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            技術文獻

            煙囪安裝避雷針-防雷新技術措施

            閱讀次數:352    發布時間:2020/2/27 9:46:51

             雷擊是一種自然現象,它能釋放出巨大的能量、具有極強大的破壞能力。幾個世紀來,人類通過對雷擊破壞性的研究、探索,對雷電的危害采取了一定的預防措施,有效地降低了雷害。

                近年來,隨著微電子技術的不斷發展,弱電系統在生產生活各個方面的使用越來越廣,人們在受益于微電子的極大方便的同時,也受到其一旦損壞就損失巨大的困擾。實際中,在增加弱電系統的時候,往往對弱電系統的防雷未加考慮或考慮不夠的情況較多,一旦有雷電波侵入,設備損壞一般是巨大的,有的甚至使整個系統癱瘓,造成無可挽回的損失。
            分析這些類雷擊事故的主要原因是由于一次設備發生雷擊后在弱電設備造成的浪涌超過了設備承受的能力而損壞設備的,浪涌的主要形式是電源浪涌、信號浪涌。而這種浪涌在新建或擴建設備時又往往不被重視,所以才會造成嚴重的損失。


            2
            、弱電系統雷害的主要原因分析:
               
            雷電會導致多種不同形式的危害,沒有任何一種辦法可以全面防止雷電的危害,通過各種有效的辦法可將雷害的程度降到*,在多年的實際中人們對直擊雷、感應雷、球形雷的認識比較高,防護也相對完善,但對雷電浪涌的防護意識和防護措施相對比較薄弱,對弱電系統的雷電浪涌考慮不夠造成的雷擊事件屢見不鮮。主要的雷電形式及雷害情況有以下

            幾種情況:
                (1)
            直擊雷是指雷電直接擊在建筑物構架、動植物上,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。
                (2)
            感應雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時,在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設備間連接線產生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。感應雷雖然沒有直接雷猛烈,但其發生的幾率比直擊雷高得多。
                (3)
            雷電浪涌是近年來由于微電子的不斷使用引起人們極大重視的一種雷電危害形式,同時其防護方式也不斷完善。*常見的電子設備危害不是由于直接雷擊引起的,而是由于雷擊發生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。一方面由于電子設備內部結構高度集成化,從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降,對雷電(包括感應雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信號來源路徑增多,系統較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄人電腦設備。信號系統浪涌電壓的主要來源是感應雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如電話線)受到這些干擾信號的影響,會使傳輸中的數據產生誤碼,影響傳輸的準確性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善網絡的傳輸狀況。美國GE公司測定一般家庭、飯店、公寓等低壓配電線(110V)10000h(約一年零兩個月)內在線間發生的超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次數達到800余次,其中超過1000V的就有300余次。這樣的浪涌電壓完全有可能一次性將電子設備損壞。
            3
            、弱電系統雷害的影響:

                弱電系統的雷擊危害所帶來的影響是很嚴重的,如下圖所示:

            二、弱電系統防雷設計依據:
                GB50057-94     
            《建筑物防雷設計規范》
                YD/T1235-2002  
            《通信局(站)低壓配電系統用電涌保護器》
                YD/T5098-2001  
            《通信局(站)雷電過電壓保護工程設計規范》
                YD5078-98      
            《通信工程電源系統防雷技術規定》
                YDJ26-89       
            《通信局()接地設計暫行技術規范》
                GA173-2002     
            《計算機信息系統防雷保安器》
                GA267-2000     
            《計算機信息系統雷電電磁脈沖安全防護規范》
                DL/T621-97     
            《交流電氣裝置的接地》
                DL548-94       
            《電力系統通信站防雷運行管理規程》
                IEC61024       
            《建筑物防雷》
                IEC61312       
            《雷電電磁脈沖的防護》
                IEC61643       
            《連接至低壓配電系統的浪涌保護器》
                IEC60664       
            《低壓系統內設備的絕緣配合》
                IEC
            ITUUL有關標準及規范

             

            三、弱電系統的防雷措施:
               
            我公司是一家專門從事現代防雷理論研究、防雷產品研發生產制造、防雷工程設計施工的專業防雷公司。根據多年來的防雷經驗,對弱電系統的特點進行細致的分析,總結出以下措施:
               
            按照防護范圍可將弱電系統的防雷措施分為兩個部分進行:外部防護和內部防護。其中外部防護主要是指對安裝有弱電系統的建筑物本體的雷電防護(即直擊雷防護);內部防護指在建筑物內部弱電系統對過電壓的雷電防護(即感應雷防護)。如下圖所示:

