓輸出端。二級電源防
雷，uPS電源防雷器，對通過電源初級防雷器的雷電能量進(jìn)一步泄放，可
將幾千伏的過電壓進(jìn)一步到一點幾千伏，雷電多發(fā)地帶需要具有40kA
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的通流容量，防雷器可并聯(lián)安裝在uPs處。在電源總進(jìn)線處，并聯(lián)安裝一
套電源二級二合一防雷器Cn—B4P一40用于設(shè)備的電源第二級防雷保
護。三級防雷系統(tǒng)，即用電設(shè)備的末級防雷，作為第三級的二合一防雷
器，要求有10KA以上的通流容量。
(6)自動化裝置的供電設(shè)備，采用三級保護布置如圖3所示。在不同
等級的放電器之間，必須遵守導(dǎo)線的最小長度規(guī)定。供電系統(tǒng)中雷擊電
流放電器與過壓放電器之間的距離不得小于10m，過壓放電器同儀器設(shè)
備保護裝置之間的導(dǎo)線距離則不應(yīng)小于5m。并根據(jù)f-1／2盯、厄丁，合理
選擇電L和電容C。
(7)隔離措施，電源部分可以安裝交流電源隔離變壓器；對于數(shù)字輸
入信號，大部分都利用光電隔離器或者串接各種信號防雷設(shè)備，也有一
些使用脈沖變壓器隔離和運算放大器隔離；對于數(shù)字輸出信號也是主要
采用光電隔離器或者串接各種信號防雷設(shè)備。對于模擬量輸入信號，可
采用安裝音視頻隔離變壓器、光隔離器等進(jìn)行隔離。對于計算機網(wǎng)絡(luò)接
口，可以采用專用的網(wǎng)絡(luò)防雷器，距離較遠(yuǎn)時可采用光纖進(jìn)行傳輸。
4結(jié)束語
隨著通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計算機應(yīng)用系統(tǒng)等的大規(guī)模使用，雷電以
及操作瞬間過電壓造成的危害越來越嚴(yán)重。以往的防護體系己不能滿
足，相信只要通過科學(xué)分析，采取正確、全面的防雷措施，是能夠有效地
降低了雷害，保證弱電設(shè)備安全可靠運行。
參考文獻(xiàn)
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