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2018-08-24
引言
近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市高層建筑的大量增加，各種現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的建立，雷電災(zāi)害給人類造成的損失和影響越來(lái)越大，被電工委員會(huì)(IEC)稱為“信息時(shí)代的公害”。
電子信息系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)、有/無(wú)線通信設(shè)備、處理設(shè)備、控制設(shè)備及其相關(guān)的配套設(shè)備、設(shè)施(含網(wǎng)絡(luò))等的電子設(shè)備構(gòu)成，按照一定應(yīng)用目的和規(guī)則對(duì)信息進(jìn)行采集、加工、存儲(chǔ)、傳輸、檢索等處理的人機(jī)系統(tǒng)。以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的電子信息設(shè)備因其集成度高、工作電壓低、運(yùn)算速度快，其耐過(guò)電壓、過(guò)電流和抗雷電電磁脈沖的能力差，極易遭受雷電的危害，特別是雷電電磁脈沖造成的損害更為嚴(yán)重。
因此，對(duì)電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)(以下簡(jiǎn)稱信息防雷)進(jìn)行深入的理論研究和廣泛的實(shí)踐探索，并從理論與實(shí)踐的結(jié)合上不斷完善電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)的工程技術(shù)，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。
1.電源防護(hù)的整體要求
電源避雷器的保護(hù)模式有共模和差模兩方式。共模保護(hù)指相線-地線(L-PE)、零線-地線(N-PE)間的保護(hù);差模保護(hù)指相線-零線(L-N)、相線-相線(L-L)間的保護(hù)。對(duì)于低壓側(cè)第二、三、四級(jí)保護(hù)，除選擇共模的保護(hù)方式外，還應(yīng)盡量選擇包括差模在內(nèi)的保護(hù)。
殘壓特性是電源避雷器的重要特性，殘壓越低，保護(hù)效果就越好。但考慮到我國(guó)電網(wǎng)電壓普遍不穩(wěn)定、波動(dòng)范圍大的實(shí)際情況，在盡量選擇殘壓較低的電源避雷器的同時(shí)。還必須考慮避雷器有足夠高的大連續(xù)工作電壓。如果大連續(xù)工作電壓偏低，則易造成避雷器自毀。
電源系統(tǒng)低壓側(cè)有一、二、三級(jí)不同的保護(hù)級(jí)別，應(yīng)根據(jù)保護(hù)級(jí)別的不同，選作合適標(biāo)稱放電電流(額定通流容量)和電壓保護(hù)水平的電源避雷器，并保證避雷器有足夠的耐雷電沖擊能力[1]。原則上，每一級(jí)的交流電源之間連接導(dǎo)線超過(guò)25m以上，都應(yīng)做該級(jí)相應(yīng)的保護(hù)。
電源低壓側(cè)保護(hù)用的電源避雷器，應(yīng)該選擇有失效警告指示、并能提供遙測(cè)端口功能的電源避雷器，以方便監(jiān)控、管理和日后維護(hù)。電源避雷器必須具有阻燃功能，在失效、或自毀時(shí)不能起火。電源避雷器必須具有失效分離裝置，在失效時(shí)，能自動(dòng)與電源系統(tǒng)斷開(kāi)，而不影響通信電源系統(tǒng)的正常供電。
電源避雷器的連接端子，根據(jù)不同級(jí)別的保護(hù)，導(dǎo)線材料用銅線，其導(dǎo)線截面積不同，第Ⅰ級(jí)試驗(yàn)產(chǎn)品用6mm²，第Ⅱ級(jí)試驗(yàn)產(chǎn)品用2.5mm²，第Ⅲ級(jí)試驗(yàn)產(chǎn)品用1.5mm²，并盡可能短(引線長(zhǎng)度不宜超過(guò)0.5m)。當(dāng)引線長(zhǎng)度超過(guò)1.0m時(shí)，應(yīng)加大引線的截面積;引線應(yīng)緊湊并排或綁扎布放。
根據(jù)IEC防雷規(guī)范中有關(guān)防雷分區(qū)的要求，將電源系統(tǒng)分為三級(jí)保護(hù)，可防范從直擊雷到工業(yè)浪涌的各級(jí)過(guò)電壓的侵襲。
級(jí)電源防雷器安裝于總配電的進(jìn)線端;對(duì)直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷實(shí)施進(jìn)線端初級(jí)保護(hù)。第二級(jí)防雷器安裝于分配電端且要求距離級(jí)防雷器的線路距離大于10米;對(duì)初級(jí)保護(hù)的殘余雷擊能量和雷電波反射、感應(yīng)雷擊進(jìn)行防護(hù)。第三級(jí)防雷器安裝于被保護(hù)設(shè)備端，距離第二級(jí)防雷器的線路距離大于10米，且于被保護(hù)設(shè)備之間的線路距離不大于10米(超過(guò)10米則需要追加一級(jí)防雷器、防止雷電波反射)。主要對(duì)前級(jí)殘余雷擊、感應(yīng)雷擊和各種操作過(guò)電壓進(jìn)行保護(hù)。
2.電源防護(hù)系統(tǒng)的選型
2.1級(jí)電源防雷系統(tǒng)的選型