            1、弱電系統的外部防護:
               
            弱電系統的外部防護首先是使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引人大地;其次是在將雷電流引人大地的時候盡量將雷電流分流,避免造成過電壓危害設備;第三是利用建筑物中的金屬部件以及鋼筋可以作為不規則的法拉第籠,起到一定的屏蔽作用,如果建筑物中的設備是低壓電子邏輯系統、遙控、小功率信號電路的電器,則需要加裝專門的屏蔽網,在整個屋面組成符合規范要求大小的網格,所有均壓環采用避雷帶等電位連接;第四是建筑物各點的電位均衡,避免由于電位差危害設備;第五是保障建筑物有良好的接地,降低雷擊建筑物時接點電位損壞設備。
            2
            、弱電系統的內部防護:
               
            EMC(電磁兼容)的觀點來看,防雷保護由外到內應劃分為多級保護區。*外層為0級,是直接雷擊區域,危險性*,主要是由外部(建筑)防雷系統保護,越往里則危險程度越低。保護區的界面劃分主要通過防雷系統、鋼筋混凝土及金屬管道等構成的屏蔽層而形成,從0級保護區到*內層保護區,必須實行分層多級保護,從而將過電壓降到設備能承受的水平。一般而言,雷電流經傳統避雷裝置后約有50%是直接泄人大地,還有50%將平均流人各電氣通道(如電源線,信號線和金屬管道等)
               
            隨著電腦通信設備的大規模使用,雷電以及操作瞬間過電壓造成的危害越來越嚴重。以往的防護體系已不能滿足電腦通信網絡安全的要求。應從單純一維防護轉為三維防護,包括:防直擊雷,防感應雷電波侵入,防雷電電磁感應,防地電位反擊以及操作瞬間過電壓影響等多方面作系統綜合考慮。
            多級分級()保護原則:即根據電氣、微電子設備的不同功能及不同受保護程序和所屬保護層確定保護要點作分類保護;根據雷電和操作瞬間過電壓危害的可能通道從電源線到信號線路都應做多級層保護。
            2.1
            電源部分的防雷措施
               
            弱電設備的電源雷電侵害主要是通過線路侵入。高壓部分有專用高壓避雷裝置,電力傳輸線把對地的電壓限制到小于6000V(1EEEEC62.41),而線對線則無法控制。所以,對380V低壓線路應進行過電壓保護,按國家規范應有三部分:建議在高壓變壓器后端到二次低壓設備的總配電盤間的電纜內芯線兩端應對地加防雷器,作一級保護;在二次低壓設備的總配電盤至二次低壓設備的配電箱間電纜內芯線兩端應對地加裝防雷器,作二級保護;在所有重要的、精密的設備以及UPS的前端應對地加裝避雷器或保護器,作為三級保護。目的是用分流(限幅)技術即采用高吸收能量的分流設備(避雷器)將雷電過電壓(脈沖)能量分流泄人大地,達到保護目的,所以,分流(限幅)技術中采用防護器的品質、性能的好壞是直接關系網絡保護的關鍵,因此,選擇合格優良的避雷器或保護器至關重要。


            2.2
            信號部分的防雷措施
               
            對于信息系統,應分為粗保護和精細保護。粗保護量級根據所屬保護區的級別確定,精細保護要根據電子設備的敏感度和重要性來進行確定。在重要設備和敏感設備的前端安裝相應的避雷器。
            2.3
            等電位連接及接地處理
               
            均衡弱電系統各設備設施間的電位差對其防護來說是至關重要的,另外一定要有一個良好的接地系統,因所有防雷系統都需要通過接地系統把雷電流泄人大地,從而保護設備和人身安全。如果機房接地系統做得不好,不但會引起設備故障,燒壞元器件,嚴重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題,防靜電的問題都需要通過建立良好的接地系統來解決。
            3
            、弱電系統的接地措施:
               
            一個良好的接地系統是保護人身、設備安全、系統穩定工作的重要保證,也是防雷系統的重要基礎。在《電子計算機房防雷設計規范》(GB 5O174-93)中,第6.4.3條明確提出:交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻按其中*小值確定;若防雷接地單獨設置接地裝置時,其余三種接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻不應大于其中*小值,并應按現行國標《建筑防雷設計規范》要求采取防止反擊措施。
               
