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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煙囪安裝避雷針-防雷技術要求
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)在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(站)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、ITU及UL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。煙囪安裝避雷針-防雷技術要求
2、弱電系統的內部防護：
從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(類)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煙囪安裝避雷針-防雷技術要求。
(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 或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！煙囪安裝避雷針-防雷技術要求
介紹煤礦防雷中應注意的幾個問題
為了達到降低接地網接地電阻之目的，首先需要從理論上研究降低接地電阻的方法。由公式R=ρε/C可以看出，降低接地電阻有以下兩種途徑，一是增大接地體幾何尺寸，以增大接地體的電容C；二是改善地質電學性質，減小地的電阻率 和介電系數ε。下面分別討論降低接地電阻的一些方法。
1、增大接地網面積
由接地電阻的物理概念，大地電阻率ρ和介電系數ε不容易改變，而接地電阻R與接地網電容C成反比：從理論上分析，接地網電容C主要由它的面積尺寸決定，與面積成正比，所以接地網面積與接地電阻成反比。減小接地網接地電阻，增大接地網面積是可行途徑。一個有多根水平接地體組成的接地網可以近似地看成一塊孤立的平板，當平板面積增大一倍時，接地電阻減小29.3%。
2、增加垂直接地體
依據電容概念，增加垂直接地體可以增大接地網電容。當增加的垂直接地體長度和接地網長、寬尺寸可比擬時，接地網由原來的近似于平板接地體趨近于一個半球接地體，電容會有較大增加，接地電阻會有較大減小。由埋深為零半徑為ｒ的圓盤和半徑為ｒ的半球電容之比４εr／２πεr可得，接地電阻減小３６％。但是對于大型接地網，其電容主要是由它的面積尺寸決定，附加于接地網上有限長度（２～３ｍ）的垂直接地體，不足以改變決定電容大小的幾何尺寸，因而電容增加不大，亦接地電阻減小不多。所以大型接地網不應加以增加垂直接地體作為減小接地電阻的主要方法，垂直接地體僅作為加強集中接地散泄雷電流之用。
3、人工改善地電阻率
在高電阻率地區采用人工改善地電阻率的方法，對減小接地電阻具有一定效果。例如，對于一個半徑為ｒ的半圓球接地體而言，其接地電阻的50%集中在自接地體表面至距球心2ｒ的半圓球內，如果將ｒ至2ｒ間的土壤電阻率降低，可使接地電阻大大減小。
設原地電阻率為ρ2，將ｒ至2ｒ范圍內的電阻率為ρ2的土壤用低電阻率的材料ρ1 置換，則半圓球接地體的接地電阻為： ＲX=(ρ1+ρ2)/4лr
置換前的接地電阻RX為： RX=ρ2/2πr
R與RX之比為： R/RX=(ρ1+ρ2)/2ρ2
當ρ1《ρ2，上式改寫為： R=RX/2=ρ2/4πr
故接地電阻減小的百分數為５０%。另外由５．１式可以看出，用低電阻率的材料置換半球附近高電阻率的土壤，相當于將半球接地體的半徑由Ｒ增大到２Ｒ，由于接地體幾何尺寸的增加，而使接地電阻減小。
4、深埋接地體
在地電阻率隨地層深度增加而減小較快的地方，可以采用深埋接地體的方法減小接地電阻。地的電阻率隨深度而減小的規律，往往在達到一定深度后，地電阻率會突然減小很多。因此利用大地性質，深埋接地體后，使接地體深入到地電阻率低的地層中，通過小的地電阻率來達到減小接地電阻的目的。
