隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展,電子信息設(shè)備的應(yīng)用已深入至各個(gè)領(lǐng)域,各種電子、微電子裝備已在各行業(yè)大量使用。由于這些系統(tǒng)和設(shè)備耐過(guò)電壓能力低,雷電高電壓以及雷電電磁涌流侵入所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾或永久性損壞,造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此解決電子信息系統(tǒng)對(duì)雷電災(zāi)害的防護(hù)問(wèn)題,十分重要。電子信息系統(tǒng)設(shè)備的多樣化、復(fù)雜化,其微電子元器件的工作電壓較低,通信信號(hào)幅度相對(duì)較小等特點(diǎn),如在回路中設(shè)置防雷設(shè)施勢(shì)必會(huì)影響通信、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的可靠、安全和暢通。這給弱電設(shè)備的過(guò)電壓防范帶來(lái)一定的難度。為了減少雷電感應(yīng)致使自動(dòng)化控制系統(tǒng)等弱電設(shè)備損壞,造成直接和間接的重大經(jīng)濟(jì)損失,有必要對(duì)弱電設(shè)備的防雷與接地技術(shù)進(jìn)行研究,采取有效的防雷措施。
1 造成弱電設(shè)備損壞的主要原因
1.1 直擊雷 所謂直擊雷是指雷擊點(diǎn)直接作用在設(shè)備上或作用在傳輸線(xiàn)路上,由傳輸線(xiàn)路引人造成設(shè)備的損壞。直擊雷造成設(shè)備損壞的程度一般都較為嚴(yán)重,一般采取安裝避雷針和布設(shè)避雷帶進(jìn)行防雷保護(hù)。
1.2 感應(yīng)雷 所謂感應(yīng)雷是指雷擊點(diǎn)發(fā)生在距離設(shè)備幾百米或幾公里以外,雷擊點(diǎn)周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生強(qiáng)烈變化,其附近的設(shè)備或金屬導(dǎo)體上將感應(yīng)出一定的雷電壓幅值,使弱電設(shè)備過(guò)電壓造成損壞。實(shí)際上雷擊造成弱電設(shè)備損壞的大都(占99%)是由感應(yīng)雷引起的。因此,必須重視感應(yīng)雷的防范。
1.3 感應(yīng)雷電壓的特點(diǎn) ①雷電波是沖擊電壓披,作用時(shí)間短,一般只有幾微秒至幾十微秒的非周期變化電壓,可認(rèn)為是瞬態(tài)的變化電壓:②雷擊點(diǎn)周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生強(qiáng)烈變化時(shí)。在附近的設(shè)備、金屬導(dǎo)體上將感應(yīng)出一定的雷電壓幅值;③在設(shè)備、器件或?qū)w上所產(chǎn)生的雷電感應(yīng)電壓強(qiáng)度與其導(dǎo)體的長(zhǎng)度、截面、安裝高度和磁場(chǎng)強(qiáng)度(雷擊強(qiáng)度)成正比,與至雷電發(fā)生地點(diǎn)之間的距離成反比。弱電設(shè)備主要由電子元件、晶體管、集成電路等組成,其工作電壓都較低(一般為5V一12V),抗雷電干擾能力較差,即使很小的雷電感應(yīng)電壓就有可能導(dǎo)致弱電設(shè)備損壞。
2 弱電設(shè)備的防雷措施
根據(jù)IEC61312標(biāo)準(zhǔn),弱電設(shè)備應(yīng)設(shè)置多級(jí)防雷保護(hù)措施。對(duì)380V低壓線(xiàn)路進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。按國(guó)家規(guī)范應(yīng)有三部分:在高壓變壓器后端到二次低壓設(shè)備的總配電盤(pán)問(wèn)的電纜內(nèi)芯線(xiàn)兩端對(duì)地加避雷器或保護(hù)器,作一級(jí)保護(hù)。在二次低壓設(shè)備的總配電盤(pán)至二次低壓設(shè)備的配電箱間電纜內(nèi)芯線(xiàn)兩端對(duì)地加裝避雷器或保護(hù)器,作二級(jí)保護(hù)。在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端對(duì)地加裝避雷器或保護(hù)器,作為三級(jí)保護(hù)。由于雷電流主要是由首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流所組成,因此雷電過(guò)電壓的保護(hù)必須同時(shí)考慮到如何抑制(或分流)首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流。在采取多級(jí)保護(hù)措施的同時(shí),還必須考慮各級(jí)之間的能量配合和解耦措施。弱電系統(tǒng)的防雷可采用兩種措施:外部防雷和內(nèi)部防雷。外部防雷可將絕大部分雷電流直接引入地下泄散;內(nèi)部防雷可阻塞沿電源或信號(hào)線(xiàn)所引入的雷電波。這兩道防線(xiàn)互相配合,各盡其職,缺一不可。
2.1 外部防護(hù)措施 外部防護(hù)是指對(duì)安裝弱電設(shè)備的建筑物本體的安全防護(hù),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(hù)措施人們比較重視,相對(duì)來(lái)說(shuō)比較完善。目前弱電設(shè)備的外部防護(hù)措施主要有:①使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引入大地。②在將雷電流引入大地的時(shí)候俊量將雷電流分流,避免造成過(guò)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)、遙控等小功率信號(hào)電路的電器,則需要加裝專(zhuān)門(mén)的屏蔽網(wǎng)。④建筑物各點(diǎn)的電位均衡,避免由于電位差危害設(shè)備。⑤保證建筑物有良好的接地-2,避免雷擊建筑物時(shí)地電位抬高而損壞設(shè)備。