基于電子信息設備的防雷設計分析

曾 江

（江西省贛州市氣象局防雷中心，江西贛州，341000）

0 引言

隨著社會的發展與進步，我們已進入電子信息化時代，我們的日常工作和生活已經離不開電子信息產品。一個好的電子信息體系是由多個電子設備來組成的，但是微型電子自身絕緣性較差，且這些微型電子耐電壓和電流的性能不是很好，所以另一方面也反應出此電子信息系統的短處。目前電子信息設備已經越來越成熟，功能越來越強大，其最大的缺點就是抵抗雷電電磁脈沖的能力比較差，特別是雷電對電子信息體系的影響較大。

1 被雷擊中對信息體系形成的影響

雷電對電子信息相關設備的直接擊打是造成危害的最大一個原因。通過實踐可以知道，相比電子信息體系直接被雷電擊中，其遭受雷電感應損傷的幾率要大的多，因為雷電效應不僅包括雷擊，一定間隔的電磁攪擾也是雷電效應的范圍，雷擊產生的效應區域高達幾百米。雷電效應表現為靜電效應和電磁效應，以上兩種效應會損壞附近居民的室外信號運送通道，因為電線收到高強度的電壓感應。

電子信息體系中收集信號數據是其最重要的組成部分，收集到的數據經過加工后再進行傳輸和儲存。由于這個過程中牽涉及的環節和信號接口比較多，在一定程度上會為雷電效應的產生營造環境，非常簡略的電壓波就可以通過以上方式進入到信息體系，造成危害。

2 避免雷電直接擊打的對策

圖1 為當前應用的綜合防雷系統，為什么要采取相應措施避免雷電直接擊中電子信息體系呢？因為若雷電擊中電子設備建筑物時會產生很強的雷電流，要是此建筑物在防雷擊方面的措施做的不好，會因為強大的雷電流而出現局部高電壓反彈，造成電子信息設備和相關人員的損壞，這是最重要的一個原因。另外，被強大的雷電流擊中，電子信息系統電壓會變得過高，通過電力系統和其他電子信號觸點反射到其他的區域，會在一定程度上損壞部分電網和電子信息設備。所有有電子信息設備的建筑物都要安裝防雷電設施，根據有關規定，在建造房屋時，避雷針、引下線或接地電阻是不能少的，否則要重建。這樣可以使雷電擊中建筑物的幾率降低，減少雷電流對電子信息體系的負面影響。在挑選電子信息設備機房位置時，低層建筑的中心位置是最好的，盡可能的與建筑物墻外的柱子等保持一定的距離，根據電子信息設備的位置來擺放這些設施。在挑選擺放區域時要排除房屋的頂樓，因為頂樓是距離天空最近的地方，直接遭受雷擊或接收附近建筑物反射雷電后產生的效應時間最短，受到電磁場的直接影響相對來說幾率最大。除此之外，因在強大的電磁場的影響下，電子信息設備相對更加容易受到損壞。不過相對頂樓，若是建筑物底層的中心位置采取一些保護措施，其受到的電磁場的影響就要小一些，這樣對相應的電子設備就能起到以一定的保護作用。

3 避免遭到雷電感應的關聯對策

3.1 等電位連接

等電位連接措施主要是針對設備所在房屋的主要金屬部件和房屋內的金屬管道；供電線路外部能夠導電的裝置包括防雷裝置和電子信息系統。其系統等電位連接是通過金屬連接導體和瞬態等電位連接（在不能直接連接時的情況下）的防雷保護器實現的。建筑物內的機房應該設置金屬屏蔽網，機房的環形接地母線各個點均勻的連接著金屬屏蔽網。圖2 為電子信息系統機房S型等電位連接示意圖，根據S 型星型結構或M 型（圖3 電子信息系統機房M 型等電位連接示意圖）網狀結構用最短距離將設備直流地連接到相鄰的等電位連接區域，S 型星型結構適合小型機房，M 型網狀結構適合大型機房。

