電力企業信息系統的整體防雷保護

何偉明

摘要：信息系統在電力企業中極其重要，而雷擊對其信息系統有著很強的破壞作用，這是對電力企業很大的威脅。文章根據雷電破壞機理，提出了整體的防雷要求，即將外部防雷和內部避雷密切結合，并根據電力企業的實際情況，闡述了信息系統防雷應具備的技術原則和要采取的有效措施。

關鍵詞：電力企業；信息系統；防雷保護；等電位連接；防雷要求 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM863 文章編號：1009-2374（2015）32-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.074

在我國的華南地區，雷電比較頻繁，而且非常具有威脅性，比較容易發生雷電干擾和破壞電力企業計算機系統的事故，這對計算機系統的各類電子設備造成極大的損壞，甚至會使整個系統癱瘓。因為計算機系統受損，所以一切以此為基礎的工作無法正常進行，不僅帶來了極大的經濟損失，也為人們的生活帶來了很大的不便。調峰調頻發電公司非常重視防雷工作，也充分認識到其重要性，并于2008年對計算機系統進行了升級，用最新的技術手段進行防雷保護。

1 整體防雷保護技術

1.1 防雷保護的三道防線

雷電具有非常巨大的能量，當它們都集中在閃擊點的時候，就能夠對筑物或構筑物帶來毀滅性的破壞。由于它最開始是對外部結構進行閃擊，所以防雷的第一道防線就是外部防雷，在具體的實施中，一般是利用金屬接閃體迎擊雷電，并用下線將電流導向大地，這樣雷電就被導開，而建筑物則避免被閃擊的危險。

雷擊除了閃擊破壞建筑物，它在閃擊的時候還會產生非常強大的電磁脈沖（雷電的二次效應），它能夠對計算機系統產生很大的破壞。因為普通的計算機系統的電子設備是無法承受住線路上產生的高達數百萬伏浪涌過電壓和數百千安的瞬間電流的，這就可能直接導致計算機癱瘓。因此，阻塞過電壓波（內部避雷保護），限制被保護設備上的浪涌過電壓幅值（過電壓保護），是防雷保護的第二、三道防線。

1.2 防雷保護的技術措施

IEC的防雷技術組（TC/81）一直在研究雷電現象，并做了大量的實驗，收集到了許多有效的資料和數據，最終在此基礎上提出了分級保護、整體防雷的理論體系。即將外部防雷、內部避雷過壓保護和接地技術三者統一，從而實現從外到內的整體防雷系統。防雷的具體措施主要是四要素，即均壓、分流、屏蔽、接地技術。

2 整體防雷保護技術的應用

避雷器對于防雷具有不可替代的重要作用，它是一種等電位連接體，線路需要并聯對地安裝，這就成為了雷電流疏放的重要渠道。避雷器常態都處在高阻抗狀況，但是一旦遇到雷擊就會迅速導通，通過線路將雷電電流導向地面，而且大地、設備、線路都處在等電位上，這樣就不會有太大的強電勢差，從而保證設備不受過大的損壞。

然而雷擊或雷擊感應具有巨大的能量，如果只是依靠單一的避雷器件，是難以讓所有的雷電流導入大地的。EIC考慮到了這個問題，于是確立了分級、分區防雷的理論體系。這種體系強調的是要根據不同區域、不同磁場強度的空間采用不同的避雷過壓保護器件。而且它們之間需要相互協調，這樣才能夠在雷擊的時候迅速將雷電流引入地面，從而使自身免受破壞，并且這樣也能夠延長避雷器的壽命。

2.1 電源系統的防雷保護

在計算機等電力系統中，實現防雷保護十分必要。電源系統作為其中重要的組成部分，做好電源系統的防雷保護也是防雷措施中的一項重要內容。在電源系統中，電力進線處設置安裝避雷器，尤其是雷電波容易侵入處，通過此類方法實現對電源系統的避雷過壓保護。在防雷過程中，遵守的技術原則簡述如下：（1）根據防雷保護級別選擇合適電源避雷器。在不同的環境條件和技術要求下，對于電源系統的防護要求是不同的，保護級別也有差異。根據實際保護需要選擇合適的電源避雷器，注意電壓保護水平和額定通流容量的選擇；（2）注意電源避雷器的重要特性。殘壓選擇性是電源避雷器的重要特性，在電源避雷器的選擇中，選擇低殘壓，并且為避免在雷擊過程中由于工作電壓過低被破壞，需要通入合適的工作電壓，一般要保證足夠高的最大連續電壓，以達到預期效果；（3）應增加電源避雷器預警模塊。由于電源避雷器會出現失效等情形，應該就此類問題增加相應的預警指示，并配備匹配的遙控端口，實現電源避雷器工作情況的檢測和管理，并能有效維護；（4）做好電源避雷器的發火措施。主要是加強電源避雷器的阻燃功能；（5）在電源避雷器中裝備合適的失效分離裝置。在工作中為應對失效現象的發生，必須配備失效分離裝置，起到正常供電和避免雷擊的雙重作用；（6）電源避雷器安裝注意事項：連接引線的選擇。連接引線首先要求短，并且截面積盡可能大，達到25mm2以上，建議把阻燃型銅導線緊湊并排使用；接地線的選擇與連接。與接引線一樣，要保證大的截面積，最好是25～35mm2的阻燃型多股銅導線，注意連接方法和連接地點的選擇，選擇就近與接地網直接連接。

