智能化系統防雷措施

文│中石化中原石油勘探局工程建設總公司 李 軍

智能化系統防雷措施

文│中石化中原石油勘探局工程建設總公司 李 軍

隨著智能化系統在住宅小區及企事業單位中的廣泛應用，大量高精度富含CMOS集成元件的設備進入百姓生活。這些設備耐過電壓和耐過電流能力極低，無法保證在特定的空間里遭受雷擊還能正常運行；并且各系統多包含大量的電子設備和計算機系統，這些電子設備和計算機系統通常耐電壓等級低，抗干擾能力差，最怕遭遇雷擊，一旦遭遇雷擊，直接影響到該區居民的安全及企事業單位工作的正常進行。因此采用具有可靠性避雷措施至關重要。本文簡要論述一套完整而易于操作的防雷系統及其運行維護注意要點供參考。

1 雷電波入侵的常見途徑

1.1 雷電直接擊中計算機網絡物理線路

（1）落雷點為電源高電壓側。雷電沿供電線路侵入到計算機網絡系統供電部分，產生過電流與過電壓，造成網絡供電系統的UPS電源損壞、斷電，致使整個系統癱瘓。

（2）雷電直擊網絡無線通信的天線，沿饋線進入計算機網絡系統，造成通信接口、接收系統、室內單元、路由器等網絡主要通信設備損壞。

（3）雷擊網絡通信有線線路（如光纜、DDN、幀中繼、x25專線、電話線），產生強大的機械力、猛烈的沖擊波和熾熱的高溫使通信線路損壞；過電壓和過電流沿通信有線線路侵入到網絡系統內，造成路由器、交換機及前端設備的損壞。

1.2 感應過電壓

1.2.1 回路感應過電壓

由于網絡系統在建筑物內大量布設各種導體線路(如電源線、數據通信線、天饋線），導致網絡結構錯綜復雜，在建筑物內部的不同空間位置上構成許多回路。當建筑物遭雷擊或鄰近地區雷電放電時，將在建筑物內部空間產生脈沖暫態磁場，這種快速變化的磁場交叉連接這些回路后，將在回路中感應出暫態過電壓，危及與此回路相連接的電子設備。

網絡通信線路上感應過電壓又分為靜電感應與電磁感應。

靜電感應主要是指架空線路位于雷擊點附近，由雷云團在先導通道中充滿電荷，對架空線產生靜電感應作用累積大量相反電荷，當雷云主放電開始，雷云中電荷迅速中和，從而使架空線上原先被束縛的電荷迅速釋放，形成暫態過電壓波。這種波以接近光速向架空線兩側傳播，侵入線路兩端連接的網絡設備將其損壞。

電磁感應則是當雷電直接擊在避雷針避雷帶上時，由于雷電流幅值大，波頭陡度高，會在雷電流的通道附近產生一個很強的瞬變磁場。強大的磁場將直接在電源線或網絡通信線路上感應出過電壓，侵入到網絡系統中，損壞網絡設備。高強度（30kA雷電流）雷電放電可以對距離雷擊點1km范圍內網絡系統產生影響，甚至造成系統設備損壞。據統計，電磁感應雷擊事故占計算機雷擊事故的70%。

1.2.2 耦合與轉移過電壓

雷擊引起的暫態高電壓或過電壓常常會通過網絡線路耦合或轉移到網絡設備上，造成設備的損壞。

1.3 雷擊地電位抬高入侵

建筑物在遭受直接雷擊時，雷電流將沿建筑物防雷系統中引下線和接地體入地，在此過程中，雷電流將在防雷系統中產生暫態高電壓，如果引下線與周圍網絡設備絕緣距離不夠且設備與避雷系統不共地，將在兩者之間出現很高的電壓差，并會發生放電擊穿，導致網絡設備嚴重損壞，甚至威脅人身安全。

