摘要：文章根據(jù)2000年10月1日起施行的國家規(guī)范《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB50057—1994)和2004年6月1日起實施的《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB50343—2004)，簡單分析了雷擊電磁脈沖LEMP對建筑物弱電信息機房內(nèi)設(shè)備的危害及干擾途徑，簡述了弱電機房的選定、屏蔽、接地、等電位連接、電涌保護器的設(shè)置安裝等方面應(yīng)采取的綜合防護措施。

　　關(guān)鍵詞：電磁脈沖LEMP;弱電機房;接地;屏蔽;等電位連接

　　0引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進步和現(xiàn)代電子技術(shù)廣泛應(yīng)用。各種電子、微電子裝備越來越向高速度、高頻率、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和小型化方向發(fā)展。這些電子信息系統(tǒng)和設(shè)備非常靈敏，但是，耐過電壓能力也非常低，幾乎都承受不了正負5V的電壓波動。譬如，電子計算機在遭受雷擊電磁脈沖的磁場強度超過2.4高斯時，系統(tǒng)就可能會被產(chǎn)生完全癱瘓或者毀壞。雷電高電壓以及雷電電磁脈沖侵入所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)都會對系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾或永久性損壞。據(jù)統(tǒng)計，我國電子設(shè)備每年因雷擊造成的經(jīng)濟損失相當(dāng)驚人。因此解決電子信息系統(tǒng)對雷電災(zāi)害的防護問題，十分重要。

　　下面簡要分析一下弱電機房內(nèi)電子信息系統(tǒng)防御感應(yīng)雷的措施。

　　1雷電影響建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)的途徑

　　建筑物內(nèi)的電子信息系統(tǒng)遭受雷電的影響是多方面的。既有直接雷擊，例如，云——地放電的直擊雷;在建筑物附近落雷形成的電磁場感應(yīng)，從電源線路、信號線路等侵入的雷電電磁脈沖(LEMP);還有云——云間的放電、云內(nèi)放電都會向空間輻射電磁波，都會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響;以及接閃器接閃后由接地裝置引起的地電位反擊。在進行防雷設(shè)計時，不但要考慮防直接雷擊，還要防雷電電磁脈沖、雷電電磁感應(yīng)和地電位反擊等，因此，必須進行綜合防雷保護，才能達到預(yù)期的防雷效果。

　　對于直擊雷的防護，一般建筑物采用避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線作為接閃器，把雷電流接下來，用引下線引至接地裝置，再引入大地，防止直擊雷對大樓內(nèi)計算機系統(tǒng)的危害。根據(jù)接閃器的引雷原理，采取了防直擊雷(也即設(shè)置外部防雷)措施的建筑物避雷系統(tǒng)遭受雷擊的可能性會增大，LEMP發(fā)生的幾率相應(yīng)增大，雷擊電磁脈沖的防護已成為弱電信息機房防雷的重點。雷擊電磁脈沖LEMP是一種干擾源，其侵入建筑物弱電機房的主要方式有：①雷擊發(fā)生在建筑物附近時，空間電磁輻射對建筑物內(nèi)部弱電設(shè)備的電磁干擾;②建筑物防雷裝置接閃時，強大而波形陡的雷電流通過引下線時，在周圍空間產(chǎn)生交變的電磁場;③進入建筑物內(nèi)弱電機房的電力線和信號傳輸線以及控制線路等引來的雷擊電磁波對內(nèi)部電氣設(shè)備的干擾;④雷擊時地電位反擊電壓通過接地體入侵。

