電子設備防雷管理新方案應用

　　電子設備的應用與生活的各個地方都息息相關，所以對于在雷電天氣中要如何應對，怎樣來防雷等等方式，文章做了新的研究。本文選自：《電子工業專用設備》,《電子工業專用設備》堅持四項基本原則、貫徹“雙百”方針，報導國內外電子專用設備在科研、生產中具有先進水平的科研成果，學術動態等，為促進學術與技術交流和提高我國電子專用設備科研生產水平服務，它是我國電子專用設備行業創刊最早、且唯一全面報導各類電子專用設備的刊物，在國內外影響日益擴大，讀者遍布全國。

　　《聲學與電子工程》(季刊)創刊于1984年，由中國船舶重工集團公司第七一五研究院主辦。是我國聲學領域有關聲學電子技術的綜合性科技刊物。其宗旨在于擴大聲學電子工程方面的學術交流，傳播科技信息，為提高聲學電子技術水平、發展國民經濟服務，為國防現代化和科學技術現代化服務。

　　機房內的電力電纜(線)、通信電纜(線)宜盡量采用屏蔽電纜。 架空電力線由終端桿引下后應更換為屏蔽電纜，進入大樓前應水平直埋50m以上，埋地深度應大于0.6m，屏蔽層兩端接地，非屏蔽電纜應穿鍍鋅鐵管并水平直埋50m以上，鐵管兩端接地。

　　一、過電壓的入侵途徑及危害

　　1、雷電

　　直擊雷：

　　是指雷電直接擊在建筑物構架、動埴物上，因電效應、熱效應和機械效應等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。一般防直擊雷是通過避雷裝置即接閃器(針、帶、網、線、)引下線構成完整的電氣通路后將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導通只能保護建筑物本身免受直擊雷的損毀，但雷電會透過多種形式及途徑破壞電子設備。

　　帶電云層與大地上某處發生迅猛的放電現象，在放電的瞬間，會產生一股峰值在1000到100,000安培的脈沖電流，它的上升時間約為一微秒。如果雷電直接擊中建筑物、房屋及與地基接地連接的所有電器設施，接地網的地電位水平會在數微妙之內被抬高數萬或數十萬伏。高度破壞性的雷電將從各種裝置的接地部分，流向供電或數據網絡系統。與此同時在未實行等電位連接的導線回路中，可能誘發高電位差而產生火花放電的危險。雖然直擊雷的能量巨大，但由于遭受雷電直接襲擊的范圍通常很小，傳統安裝于建筑物頂上的富蘭克林避雷針將放電電流引導到大地，實踐證明，對建筑物設施的保護，避雷針是經濟和有效的。

　　但是，當雷電擊中室外傳輸電源導線或者其他信號線、電話線上時，一個瞬時雷電沖擊波會沿著導線向與其相連的設備前行，損害相連的電器設備，并可能擊穿絕緣，危及人身安全，或者產生電弧、電火花引起火災。

　　感應雷：

　　是雷電在雷云之間或雷云對地的放電時，并在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設備間連接線和電磁感應并侵入設備，使串聯在線路中間或終端的電子設備遭到損害。感應雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發生的機率比直擊雷高得多。直擊雷只發生在雷云對地閃擊時才會對地面造成災害，而感應雷則不論雷云對地閃擊或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發生并造成災害。此外直擊雷一次只能襲擊一個小范圍的目標，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內多個小局部同時產生感應雷過電壓現象并且這種感應高壓可以通過電力線、電話線等傳傳輸到很遠，至使雷害范圍擴大。

　　雷電波侵入：

　　由于雷電電流有極大峰值和陡度，在它周圍的出現瞬變電磁場，處在這瞬變電磁場中的導體會感應出較大的電動勢，而此瞬變電磁場，都會在空間一定的范圍內產生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射，而這種空間雷電電磁脈沖波(LEMP)是在三維空間范圍里對一切電子設備發生作用。因瞬變時間及短或感應的電壓很高，以致產生電火花，其磁脈沖往往超過2.4高斯。現代銀行、郵電、證券機房或營業柜臺普通應用微機進行貨幣存取、信息傳遞與交換，其對磁脈沖承受限度一般為小于0.007高斯，故在新機房建設或舊機房改造時應對防雷與磁屏蔽措施必須充分注意。

　　球形雷：

　　是一種特殊的雷電現象，簡稱球雷。一般是以橙或紅色，或似紅色火焰地發光球體，(也有帶黃色、綠色、藍色或紫色的)，直徑一般約為10-20厘米，最大的直徑可達一米，存在的時間大約為百分之幾秒至幾分鐘，一般是3至5秒，其下降時有的無聲，有的發出嘶嘶聲，一旦遇到物體或電氣設備時會產生燃燒或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或開著的門窗進入室內，有的由煙囪或通氣管道滾進樓房，多數沿帶電體消失。

　　2、操作瞬間過電壓

　　眾所周知，當電流在導體上流動時，會產生磁場，儲存能量，電流截越大，導線越長，儲能越大，所以當大型負載(特別是電感性負載)電氣設備開關時，便會產生瞬時過電壓。

　　3、地電位反擊

　　是指雷擊大地或接地體，引起地電位上升而波及附近的電子設備，對設備產生反擊，損害其對地絕緣。

　　企業網絡過電壓保護必須運用電磁兼容原理將企業網絡局部的防護歸結到企業網絡的整體的雷電過電壓保護。電子設備所處的建筑物作為一個欲保護的空間區域，從電磁兼容的角度出發，可由外到內分為幾個雷電保護區，以規定各部分空間不同的雷電磁脈沖(LEMP)的嚴重程度。(如圖1)

　　根據雷電保護區的劃分要求，銀行建筑物外部是直接雷的區域，在這個區域內的設備最容易遭受損害，危險性最高，是暴露區，為0區;建筑物內部及計算機房所處的位置為非暴露區,可將其分為1區、2區，越往內部，危險程度越低，雷電過電壓對內部電子設備的損害主要是沿線路引入。保護區的界面通過外部的防雷系統、建筑物的鋼筋混凝土及金屬外殼等構成的屏蔽層而形成。電氣通道以及金屬管則通過這些界面，穿過各級雷電保護區的金屬構件必須在每一穿過點做等電位連接。

　　進入大樓的電源線和通訊線應在LPZ0與LPZ1、LPZ1與LPZ2區交界處，以及終端設備的前端根據IEC1312——雷電電磁脈沖防護標準，安裝上OBO之不同類別的電源類SPD，以及通訊網絡類SPD(瞬態過電壓保護器)。SPD是用以防護電子設備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導電涌過電壓的有效手段。

　　實行等電位連接的主體應為：設備所在建筑物的主要金屬構件和進入建筑物的金屬管道;供電線路含外露可導電部分;防雷裝置;由電子設備構成的信息系統。

　　實行等電位連接的連接體為金屬連接導體(如圖3)和無法直接連接時而做瞬態等電位連接的防雷保護器(SPD)。

　　大樓的計算機房應敷設金屬蔽網，屏蔽網應與機房內環形接地母線均勻多點相連。 通過星型(S型結構或網形M型)結構(見圖4)把設備直流地以最短的距離連到鄰近的等電位連接帶上。小型機房選S型，在大型機房選M型結構。