弱電設備的雷電危害與保護方式探討分析

陳正文

[摘要]隨著電子技術的迅速發展，人們在享受電子產品、自動控制設備為生活帶來便利的同時，也在承受著由于雷電原因使其受損而帶來的損失。本文結合筆者多年工作經驗，就弱電設備的雷電危害與保護方式進行了簡單的論述。

[關鍵詞]弱電設備；雷電；防護策略

雷擊是自然界一種常見的自然現象，雷電放電會產生巨大的能量，具有強大的破壞能力，近年來，國內外弱電設備遭受雷電襲擊而導致損失重大的事件屢見不鮮，尤其是電力系統的變電站微波塔遭受雷擊襲擊后，導致遠動設備/保護裝置、通訊設備大量受損的事故時有發生，不僅給企業帶來了巨大的經濟損失，而且嚴重威脅到了人們的生命財產安全。

1.弱電設備雷電危害的主要原因分析

雷電的危害是巨大的，迄今為止并沒有找到一種有效地方法來防治雷電危害，只能采取一定的措施將其危害程度降到最低。感應雷、直擊雷、球形雷是幾種常見的雷電形式。在長期研究中，研究出了一套比較全面的防護措施，但對雷電浪涌的認識程度并不高，所以這也是導致弱電設備受損的主要原因。下面對這幾種雷電形式進行針對性分析。

（1）雷電在雷云之間或者雷云對地之間放電的形式就是感應雷，它會產生電磁感應直接干擾附近的埋地電力線路、戶外傳輸信號線路以及設備間連接線路，直接損害到串聯在線路中間或者終端的電子設備。

（2）直擊雷，雷電一般直接作用在動植物或者建筑物構架上，由于雷電產生巨大的能量引發一系列熱效應、電效應以及機械效應等情況，對人員的生命和建筑物的整體構造造成了嚴重威脅。相比于感應雷，直擊雷的威力較大，但發生概率較低。

（3）雷電浪涌主要包括信號浪涌和電源浪涌。近幾年，微電子設備遭受雷電侵襲的事故不斷發生，很多人誤以為是直擊雷的結果，其實不然，雷電發生時，直接作用于電源和通訊設備線路，在二者之間感應出電流浪涌，進而對設備造成了損害。

2.弱電設備雷害的防護策略

2.1內部防護

傳輸信號、設備和裝置運行時的電源是弱電設備進行雷電內部防護時兩個主要保護對象。就電源雷害來說是由于電流、電壓超出了最大承受能力，使得雷電有機會通過線路損害到電源。因此要想防止弱電設備的電源雷害發生，必須做好弱電設備的線路過電壓保護工作。內部防雷，包括監控系統防雷、計算機網絡系統防雷以及PSTN專線系統防雷等。

（1）監控系統的防雷。系統的各種線路，在建筑物直擊雷非保護區或直擊雷防護區與第一防護區交接處應裝設線路適配的浪涌保護器。在中央控制室內，必須對所有設備的金屬線槽、金屬外殼以及保護接地等先進行等電位連接，然后再進行接地處理。系統接地需要采用銅芯絕緣導體進行共用接地，應穿管敷設至就近的等電位端子排上。

（2）計算機網絡系統防雷。進、出建筑物的傳輸線路上應設置浪涌保護區。計算機設備的輸入/輸出端口處，應安裝適配的計算機信號浪涌保護器，同時其接地端選用截面最少為115mm2的多股絕緣銅導線，然后再對其進行等電位連接。

（3）PSTN專線系統防雷。在建筑工程中，一些屋內操作設備需要的線路是從建筑物外引入，一旦遭遇雷電危害，最易對通信設備造成損壞，所以我們必須對其安裝信號浪涌保護器。浪涌保護器的接地端應與配線架接地端相連。配線架的接地線應采用截面不小于16mm2的多股銅線，從配線架接至機房的局部等電位接地端子排上。配線架及設備金屬外殼應做好等電位連接。

3.弱電設備雷害的外部防護

對弱電設備雷害進行外部防護時，采用最多的方法是在設備建筑物本體處安裝一些像屏蔽網、避雷針以及法拉第籠等防雷裝置。建筑物中存在一些金屬部件，所以必要時可以充分發揮該部件作用，將其改造成一個法拉第籠，可以起到良好效果。但如果在遙控、小功率信號以及低電壓邏輯系統中依舊采取此方法并不妥當，其防治力度遠遠不足。針對這種情況，可以在建筑物中安裝屏蔽網，首先應該保證處于建筑物屋面中的網格結構要小于5m見方；其次要對網格結構進行等電位連接工作，平衡各點電位，如此才能避免因電位差造成的設備損壞。本質上看，法拉第籠和屏蔽網工作原理是相同的。

避雷針是一種常見的防雷裝置，它不僅安裝方便，維修簡單，而且防雷效果也是比較理想的，在不同的設備和建筑領域中被廣泛的應用開來。當遭遇雷雨天氣時，帶電云層就會聚集在裝有弱電設備的建筑物上面，避雷針和建筑物頂部就會產生大量的感應電荷，根據尖端放電原理，避雷針針頭處聚焦的電荷最集中，也是最多的一處，這樣一來，帶電的云層與避雷針這兩個帶有電荷的部分，就構成了一個巨大的電容器的兩級。再加上避雷針自尖端針頭較尖，進而縮短了其和云層之間的面積，這樣的結果就是使得這個巨大的電容器所能容納的電荷也隨之很小。

4.結語

綜上所述，雷電對弱電設備造成的危害是巨大的，盡管當前我國的科學技術處于飛速發展階段，但是仍然欠缺有效地防雷措施徹底根治雷電危害。對弱電設備的防雷工作涉及的環節比較多，所以必須將內部防雷和外部防雷結合起來，共同提高防雷效率。