基于電子信息設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)分析

曾 江

（江西省贛州市氣象局防雷中心，江西贛州，341000）

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，我們已進(jìn)入電子信息化時(shí)代，我們的日常工作和生活已經(jīng)離不開電子信息產(chǎn)品。一個(gè)好的電子信息體系是由多個(gè)電子設(shè)備來組成的，但是微型電子自身絕緣性較差，且這些微型電子耐電壓和電流的性能不是很好，所以另一方面也反應(yīng)出此電子信息系統(tǒng)的短處。目前電子信息設(shè)備已經(jīng)越來越成熟，功能越來越強(qiáng)大，其最大的缺點(diǎn)就是抵抗雷電電磁脈沖的能力比較差，特別是雷電對(duì)電子信息體系的影響較大。

1 被雷擊中對(duì)信息體系形成的影響

雷電對(duì)電子信息相關(guān)設(shè)備的直接擊打是造成危害的最大一個(gè)原因。通過實(shí)踐可以知道，相比電子信息體系直接被雷電擊中，其遭受雷電感應(yīng)損傷的幾率要大的多，因?yàn)槔纂娦?yīng)不僅包括雷擊，一定間隔的電磁攪擾也是雷電效應(yīng)的范圍，雷擊產(chǎn)生的效應(yīng)區(qū)域高達(dá)幾百米。雷電效應(yīng)表現(xiàn)為靜電效應(yīng)和電磁效應(yīng)，以上兩種效應(yīng)會(huì)損壞附近居民的室外信號(hào)運(yùn)送通道，因?yàn)殡娋€收到高強(qiáng)度的電壓感應(yīng)。

電子信息體系中收集信號(hào)數(shù)據(jù)是其最重要的組成部分，收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過加工后再進(jìn)行傳輸和儲(chǔ)存。由于這個(gè)過程中牽涉及的環(huán)節(jié)和信號(hào)接口比較多，在一定程度上會(huì)為雷電效應(yīng)的產(chǎn)生營(yíng)造環(huán)境，非常簡(jiǎn)略的電壓波就可以通過以上方式進(jìn)入到信息體系，造成危害。

2 避免雷電直接擊打的對(duì)策

圖1 為當(dāng)前應(yīng)用的綜合防雷系統(tǒng)，為什么要采取相應(yīng)措施避免雷電直接擊中電子信息體系呢？因?yàn)槿衾纂姄糁须娮釉O(shè)備建筑物時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的雷電流，要是此建筑物在防雷擊方面的措施做的不好，會(huì)因?yàn)閺?qiáng)大的雷電流而出現(xiàn)局部高電壓反彈，造成電子信息設(shè)備和相關(guān)人員的損壞，這是最重要的一個(gè)原因。另外，被強(qiáng)大的雷電流擊中，電子信息系統(tǒng)電壓會(huì)變得過高，通過電力系統(tǒng)和其他電子信號(hào)觸點(diǎn)反射到其他的區(qū)域，會(huì)在一定程度上損壞部分電網(wǎng)和電子信息設(shè)備。所有有電子信息設(shè)備的建筑物都要安裝防雷電設(shè)施，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，在建造房屋時(shí)，避雷針、引下線或接地電阻是不能少的，否則要重建。這樣可以使雷電擊中建筑物的幾率降低，減少雷電流對(duì)電子信息體系的負(fù)面影響。在挑選電子信息設(shè)備機(jī)房位置時(shí)，低層建筑的中心位置是最好的，盡可能的與建筑物墻外的柱子等保持一定的距離，根據(jù)電子信息設(shè)備的位置來擺放這些設(shè)施。在挑選擺放區(qū)域時(shí)要排除房屋的頂樓，因?yàn)轫敇鞘蔷嚯x天空最近的地方，直接遭受雷擊或接收附近建筑物反射雷電后產(chǎn)生的效應(yīng)時(shí)間最短，受到電磁場(chǎng)的直接影響相對(duì)來說幾率最大。除此之外，因在強(qiáng)大的電磁場(chǎng)的影響下，電子信息設(shè)備相對(duì)更加容易受到損壞。不過相對(duì)頂樓，若是建筑物底層的中心位置采取一些保護(hù)措施，其受到的電磁場(chǎng)的影響就要小一些，這樣對(duì)相應(yīng)的電子設(shè)備就能起到以一定的保護(hù)作用。