2 計算機網絡設備抗干擾能力分析

計算機及網絡設備由大規模集成電路組成，抗干擾能力弱，雖采取了許多抗干擾措施，對低能量干擾比較有效，但對雷電電磁脈沖生成的過電壓和過電流的抗干擾比較薄弱，對浪涌或雷電磁脈沖特別敏感，僅十幾伏的電壓就可通過電源系統、數據傳輸線等途徑毀壞計算機主板、RS232 口、多功能卡、網絡設備。

3 防雷措施

3.1 控制中心

（1）控制中心機房所在建筑物總電源安裝三相電涌保護器，如REP-D380B7C，通流容量60kA，帶雷擊計數器；控制中心機房總開關安裝三相電涌保護器，如REPD380B7B，通流容量40kA；UPS電源前端安裝UPS專用電涌保護器，如REPD220UPSD，功率≤7kVA，串聯，帶LC濾波。

（2）各部分網絡端口采用電腦網絡避雷器，如REP-X06-RJ45-E100，用于網絡線路防雷。

（3）交換機柜安裝單相交流電源避雷器（串聯，通流容量20kVA），如REPD220B3A。

（4）接地處理：所有避雷器均利用其現有接地設施，不再加地網（依抽樣檢測地阻結果，接地電阻均可達到要求）。

3.2 監控系統

監控系統的綜合防雷設計應考慮環境因素、雷電活動規律、系統設備的重要性、發生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施。

（1）在進行綜合防雷設計時，應堅持全面規劃、綜合治理、優化設計、多重保護、技術先進、經濟合理、定期檢測、隨機維護的原則，進行綜合設計及維護。

（2）監控綜合防雷系統的防雷設計應采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、啟用接地系統和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護，必須堅持預防為主，安全第一的指導方針。

（3）監控綜合防雷系統應根據所在地區雷暴等級和雷電防護區的設備放置，采用相應的防護標準。

攝像頭：單回路、布線較近攝像頭視頻線路采用視頻信號避雷器，如REP-GVD；采用編碼控制方式、布線較遠攝像頭采用控制線路避雷器，如REP-X04-ZX；攝像槍電源線路均安裝攝像槍專用電源避雷器，如GVD-220VAC或GVD-12VDC；對于12V電壓取電較遠的攝像槍，安裝如GVD-12VDC；對于12V電壓取電較近（不超出5m）的攝像頭，安裝如GVD-220VAC。

道閘LED電子顯示屏：每個崗亭總電源處安裝單相交流電源避雷器一個，如REPD220B3；每個道閘安裝一個模塊式串聯避雷器，如REP-D116；每臺電腦中心連接的5類線均安裝一個電腦網絡避雷器，如REPX06-RJ45-E100；每個LED顯示屏安裝一個單相串聯避雷器，如REP-D220B3。

3.3 門禁一卡通系統防雷方案

（1）門禁讀卡機：讀卡機系統的門禁和主機電源線路安裝通流量為10kA單相電源避雷器，如REP-D116；門口機和主機的通信線路兩端安裝通信線路避雷器，如REP-X04-ZX2。

（2）無線對講系統：對講機天線安裝同軸線路避雷器，如REP-G400。

（3）有線對講系統：有線對講系統安裝音頻線路避雷器，如REP-X04-AU，只在對講主機一端安裝避雷器。

4 運行維護

（1）避雷器安裝之后，應檢查所有接線是否正確安裝，然后運行測試，看系統和設備是否正常工作， 有無異常情況，如有，應及時檢查，直至整個系統均正常運作。

（2）每年雷雨季節前應對接地系統進行檢查和維護，主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有無異常，必要時應挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發現問題應及時處理。

（3）接地網的接地電阻每年進行一次測量。

（4）每年雷雨季節前應對運行中的避雷器進行一次檢測，如檢測發現異常應及時處理；雷雨季節中要加強外觀巡視，若發現問題應及時采取措施。