安裝在大樓電源進(jìn)入端的主級(jí)防雷器，三相進(jìn)線的每條線路應(yīng)有100-150KA的通流容量，可將數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)伏的過(guò)電壓限制到幾千伏以內(nèi)，防雷器并聯(lián)安裝在單位內(nèi)部的總配電柜進(jìn)線端處，作為整個(gè)大樓電源系統(tǒng)的級(jí)保護(hù)，對(duì)通過(guò)線路傳輸?shù)闹睋衾缀透邚?qiáng)度感應(yīng)雷實(shí)施卸放保護(hù)。
針對(duì)大樓供電負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)及各智能化系統(tǒng)的重要性，以及電源部分感應(yīng)雷電流的高強(qiáng)度，在總配電的進(jìn)線端，設(shè)計(jì)具有按照10/350us波形的一級(jí)電源防雷器一套;該電源防雷模塊按照GB50057-2010版規(guī)范設(shè)計(jì)，因線路有屏蔽，可按上述確定的雷電流的30%考慮，由于10/350us模擬雷電電流沖擊波的能量遠(yuǎn)大于8/20us模擬雷電電流沖擊波的能量，因此一般需要使用電壓開(kāi)關(guān)型SPD(如放電間隙、放電管)才能承受10/350us模擬雷電電流沖擊波，限制電壓在2000V以下，防護(hù)等級(jí)達(dá)到抵御直擊雷的標(biāo)準(zhǔn)。
2.2第二級(jí)電源防雷系統(tǒng)的選型
作為分級(jí)配電柜的次級(jí)防雷器，可將幾千伏的過(guò)電壓進(jìn)一步限制到2千伏以內(nèi)，要求具有40KA以上的通流容量，按照8/20usus波形，限制電壓在1800V以下的二級(jí)電源防雷器一套，。防雷器并聯(lián)安裝在分級(jí)配電柜處，要求第二級(jí)防雷器的線路安裝距離距級(jí)防雷器大于10米，以使防雷器的動(dòng)作分級(jí)起效。
3.對(duì)中心機(jī)房及各信息點(diǎn)從電源和信號(hào)兩方面著手做內(nèi)部防雷保護(hù)
3.1電源系統(tǒng)防雷保護(hù)
根據(jù)IEC1312和GB50057-2010中防雷及過(guò)電壓規(guī)范中有關(guān)防雷分區(qū)的劃分，針對(duì)重要系統(tǒng)的防雷應(yīng)分為三個(gè)區(qū)，分別加以考慮。針對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)的低壓配電系統(tǒng)情況做如下電源兩級(jí)防護(hù)。
3.2電源第二級(jí)防雷
根據(jù)國(guó)家有關(guān)低壓防雷的有關(guān)規(guī)定，外接金屬線路進(jìn)入建筑物之前必須埋地穿金屬管槽15米以上的距離進(jìn)入建筑物，且要在建筑物的線路進(jìn)入端加裝低壓避雷器。必須做到在電源的進(jìn)入端安裝電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊高電壓引至大地泄放，以確保后接設(shè)備的安全。
作為計(jì)算機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)供電系統(tǒng)電源進(jìn)線端的電源二級(jí)防雷器，在雷擊多發(fā)地帶至少應(yīng)有20KA的通流容量，可將數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)伏的雷擊過(guò)電壓限制到數(shù)千伏。根據(jù)機(jī)房的現(xiàn)場(chǎng)情況，第二級(jí)防雷器并聯(lián)安裝在機(jī)房供電電源控制開(kāi)關(guān)端，作為機(jī)房?jī)?nèi)電源系統(tǒng)的第二級(jí)保護(hù)。
3.3電源第三級(jí)防雷
第二級(jí)防雷系統(tǒng)針對(duì)此機(jī)房也是系統(tǒng)防雷中重要的方面，現(xiàn)代的電子設(shè)備都使用很多的集成電路和精密元件，經(jīng)過(guò)一二級(jí)防雷保護(hù)而進(jìn)入設(shè)備的雷擊過(guò)電壓仍將有千伏之上，這將對(duì)后接耐壓值低的設(shè)備造成很大的沖擊，并導(dǎo)致設(shè)備的損壞。為更進(jìn)一步的將雷擊過(guò)電壓限制在安全范圍之內(nèi)，保證設(shè)備的正常工作，需要在設(shè)備端再增加第三級(jí)防雷器，即在中心機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備前端串聯(lián)安裝電源防雷插座作為機(jī)房?jī)?nèi)電源系統(tǒng)的第三級(jí)保護(hù)。
結(jié)束語(yǔ)
信息系統(tǒng)防雷是在閃電通道和避雷針泄流通道及其周圍整個(gè)三維空間內(nèi)對(duì)雷電的全面防護(hù)，防護(hù)的中心內(nèi)容是泄放和均衡。全面的信息系統(tǒng)防雷應(yīng)當(dāng)遵循整體設(shè)計(jì)、綜合治理、系統(tǒng)實(shí)施的原則和有效攔截、良好屏蔽、均衡連接、合理接地、堵截通道、全面防御的工程技術(shù)方法，統(tǒng)籌考慮，防止和減少雷電對(duì)建筑物電子信息系統(tǒng)造成的危害。
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