3 避免遭到雷電感應(yīng)的關(guān)聯(lián)對(duì)策

3.1 等電位連接

等電位連接措施主要是針對(duì)設(shè)備所在房屋的主要金屬部件和房屋內(nèi)的金屬管道；供電線路外部能夠?qū)щ姷难b置包括防雷裝置和電子信息系統(tǒng)。其系統(tǒng)等電位連接是通過金屬連接導(dǎo)體和瞬態(tài)等電位連接（在不能直接連接時(shí)的情況下）的防雷保護(hù)器實(shí)現(xiàn)的。建筑物內(nèi)的機(jī)房應(yīng)該設(shè)置金屬屏蔽網(wǎng)，機(jī)房的環(huán)形接地母線各個(gè)點(diǎn)均勻的連接著金屬屏蔽網(wǎng)。圖2 為電子信息系統(tǒng)機(jī)房S型等電位連接示意圖，根據(jù)S 型星型結(jié)構(gòu)或M 型（圖3 電子信息系統(tǒng)機(jī)房M 型等電位連接示意圖）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)用最短距離將設(shè)備直流地連接到相鄰的等電位連接區(qū)域，S 型星型結(jié)構(gòu)適合小型機(jī)房，M 型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)適合大型機(jī)房。

圖1 綜合防雷系統(tǒng)

圖2 電子信息系統(tǒng)機(jī)房S 型等電位連接示意圖

在選擇機(jī)房?jī)?nèi)的電力電纜電線和通信電纜電線時(shí)，最好是使用屏蔽電纜。用屏蔽電纜替換由終端桿引下的架空電力線纜，在建筑物外水平直埋長(zhǎng)度不能小于50 米，埋入地下深度不能小于0.6 米，屏蔽層兩頭與大地相連接，非屏蔽電纜則要在外部包圍一層鍍鋅鐵管，且水平直埋長(zhǎng)度也不能小于50 米，與大地相連接的是鐵管兩頭。

圖3 電子信息系統(tǒng)機(jī)房M 型等電位連接示意圖

3.2 接地

根據(jù)《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，電子計(jì)算機(jī)機(jī)房接地要符合以下幾點(diǎn)要求：1、交流工作接地，接地電阻小于或等于4歐姆；2、安全保護(hù)接地，接地電阻小于或等于4 歐姆；3、直流工作接地，接地電阻根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的具體要求來確定；4、防雷接地，接地按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行。當(dāng)以上四種接地用的是同一個(gè)接地裝置時(shí)，那么當(dāng)中最小的接地電阻即是它的接地電阻；當(dāng)交流工作接地、直流工作接地與安全保護(hù)接地用的是同一接地裝置，防雷接地另外使用一個(gè)接地裝置時(shí)，其接地電阻比當(dāng)中最小接地電阻值小或相等，并應(yīng)使用防地電位反擊的等電位連接保護(hù)器。

3.3 機(jī)房?jī)?nèi)通信電纜以及地線的布放和連接

通過利用不同的布線和接地方式進(jìn)行多次模擬試驗(yàn)，分析通信線路受到電磁場(chǎng)感應(yīng)的影響情況，得出了房屋里計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的布線和接地方式的有關(guān)結(jié)論：

盡量將通信電纜和地線集中的分布在房屋的中心位置。盡量使通信電纜線和地線槽的布放與房屋柱和梁保持一定的距離，且沿著柱和梁布線時(shí)將距離拉長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)這兩者線槽時(shí)要盡量使線槽與梁和柱之間的距離大。在進(jìn)入機(jī)房前，信號(hào)高頻電纜的金屬屏蔽外皮要有兩處或兩處以上連接到避雷設(shè)備引下線。

