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弱電設備的防雷措施

發布時間:2008-07-29

雷電的形成
雷電是一種常見的大氣放電現象。在夏天,當地麵含水蒸汽的空氣受熱不斷地上升到高空,形成積雨雲,在上升的過程,由於氣流的摩擦以及地球磁場的影響,雲的不同部位聚集著大量的正電荷或負電荷,形成雷雨雲,而地麵因受到近地麵雷雨雲的電荷感應,也會帶上與雲底相反極性的電荷。當雲層裏的電荷越積越多,達到一定強度時,就會把空氣擊穿,打開一條狹窄的通道強行放電,發出耀眼的強光,這就是閃電,而閃電通道道上的高溫會使空氣急劇膨脹,從而產生衝擊波,這種強烈的衝擊波活動形成了雷聲。由於雷電釋放的能量相當大,它所產生的強大電流、灼熱的高溫、猛烈的衝擊波、劇變的靜電場和強烈的電磁輻射等物理效應給人們帶來了多種危害。

2雷電的危害
廣西梧州市屬於雷雨多發地區,據有關資料統計,雷雨日每年大約為97.5天。今年進入雷雨季節以來,我局陸續發生過多起雷擊引起弱電設備損壞的事故。
三雲變電站光纖設備數據板232接口損壞,連接此接口的disa係統保護管理機接口損壞。原因是光纖傳輸設備的電源直接使用220v的站用電,而沒有任何隔離設備,容易受到雷電波的衝擊。
某公司局域網交換機損壞2個接口,連接該公司局域網交換機的電業局交換機也損壞了一個接口;該公司設計室網絡集線器及多台計算機的網卡損壞,與工程公司及輸配電中心共用的網絡集線器損壞。原因是連接這兩個公司的網絡線都在室外,線路較長,且無防雷措施,容易受到感應雷電的幹擾。
旺步變電站故障錄波係統由於雷擊電話線燒壞modem接口,然後導致錄波用的計算機主板及數據采樣板損壞。

3雷電的分類
雷電通常分為:直擊雷、感應雷及浪湧三種。
3.1直擊雷
直擊雷是指雷雲直接對大地某點發生的強烈放電。它可以直接擊中設備,如電力線,電話線等。雷電流便沿著導線進入設備,從而造成損壞。此時雷電的主要破壞力在於電流特性而不在於放電產生的高電位。雷電擊中人體、建築物或設備時,強大的雷電流轉變成熱能,導致人員傷亡、建築物破壞,以及設備毀壞等。
3.2感應雷
感應雷是雷電在雷雲之間或雷雲對地放電時,由於電磁感應而在傳輸信號線路、埋地電力線、設備間連接線產生感應電壓,使連接在線路中電子設備遭到損害。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。
感應雷可分為以下兩類:
3.2.1靜電感應雷
帶有大量負電荷的雷雲所產生的電場會在架空線路上感生出被電場束縛的正電荷。當雷雲對地放電或對雲間放電時,雲與大地間的電場消失(嚴格說是大大減弱),那麽在線路上感應出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛,電荷來不及立即流散,在電勢能的作用下,產生對地很高的靜電感應過電壓,這些正電荷將沿著線路產生大電流衝擊,從而對電器設備產生不同程度的影響。
3.2.2電磁感應雷
雷擊發生在供電線路附近,或擊在避雷針上會產生強大的交變電磁場,此交變電磁場的能量將感應於線路並最終作用到設備上(由於避雷針的存在,建築物上落雷機會反倒增加,內部設備遭感應雷危害的機會和程度一般來說是增加了),對用電設備造成極大危害。
3.3浪湧
雷電浪湧是近年來由於微電子設備的不斷應用而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。最常見的電子設備危害不是由於直接雷擊引起的,而是由於雷擊發生時在電源和通訊線路中感應的電流浪湧引起的。一方麵由於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湧)的承受能力下降,另一方麵由於信號來源路徑增多,係統較以前更容易遭受雷電波侵入。浪湧電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入微電子設備。我們就這電源浪湧和信號係統浪湧兩方麵分別討論其對弱電設備的危害。
3.3.1電源浪湧
電源浪湧並不僅源於雷擊,當電力係統出現短路故障、投切大負荷時都會產生電源浪湧。電網綿延千裏,不論是雷擊還是線路浪湧發生的幾率都很高。當距你幾百公裏的遠方發生了雷擊時,雷擊浪湧通過電網線路傳輸,經過變電站等衰減,到你的微電子設備時可能仍然有上千伏,這個高壓很短隻有幾十到幾百個微秒,或者不足以燒毀微電子設備,但是對於微電子設備內部的半導體元件卻有很大的損害,隨著這些損害的加深微電子設備也逐漸變的越來越不穩定,或有可能造成的重要數據的丟失。
3.3.2信號係統浪湧
信號係統浪湧電壓的主要來源是感應雷擊、電磁幹擾、無線電幹擾和靜電幹擾。金屬物體(如傳輸線)受到這些幹擾信號的影響,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。排除這些幹擾將會改善網絡的傳輸狀況。

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