一、防雷工程
雷电灾害是自然灾害中较为严重的一种。由于雷电是一个随机过程,它的能量相当强大,而且它是一个瞬间过程,在很短的时间内把巨大的能量放出来对周围的设备产生很大的破坏作用。在雷电灾害中直击雷的威力相当大,但感应雷电流的破坏程度相当广泛。根据资料统计显示,在雷击微电子设备事故当中,80%以上是由于感应雷所引起的。
感应雷是由于在雷电闪击过程(能量高达100KA、200KA)中在它周围很大面积的线路上感应出一个强大的雷电过电压,这个过电压随着线路向两个方向进行传输进入设备就会击坏设备。往往几公理或十几公理外的雷闪产生的过电压沿线路进入设备,就会击坏设备。感应雷的预防分电源部分和信号部分。
电子系统防雷过电压示意图
(1)电源防雷
防雷最重要的就是等电位连接,把各种设备利用防雷器、线材、钢筋和铜排进行设备的电气处理。使各种设备在雷电流入侵时行成等电位体,这样设备与设备、设备与大地、设备与大楼整体结构之间就不会产生电位差。利用这些材料和设备把雷电流引入大地,从而保护设备。
由于雷电流的能量很大,在电源线路上通过配置不同等级能量的防雷器,逐级把强大的雷电流分流到大地,以达到设备能承受电压,从而保护设备。电源防雷应保护配电系统、UPS、用电设备等。电源防雷一般采用三级分流法。第一级采用100KA(或70KA)的防雷器,将较大部分的雷电源分流到地下。
它安装在大楼进线的总配电柜的后面。第二级防雷采用40KA的防雷器,它能进一步的衰减雷电流。它的安装位置在计算机机房工程的分配电柜后面。第三级防雷采用电源防雷插座,它能更进一步的衰减雷电流。它的安装位置在计算机机房的设备用电处。
(2)信号防雷
信号防雷主要针对机房通信线路、电话线路、计算机专用DDN接口等外线进行防雷接地。例如:电话线路保护就选用RJ45-TELE/4,电话内线就选用科隆排。ADSL网络快车线路保护就选用RJ45-TELE/4,DDN专线保护就选用RJ45-V24/T,网络保护就选用RJ45-E100/4。中继线保护就选用Koax-E2/MF。
终端设备防雷示意图
对于防雷器的选型有两个很重要的参数,一个是工作电压,另一个是保护电平(残压)。这两个参数的选定决定了防雷效果的好坏和系统运行的保障。工作电压(Uc)的选择是关系到防雷器运行稳定的关键参数。在选择防雷器的最高持续工作电压值时,要符合相关标准要求外,还应考虑到安装电网可能出现正常波动以及可能出现的最高持续故障电压。我们国家用的电为220V,按照IEC-61643-2的说明,在TT交流供电系统中,相线对地线的最高持续故障电压,可能达到标称电压(Un=220V)R 1.5倍,即有可能达到330V。建议选择OBO电源防雷器的最大持续工作电压值为385V的模块。
保护电平(残压)的选择
单纯考虑防雷器残压越低越好,并不全面,并且容易引起误导。首先,不同产品标称的残压数值,必需注明测试电流的大小,才能有一个共同比较的基础。一般以20KA(8/20μs)测试电流下记录残压,作为比较,其次,对于压敏电阻防雷器选用残压越低时,通常意味其最大持续工作电压越低。
故此,过分强调低残压,是需要会出降低最大持续工作电压的代价,换来的后果,可能是在市电不稳定地区,防雷器容易因长时间持续工作而损坏。其实在压敏电阻型的防雷器,选择最合适的最大持续工作电值和最合适的残压,就好像天平的两边,不可侧重任何一边。按照以往的经验,残压在2KV以下(8/20μs),就能对用户设备提供足够的保