對于地電阻率隨地層深度的增加而減小不大的地方，由于地電阻率變化不大，增加接地網的埋深只是增大接地網的電容。利用電容的概念，電容具有儲藏電場能量的本領，它所儲藏的能量，不是儲藏在極板上，而是儲藏在整個介電質中，即整個電廠中：介電質中的能量密度，既與介電系數有關，又與電場的分布有關，因此，比起接地網的幾何尺寸小得多的有限埋深，所增加的儲藏能量的介質空間極為有限；在有限空間中的能量密度又小，儲藏的總能量也就增加不多，即電容增加不大，所以對減小接地電阻作用不大，不宜采用深埋接地體的方法減小接地電阻。深埋接地體和敷設水下接地網可以大大降低直流電阻，但對降低交流電阻作用不大，故國軍標不推薦使用該法。但結合基地航天測試實際情況，主要是低頻信號，此法簡單，效果明顯，可以使用。煙囪安裝避雷針-防雷技術要求
5、敷設水下接地網
在有適宜水源的地方敷設水下接地網，由于水的電阻率比地電阻率小的多，可以取得比較明顯的減小接地電阻的效果。而且敷設水下接地網施工比較簡便，接地電阻比較穩定，運行可靠，但應注意水下接地網距接地對象的距離一般不大于１０００ｍ。
6、利用自然接地體
充分利用混凝土結構物中的鋼筋骨架、金屬結購物，以及上下水金屬管道等自然接地體，是減小接地電阻的有效措施，而且還可以起引流、分流、均壓作用，并使專門敷設的接地帶的連接作用得到加強
＂避雷針＂的物理原理：
建筑物和種種重要設施的行之有效的避雷措施──避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。他用科學實驗證明了閃電就是靜電高壓放電，之后避雷針防雷的技術也就有了科學的基礎。200年來人們的長期實踐，進一步證明了避雷針是可靠的。
在世界各地，處處可見避雷針的蹤跡。樓層、廠房、煙囪、火箭航天器發射塔、衛星天線等的頂部高高地聳立著一根，甚至幾根金屬桿，那就是避雷針。
我國古建筑物中的寶塔，有些用鐵鏈從塔頂引下，末端埋入水井中，這樣的寶塔很少被雷擊毀。中世紀，歐洲許多教堂的尖頂由于高聳于云端，常常是雷擊的目標。但也有個別的高大建筑卻能幸存下來。如有一座大教堂，以鍍金的金屬覆蓋了教堂的圓頂，圓頂四周又豎起了一些尖頭長鐵棒。金屬圓頂通過泄水鐵管與地面的鐵制下水槽相連。這些古建筑完整地保存下來，當年人們并不清楚其中的道理。只有在科學發展之后，人們才揭示出它們為什么未被雷擊毀之謎。
1752年，富蘭克林創制了世界上第1根避雷針。不久即在美國推廣使用，隨后英國從1762年，德國從1769年也開始陸續使用了避雷針。
避雷針為什么能避雷呢？有人認為，避雷針在雷雨云的感應下產生尖端放電，能中和掉雷雨云中所帶的電荷，從而避免發生雷擊。也有人認為，避雷針是吸引閃電電流，并把它導入地下。我們必須弄清楚哪一種說法是正確的，才能設計避雷針，有效地避免雷擊。
實驗測量表明，避雷針在雷雨云的電場作用下所釋放的電量是微不足道的。一根避雷針的尖端放電電流一般只有幾個微安，而一次中等的雷擊能釋放大約25～30庫倉的電量。這相當于幾千根避雷針在幾十分鐘內放電的總電量煙囪安裝避雷針-防雷技術要求。
富蘭克林指出，避雷針在雷暴期間的放電電流太小了，它的作用是把閃電引向自身，并沿著它流入大地，不讓閃電電流竄到建筑物的各部分去。
避雷裝置一般地由接閃器、引下線和接地體三部分組成。避雷針只是接閃器的一種形式，是吸引閃電電流的金屬導體，然后通過引下線把閃電電流引到接地體上。接地體是埋設在地下的導體，它可把閃電電流泄放到大地中去。
避雷針對于保護建筑物是很有益的，從安全角度看，對所有建筑物都進行防雷。高大的建筑物較易受雷擊，然而，據國外一份資料統計，低矮民房受雷擊的事例還是不少的，美國每年平均有2000多戶民房遭雷擊。為此，對一般居民來說普及有關防雷的知識還是很必要的。
安裝避雷裝置，要遵守下列主要原則。避雷針必須高于一切被它保護的建筑物。裝置的各部分連接要牢靠，應采用電焊或氣焊，不許采用綁接和錫焊。如果避雷裝置接地下不好或安裝不合規格，那么被它吸引的閃電電流就可能流竄到建筑物的其它部分，從而造成破壞。現代建筑就采用一種新的既經濟又安全的防雷設施，稱之為暗裝籠式避雷網。把建筑物中的金屬結構沿鋼筋連成一整體，構成一個大型金屬網籠。這種籠式避雷網既起屏蔽作用，又充當引下線，是一種更加經濟、美觀的安全的防雷方式。你到大街上轉一轉，可看到很多新樓的屋頂上不再有高聳的金屬桿和引下線了，那就是因為它們已用上籠式避雷網了。屋頂的各種金屬物都用導體連到籠式避雷網上。在屋頂四周還應布設一條金屬帶，稱避雷帶，把它與避雷網接上。
安裝了避雷裝置的建筑物是否就萬無一失不遭雷擊了呢？那不一定。有些高大建筑物雖安裝了避雷裝置，但因接地線斷裂等原因而“有形無用”了。可見要確保避雷裝置發揮效能，不但要正確設計、正確安裝，還要經常保養，使它經常處于良好狀態，這樣一般就可免受雷害了。
更新時間：2024/12/22 3:50:10