選用合適的電纜：為了將電磁效應(yīng)和靜電效應(yīng)的影響盡可能的降到最低，在選擇電子信息機(jī)房的總電源設(shè)備時(shí)，要用金屬管道包裹具有金屬外包層或塑料外包層的線纜，直接緊貼地上或地下。將進(jìn)線一端的線纜的金屬外皮與避雷電效應(yīng)的接地裝置相連接，其他的通信線纜也依照以上方法進(jìn)線，就算有少數(shù)的線纜不能被埋進(jìn)地下，也要保證直接埋入地下的線纜不能小于兩米。

金屬管道需求與防雷設(shè)備相通：首先架空金屬通道，再將所有防雷設(shè)備連接到建筑物的進(jìn)出口的地方。距離房屋一百米的區(qū)域內(nèi)，要求這些金屬管道每25 米就與地上銜接一次。

各個(gè)線纜要接入到同一個(gè)地網(wǎng)中：獨(dú)立的房屋建筑包含各種各樣的通訊線纜，如電源線、電話線、電視傳輸線等，而這些線纜都要與適配的避雷設(shè)備相連接，同時(shí)要注意這些線纜的接地端要一起與同一個(gè)地網(wǎng)相連接。

挑選合適的浪涌維護(hù)設(shè)備并正確安裝：在挑選電子信號(hào)線路的浪涌維護(hù)設(shè)備時(shí)，要綜合考慮到線路的實(shí)際情況，包括實(shí)際工作頻率、電壓參數(shù)以及接口方式等，從中挑選出配置較好和節(jié)能效果好的浪涌保護(hù)器。在進(jìn)行浪涌維護(hù)設(shè)備安裝時(shí)，有一點(diǎn)要格外注意：確保被保護(hù)的電源線纜的前端，連接各個(gè)裝置的線纜要是平直的，且長(zhǎng)度要小于或等于0.5 米。

4 電子信息機(jī)房的電力銜接

各個(gè)機(jī)房的信息系統(tǒng)的電位需要設(shè)置成相同的，隨后再連接到網(wǎng)絡(luò)。需要用金屬外殼來保護(hù)電子信息設(shè)備，要保證每個(gè)機(jī)柜和機(jī)架接地，因?yàn)檫@樣才能保證安全。防雷接地、直流工作接地、交流工作接地和安全保護(hù)接地盡量共用一個(gè)接地系統(tǒng)，因?yàn)檫@樣能夠使工作電壓維持在一個(gè)平均值上，同樣的電位之間能使各個(gè)接地裝置和不同系統(tǒng)之間的電位差距變小，從而達(dá)到保護(hù)電子信息系統(tǒng)的目標(biāo)。

5 小結(jié)

雷電是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象,目前廣泛使用的電子信息設(shè)備因其本身較差的電磁兼容能力,容易受到雷電的破壞。為確保電子信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,保證電子信息時(shí)代的信息安全,將雷電對(duì)電子信息設(shè)備的物理損害降到最低,對(duì)電子信息設(shè)備采取必要的防雷措勢(shì)在必行。本文簡(jiǎn)單介紹雷電對(duì)電子信息設(shè)備的危害,以及相應(yīng)的防雷措施,具有一定的參考價(jià)值。

[1]林永,林兆水.電子信息設(shè)備防雷技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2005,04:22-25+58.

[2]揭峰.有關(guān)電子信息設(shè)備防雷保護(hù)措施的探討[J].科技風(fēng),2013,02:100.

[3]徐瑞亞,張智瑋.電子信息設(shè)備的防雷接地系統(tǒng)[J].低壓電器,2009,06:47-50.

[4]馮巍.關(guān)于電子信息設(shè)備防雷保護(hù)策略研究[J].黑龍江科技信息,2012,14:1.

[5]黃秉潤(rùn).對(duì)電子信息設(shè)備的防雷接地系統(tǒng)研究[J].科技風(fēng),2012,04:152.