　　為使建筑物遭受直接雷擊或附近遭雷擊時，電子信息弱電機房線路和設(shè)備免遭過電流及過電壓的破壞，需從以下方面綜合考慮對雷擊電磁脈沖LEMP的防護。

　　2信息機房位置的選定

　　從電磁兼容的角度出發(fā)，根據(jù)在2000年10月1日起施行的國家規(guī)范《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB50057—1994)，將需要保護和控制雷電電磁脈沖環(huán)境的建筑物，從外部到內(nèi)部劃分為不同的雷電防護區(qū)(LPZ)。也就是以不同的雷電防護區(qū)(LPZ)來描述建筑物各部分空間遭受的不同的雷電電磁脈沖(LEMP)影響的嚴重程度。根據(jù)雷電防護區(qū)的劃分要求，建筑物外部是直擊雷非防護區(qū)(為LPZOA區(qū))和直擊雷防護區(qū)(為LPZOB區(qū))，在LPZOA區(qū)和LPZOB區(qū)，電磁場沒有衰減，危險性最高，是暴露區(qū);建筑物內(nèi)部及弱電信息機房所處的位置為非暴露區(qū),可將其分為LPZ1區(qū)、LPZ2區(qū)及LPZn區(qū)，越往內(nèi)部，危險程度越低，根據(jù)上面對電磁環(huán)境的分析和分區(qū)原則，弱電機房應(yīng)該選擇放在LPZn+I后續(xù)防雷區(qū)的建筑物空間內(nèi)，這樣，LEMP對電子信息系統(tǒng)的干擾的幾率就會相應(yīng)地減少。

　　3機房屏蔽措施

　　弱電機房屏蔽是減少信息機房內(nèi)電磁干擾的感應(yīng)效應(yīng)的基本措施之一，主要方法是利用建筑物的各種金屬屏蔽體來阻擋或者衰減電磁干擾以及過電壓能量，包括建筑物自然屏蔽、建筑物內(nèi)外線路屏蔽、弱電機房人工屏蔽。

　　建筑物的自然屏蔽由建筑物金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土樓板和柱子的鋼筋等自然構(gòu)件互相聯(lián)結(jié)，構(gòu)成一個“法拉第籠”式的外部屏蔽層。其屏蔽效果可通過磁場強度的衰減情況來表達。

　　電子信息機房的人工屏蔽是將弱電機房天花板龍骨、防靜電地板以及墻內(nèi)敷設(shè)的金屬屏蔽網(wǎng)等金屬構(gòu)件互相連接，并可靠接地，使其構(gòu)成屏蔽空間;從而使LEMP被有效地減弱。另外，所有出入弱電機房的線路穿金屬套管或線槽，也可采用有金屬屏蔽的電纜。并在防雷區(qū)交界處將金屬管槽、電纜屏蔽層兩端做等電位聯(lián)結(jié)。

　　建筑物內(nèi)外的線路屏蔽指信息系統(tǒng)線纜首先采用屏蔽電纜，屏蔽電纜一般多采用編織帶，其屏蔽效果隨其編制密度增加而增加，但是波長接近編織開口時，則屏蔽效果隨頻率增加而增加。當(dāng)采用非屏蔽電纜時，可采用堅硬的金屬線管或者相同厚度的金屬薄板屏蔽，但在冷條件下，高磁化率的金屬薄板會失去磁化特性，需要曾加防護措施。屏蔽層連接時應(yīng)有良好的搭接，宜使用接頭或接合器。

