弱电系统的防雷浪涌保护

李立群崔增富周湘君

摘要：近年来我国电子技术飞速发展，网络化程度越来越高，人类对电气设备的依赖程度越来越高，雷电的破坏也由以往以直击雷击毁人、物为主，转移为以雷电波破坏电气设备为主。因雷电袭击造成的系统停顿、业务停顿、重要资料丢失，甚至系统崩溃，给用户造成的间接经济损失远远超过直接的硬件损失。弱电设备（如通讯设备、自动化设备、计算机及网络设备、弱电电源设备等）的防雷工作在整个电力系统中已占据举足轻重的地位。远程监控系统的建立和运行给广播电视无线发射台站的运行和维护带来的巨大的便利性。与此同时，伴随着大量由弱电通信设备和自动化控制设备组成的弱电系统的防雷问题就显得非常重要，由于调频电视无线发射的传播特性，大多数发射台站都建在高山上，这样就使得弱电设备更容易遭受雷击损坏。

关键词：弱电系统；防雷；浪涌；分析

1导言

随着科学技术的不断发展，人类已步入信息社会，电视、电话、计算机网络的普及，越来越多的办公大楼、写字楼、医院、银行、宾馆等建筑都离不开综合布线系统。计算机、程控交换机、CATV等微电子设备日益增多，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蒙受巨大损失的困扰。实际智能建筑设计、施工过程中，在设计弱电系统时，对弱电系统的雷电防护措施未加考虑或考虑不够的情况较多，一旦系统遭受雷电危害，轻则设备被损坏，重则使整个系统瘫痪，造成重大的经济财产损失。

2雷电破坏类型

雷电破坏包括直击雷破坏和感应雷破坏。

2.1直击雷破坏

直击雷指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，主要危害建筑物、建筑物内电子设备和人。如果雷电直接击中建筑、树木或者动物，由于受到电效应、热效应和机械力效应的影响，会导致建筑物的损坏以及生物体的伤亡；如果直接击中露天智能系统设备可以导致其损坏；如果直接击中架空线缆，则会熔断电缆。

2.2感应雷破坏

感应雷又称二次雷，闪电在放电的过程中，附近导体受其影响产生静电感应及电磁感应，导致金属部件之间出现火花及高电压，可造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误读或暂时瘫痪；甚至击穿元器件、烧毁电路板，使整个系统陷于瘫痪。感应雷相对直击雷而言发生机率更大。感应雷又分为静电感应、电磁感应以及雷电波侵入3种类型：一是静电感应是指出现带电雷云时，雷云下的建筑物及其相关的传输线路会感应出相反极性的电荷，发生雷击后释放被束缚的电荷，从而产生大幅度的脉冲电压。二是电磁感应是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下，可能产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故。三是雷电波侵入是指当雷电击中或者雷电感应到弱电系统的电源线及信号传输的线路时，雷电波会沿着这些金属导线直接入侵到设备中导致电位差，最终损坏设备，而且高电位反击也会造成电气线路及设备内部的电器损害或者绝缘击穿。上述前两种冲击过电压被称为浪涌过电压或者雷电感应过电压。与直击雷相比，浪涌过电压系统对设备的损害相对较轻，但具有发生隐蔽、放电时间持久以及雷击破坏面积大的特点，因此发生的机率高出直击雷数倍，80%以上的雷害事故都是由其造成的。

3现代建筑弱电系统防雷设计的意义

现代科学技术的进步推动了建筑电气系统及设备的快速发展，建筑的智能化、自动化程度不断提高。作为现代建筑电气系统的重要组成部分，建筑内部弱电系统的有效、可靠防雷至关重要。由于其种类繁多、相关线路布局复杂、设备精密度较高，而该类系统及设备抵御复杂干扰的能力有限，因此受雷击影响的几率较大。同时，随着建筑弱电系统的不断发展，相应的防雷保护技术也应当逐步完善和改进，以适应现代建筑的安全防护需求。雷击对建筑弱电系统的危害如表1所示。

4雷电对弱电设备的损害途径与防护措施

雷电对弱电设备损害途径主要有三个途径：一是直击雷经过接闪器（如避雷针、避雷带、避雷网等）而直放入地，导致地网地电位上升。高电压由设备接地线引入弱电设备造成地电位反击。二是雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的各种金属管（线）上经感应而产生过电压。三是进出机房的电源线和信号线等在机房外受直击雷或感应雷而加载的过电压及过电流沿线窜入，入侵弱电设备。

表1雷击对建筑弱电系统的危害

针对此三种途径所进行的防护主要有：一是接闪与接地：机房通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。这样就形成一个法拉第笼式接地系统。它是消除地电位反击有效的措施。二是均压连接与屏蔽：安装均压环，同时信号电缆线槽及地线线槽需用金属屏蔽线槽，且做等电位连接。其布放应尽量远离建筑物立柱或横梁，信号电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能与建筑物立柱或横梁交叉。三是分流：在进入建筑物大楼的电源线和信号线处安装上不同类别的电源类SPD以及通讯网络类SPD（瞬态过电压保护器）。SPD是用以防护弱电设备遭受雷电闪击感应电涌过电压的有效手段。

5机房弱电设备的防雷防浪涌保护方案

一是在连接数字微波，主控电脑、音视频服务器和各发射机采集器的RJ45网络线之间串接一台16口集线式防雷器（型号为：WXD-SC100-RJ45/16E），做为机房与网络框交换机通信的主要设备的防雷保弱电系统的防雷防浪涌保护护。该集线式网络防雷箱适用于多路网络信号线路集中保护，主要用于沿网络信号线路侵入设备的雷电（过电压）防护。二是在机房用到COM口通信的设备前端接入一个单路网络防雷器（型号为：WXD-D05F4H-E100），做为机房例如柴油机，UPS电源通信线路的防雷保护。该网络防雷器应串联在信号通道和被保护设备之间，接地导线应与接地系统可靠连接，离保护设备越近越好。三是在机房球机前端串联安装监控系统三合一防雷器（型号为：WXD301DVP-12/24V），该防雷保护器做为摄像机视频、控制线、电源线的三合一雷电防护。在机房固定摄像机前端安装监控系统二合一防雷器（型号为：WXD201VP-12V/24V）该防雷保护器做为摄像机视频、电源线的二合一雷电保护。该类防雷器能有效防止因电源、视频/音频等设备间电位差瞬时增大而造成的设备损坏，同样连接时接地导线应与接地系统可靠连接，离保护设备越近越好，因此必须要引起足够的重视。

6结论

通过对上述的内容进行分析研究之后㐓得出，总而言之，本文主要分析和探讨了雷电对弱电设备损害的主要途径和一些基本防护措施，针对桂林239台受雷电影响较大，远程监控系统中易受雷电损坏的主要弱电设备，设计一套防浪涌保护方案，并已在网络柜中已成功安装防雷防浪涌保护器，对室外球机，摄像机和串口通信设备都起到了良好的保护效果。

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