圖1 綜合防雷系統

圖2 電子信息系統機房S 型等電位連接示意圖

在選擇機房內的電力電纜電線和通信電纜電線時，最好是使用屏蔽電纜。用屏蔽電纜替換由終端桿引下的架空電力線纜，在建筑物外水平直埋長度不能小于50 米，埋入地下深度不能小于0.6 米，屏蔽層兩頭與大地相連接，非屏蔽電纜則要在外部包圍一層鍍鋅鐵管，且水平直埋長度也不能小于50 米，與大地相連接的是鐵管兩頭。

圖3 電子信息系統機房M 型等電位連接示意圖

3.2 接地

根據《電子計算機機房設計規范》要求，電子計算機機房接地要符合以下幾點要求：1、交流工作接地，接地電阻小于或等于4歐姆；2、安全保護接地，接地電阻小于或等于4 歐姆；3、直流工作接地，接地電阻根據計算機系統的具體要求來確定；4、防雷接地，接地按照現行國家標準建筑物防雷設計規范執行。當以上四種接地用的是同一個接地裝置時，那么當中最小的接地電阻即是它的接地電阻；當交流工作接地、直流工作接地與安全保護接地用的是同一接地裝置，防雷接地另外使用一個接地裝置時，其接地電阻比當中最小接地電阻值小或相等，并應使用防地電位反擊的等電位連接保護器。

3.3 機房內通信電纜以及地線的布放和連接

通過利用不同的布線和接地方式進行多次模擬試驗，分析通信線路受到電磁場感應的影響情況，得出了房屋里計算機通信網絡系統的布線和接地方式的有關結論：

盡量將通信電纜和地線集中的分布在房屋的中心位置。盡量使通信電纜線和地線槽的布放與房屋柱和梁保持一定的距離，且沿著柱和梁布線時將距離拉長，在設計這兩者線槽時要盡量使線槽與梁和柱之間的距離大。在進入機房前，信號高頻電纜的金屬屏蔽外皮要有兩處或兩處以上連接到避雷設備引下線。

選用合適的電纜：為了將電磁效應和靜電效應的影響盡可能的降到最低，在選擇電子信息機房的總電源設備時，要用金屬管道包裹具有金屬外包層或塑料外包層的線纜，直接緊貼地上或地下。將進線一端的線纜的金屬外皮與避雷電效應的接地裝置相連接，其他的通信線纜也依照以上方法進線，就算有少數的線纜不能被埋進地下，也要保證直接埋入地下的線纜不能小于兩米。

金屬管道需求與防雷設備相通：首先架空金屬通道，再將所有防雷設備連接到建筑物的進出口的地方。距離房屋一百米的區域內，要求這些金屬管道每25 米就與地上銜接一次。

各個線纜要接入到同一個地網中：獨立的房屋建筑包含各種各樣的通訊線纜，如電源線、電話線、電視傳輸線等，而這些線纜都要與適配的避雷設備相連接，同時要注意這些線纜的接地端要一起與同一個地網相連接。

挑選合適的浪涌維護設備并正確安裝：在挑選電子信號線路的浪涌維護設備時，要綜合考慮到線路的實際情況，包括實際工作頻率、電壓參數以及接口方式等，從中挑選出配置較好和節能效果好的浪涌保護器。在進行浪涌維護設備安裝時，有一點要格外注意：確保被保護的電源線纜的前端，連接各個裝置的線纜要是平直的，且長度要小于或等于0.5 米。

4 電子信息機房的電力銜接

各個機房的信息系統的電位需要設置成相同的，隨后再連接到網絡。需要用金屬外殼來保護電子信息設備，要保證每個機柜和機架接地，因為這樣才能保證安全。防雷接地、直流工作接地、交流工作接地和安全保護接地盡量共用一個接地系統，因為這樣能夠使工作電壓維持在一個平均值上，同樣的電位之間能使各個接地裝置和不同系統之間的電位差距變小，從而達到保護電子信息系統的目標。

5 小結

雷電是自然界中廣泛存在的現象,目前廣泛使用的電子信息設備因其本身較差的電磁兼容能力,容易受到雷電的破壞。為確保電子信息系統的穩定運行,保證電子信息時代的信息安全,將雷電對電子信息設備的物理損害降到最低,對電子信息設備采取必要的防雷措勢在必行。本文簡單介紹雷電對電子信息設備的危害,以及相應的防雷措施,具有一定的參考價值。

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