這里以調峰調頻發電公司為例，具體分析技術原則在電源系統防雷系統中的應用。根據基本原則，該公司完善了三級避雷過壓保護：第一級是把電源避雷器直接并聯在市電總開關（低壓配電房）的輸出端，采用的是DEHNVentilVGA280/4型避雷器（基本參數：最大通流量100kA，測試波形8/20μs，殘壓小于2.5kV）；第二級是把電源避雷器以并聯的方式安裝在交流配電屏（計算機房）的輸出端，采用的是采用DEHNguard385/3+l型避雷器（基本參數：最大通流量40kA，測試波形8/20μs，殘壓小于1.5kV）；第三級是利用保護器，以并聯聯接的方式，把其接入到中心設備前端，是通信機柜等中心設備，主要利用ASP品牌的保護器，該公司利用的是國內組裝完成的插座式的浪涌保護器。

2.2 通信系統的防雷保護

通信系統防雷保護的技術原則：（1）在數據線路中，接口避雷器以串聯的方式進行接入，并且要保證其作用不會影響數據的傳輸；（2）在接口以及轉接過程中，盡可能減少轉接方式的使用，這樣會減少插損，并選擇合適的避雷器，尤其注意數據接口的選擇，注意接口速率；（3）在上述的接口速率中，若接口速率較高，在避雷器選擇中，可以就漏電流、插損等方面綜合考慮，選擇合適的數據避雷器；（4）由于信號工作電壓差異，保護避雷器的選擇過程中應該注意選擇合適的動作電壓和限制電壓，總之，注意數據接口的選擇；（5）數據避雷器接地連接必須達到安全可靠，接地線以及引線的選擇尤為重要，截面積要有保證，同時接地線的連接中采取就近可靠連接方式，與被保護的數據設備的地線進行連接。

在通信系統的避雷防護中要緊緊按照上述原則進行相應的實施，這里提供一個案例作為參考：在通信系統中把避雷器以串聯的方式接在服務器RJ45信號接口和通信機柜中的專線MODEM進線端RJ45接口上，這里選擇的避雷器是2只DEHNUGKF/R4J5型避雷器（基本參數：最大通流量5kV，測試波型8/20μs，殘壓小于35V）。

2.3 計算機房的接地改造

接地系統在計算機系統避雷過壓保護技術中起著關鍵作用。它一般包括了防雷接地、保護接地、防靜電接地等類型，而且它們之間又各不相同。一般情況下，會分設獨立接地體，然而一旦遭遇雷擊，各接地體之間會存在電勢差，這就容易造成反擊事故，從而對計算機系統造成破壞。所以要想更好地防雷，應當以整體防雷技術為依據，將所有接地系統等電位連接，這樣就能夠有效避免電勢差，從而減少反擊事故。

接地系統的施工有嚴格的要求，特別是對計算機房的接地系統更是如此。調峰調頻發電公司進行了詳細的規劃和設計，在計算機房靠近主機柜的地面安裝一個設備地線的匯集排，同時又建了均壓帶，兩者之間用95mm2的銅纜相接，并通過壓接線耳與一樓專用變壓器房的地網可靠連接。這樣能夠確保機房不同位置始終處于等電位。另外該大樓的現在走線槽和走線架能用來布放和敷設地線，當然也可以用獨立的鍍鋅鐵皮線槽，并用25mm2的銅纜與接地系統連接。

3 結語

計算機系統對于電力設備的運作與操作起著極其重要的作用。然而雷擊是一種自然現象，它很有可能損壞整個電力系統，那么電力企業就應當更加重視防雷，以使計算機系統避免雷擊，從而確保整個電力系統的絕對安全。調峰調頻發電公司實事求是、因地制宜，從自己的實際情況出發，研究并實施了計算機系統整體防雷保護工程，通過避雷器等設備和相關的技術手段實施了基本的避雷過壓保護，從而達到了整體避雷的效果。

參考文獻

[1] 王峰.淺談電力系統防雷技術及其應用[J].中小企業管理與科技，2013，（9）.

[2] 蔡道倫.電力系統防雷措施應用探析[J].中小企業管理與科技，2014，（11）.

（責任編輯：蔣建華）