            接地是避雷技術*重要的環節,不管是直擊雷、感應雷、或其他形式的雷,*終都是把雷電流送入大地。接地電阻越小,散流就越快,被雷擊物體高電位保持時間就越短,危險性就越小。對于場地的接地電阻要求≤4歐姆,并且采取共用接地的方法將避雷接地、電器安全接地、交流地、直流地統一為一個接地裝置。如有特殊要求設置獨立地,則應在兩地網間用地極保護器連接,這樣,兩地網之間平時是獨立的,防止干擾,當雷電流來到時兩地網間通過地極保護器瞬間連通,形成等電位連接。

            總結來說,弱電系統的防雷問題是一個綜合性的工作,尤其是弱電系統的雷電浪涌防護還重視不夠,也常常由其而引起設備的損壞,所以在完善弱電系統外部防護的同時,要加強弱電系統的內部防護,建議加強以下幾方面的工作;
                (1)
            首先要完善弱電外部雷電防護,將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散。
                (2)
            其次要阻塞沿電源線或數據、信號線引入的過電壓波。
                (3)
            第三限制鉗位被保護設備上浪涌過壓過流幅值在設備可承受的范圍。
            四、應用實例:
                1
            、某公司辦公區的防雷:
               
            一般辦公區防雷,一般指:僅針對有限區域進行防護,辦公大樓主體防護另論。
               
            根據貴公司要求,主要針對辦公區各種通用辦公設備、安防設備等進行防雷保護。
            主要從兩個方面加以防護:
                1.1
            、電源系統
            針對獨立辦公區域的電源開關盒位置,應該做兩級防護(視大樓整體已做直擊雷防護為前提),可選用40KA 三相/單相交流電源防雷器,根據辦公區域實際供電情況來選擇,一般均為三相供電,型號分別為:TP40B/4(三相)。對于辦公區域內貴重設備/重要設備/獨立于辦公區域外的設備,如:各種專用貴重設備、服務器、獨立于辦公區域之外的監控器/攝像頭/防盜告警感應器等,應考慮單獨做一級電源防護,產品選型同上,一般為單相電源供電,選用單相交流電源防雷器(型號:TP20B/2)。
                1.2
            、信號系統
               
            如信息系統——計算機網絡系統,通訊系統信號,安防系統各類信號等等。從各種系統角度細分,一般有:
                1.2.1
            信息系統
                
            離開有限辦公區域的一切進出線,均應考慮做防雷保護,如進/出戶電腦網線,或DDN 專線、ADSL 專線、電話線MODEM 線路,主要選用產品有:網絡信號防雷器(型號:TS05H/J4);DDN 專線防雷保護器(型號:TS180L/R2);ADSL專線、電話線一般用音頻信號防雷器(型號:TS180L/R2)。
                1.2.2
            通訊系統
               
            主要針對辦公區域內(電話)用戶交換機的外線進行防雷保護,主要選用產品有:單口音頻信號防雷器(型號:TS180L/R2);多口音頻信號防雷箱,有8 口音頻信號防雷箱(型號:TS180L/B8R2);16 口音頻信號防雷箱(型號:TS180L/B16R2)。
                1.2.3
            安防系統(包括視頻監控、防盜告警系統等)
            視頻監控系統,對每一臺監控器,以及監控主機,進行電源、信號防雷保護,一般每臺設備需選用一只單相交流電源防雷器(型號:TP20B/2);每一個視頻口(主機、監控器/攝像頭側均需要)安裝一只視頻信號防雷器(型號:TS05L/BNC);對于有控制線的監控器與主機間各需安裝一只控制線信號防雷器(型號:TS05L/P2 TS05L/P4)。防盜告警系統,一般情況,主要針對,防盜告警系統輸出線路(如告電話線路等);設于獨立辦公區域之外的感應器進戶線,以及其自身的電源和信號線應進行防雷保護。防雷產品選用同上(視頻監控系統),信號部分一般僅選用控制線信號防雷器。


            防雷措施的實施:
               
            對于一切防雷設備,一般必須做有效防雷接地,方可保障防雷保護效果。接地與等電位連接,對于防雷保護而言是關鍵性環節。一般有兩種做法:做完整的合乎標準要求的獨立的接地系統;或僅針對有限辦公區域,做閉合式均壓環路以進行等電位連接,同時,將閉合式均壓環路與辦公大樓主結構鋼筋有效連接。其次,才是防雷器的標準的、有效的安裝。防雷措施的實施,一般應由專業人員來完成!

            原創作者:江蘇悅能高空工程有限公司

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