　　4等電位聯(lián)結(jié)措施

　　為使在弱電信息機房內(nèi)防雷區(qū)交接界面處做好等電位聯(lián)結(jié)，應(yīng)按《規(guī)范》的要求將建筑物弱電機房內(nèi)各種金屬部件用接地線聯(lián)結(jié)，以改善信息弱電機房內(nèi)的電磁環(huán)境。等電位聯(lián)結(jié)是用連接導(dǎo)線，把弱電信息機房內(nèi)的各種設(shè)備以及導(dǎo)電體、金屬線槽等與建筑物的綜合接地系統(tǒng)相連接，把不同暫態(tài)過電壓區(qū)域之間所形成的暫態(tài)電位差消除掉，使之構(gòu)成電氣上的等電位聯(lián)結(jié)整體。另外，在界面處，將所有穿過防雷區(qū)界面的導(dǎo)電物、屏蔽層、信號SPD或者通信線的屏蔽層做局部等電位聯(lián)結(jié)。出入弱電信息機房的電力線，通信線等在不同位置時，應(yīng)該就近連到綜合等電位聯(lián)結(jié)帶上。弱電信息機房的各種箱體、支撐架等金屬組件與建筑物總合接地系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)方法有兩種，分別是：M型網(wǎng)絡(luò)，為多點接地，其特點是接地阻抗低，但易引來侵入電流。S型網(wǎng)絡(luò)，為一點接地，其抵抗電磁的干擾能力比較強。選用S型(星型)網(wǎng)絡(luò)、M型(網(wǎng)型)網(wǎng)絡(luò)。具體應(yīng)根據(jù)弱電機房信息系統(tǒng)設(shè)備信號頻率和電磁干擾頻率及系統(tǒng)的規(guī)模大小來選用S型網(wǎng)絡(luò)還是M型網(wǎng)絡(luò)等電位聯(lián)結(jié)方式。

　　5安裝電涌保護器SPD

　　為了把耦合于電力線、信號傳輸線以及信號控制線的雷電高電壓及雷電流分流限制在弱電信息設(shè)備絕緣能承受的數(shù)值，進出機房的電源和信號線應(yīng)在LPZ0與LPZ1、LPZ1與LPZ2(LPZn與LPZn+I)區(qū)的交界處及弱電機房終端設(shè)備的前端安裝不同類別電源類SPD和信號類SPD。其中LPZ0與LPZ1區(qū)交界處的電源類SPD須是經(jīng)過l0/350μs波形沖擊試驗達標(biāo)的產(chǎn)品，也即電壓開關(guān)型防雷保護器，Iimp選擇不應(yīng)小于15KA。LPZ1與LPZ2(LPZn與LPZn+1)區(qū)交界處的電源類SPD須用8/20μs波形沖擊試驗達標(biāo)的產(chǎn)品，也即限壓型浪涌保護器，第二級In應(yīng)不小于5KA，末級In應(yīng)不小于3KA;In越大，Up越高，反應(yīng)速度會更慢，故In值并不是越大越好;電源類浪涌保護器對地并聯(lián)安裝，連接浪涌保護器的導(dǎo)線長度須小于0.5m，保護器前必須串聯(lián)熔斷器(保險絲)或斷路器，目的是為了防止浪涌保護器失效時可能產(chǎn)生對地短路。

　　信號SPD的Uc值應(yīng)視被保護設(shè)備的工作電壓而定;負載電流視被保護設(shè)備的額定工作電流而定;接口形式視被保護設(shè)備的接口形式而定。因為大多數(shù)信號類SPD都是串接在信號線路中，所以，應(yīng)選用插入損耗較小的SPD，還應(yīng)該配合信號線路的傳輸參數(shù)、線路設(shè)備的限制電壓等需要。并按照規(guī)范標(biāo)準施工。

　　6結(jié)束語

　　綜上所述，弱電設(shè)備越來越普及，弱電設(shè)備耐壓水平越來越低;重要場所因為雷擊而造成設(shè)備損壞或間接損失越來越多。根據(jù)上述措施分析，建筑物內(nèi)信息機房雷擊防護措施，必須考慮接地、屏蔽、SPD設(shè)置、等電位連接、及機房位置的選定等方面對電子信息系統(tǒng)的影響，以保證系統(tǒng)可靠、安全地工作。信息系統(tǒng)防雷保護是保證系統(tǒng)正常運行的基本措施，應(yīng)得到高度重視。在電子信息系統(tǒng)防雷時，必須堅持綜合性及安全可靠性的原則，注意各個細節(jié)，才能確保系統(tǒng)安全可靠運行

　　【參考文獻】

　　[1]國家規(guī)范《GB50057—1994》(2000版).建筑物防雷設(shè)計規(guī)范

　　[2]國家規(guī)范《GB50343—2004》.建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范

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