论文部分内容阅读
2018.10.3
随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用及联网，使安装在弱电系统中的设备，经受着电源质量不良（如电源谐波放大、开关电磁脉冲）、直击雷、感应雷、工业操作瞬间过电压、零电位飘移等浪涌和过电压的侵袭，经常会受到各种过电压、过电流的危害。由于一些电子设备工作电压仅几伏，传递信息电流也很小，对外界的干扰极其敏感，而雷电的电压可高达数100万V，瞬间电流可高达数10万A，因此，具有极大的破坏性。避雷针能防止直接雷击，但不能阻止感应雷击过电压、操作过电压、零电位飘移过电压以及因这些过电压在泄放电流时在其周围所产生的很强的感应电压，而这些过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。雷电造成的危害是无孔不入的。尤其对计算机网络系统的危害更大。据研究当磁场强度Bm≥0.07×10-4 T时，无屏蔽的计算机会发生暂时性失效或误动作；当Bm≥2.4×10-4 T时，计算机元件会发生永久性损坏。而雷电电流周围出现的瞬变电磁场强度往往超过2.4×10-4 T。因此，有效地防止雷电对弱电系统设备所产生的危害，是保证弱电系统设备安全、稳定运行的重要前提。
由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量，因此要求网络通信设备能够承受较高能量的瞬时冲击，而目前大部分设备由于电子元器件的高度集成化而使耐过电压、耐过电流水平下降，必须在网络通信接口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行，对通信系统进行防雷保护，选取适当保护装置非常重要，应充分考虑防雷产品与通信系统匹配。对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。
电磁感应：当附近区域有雷击闪络时，在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势，以致损坏、损毁设备。
静电感应：当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kV静电电位，信号线路上可40-60kV静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷迅速扩散，即引起感应雷击。
电磁感应和静电感应引发的雷击现象均称为感应雷，又称二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多，有统计显示，感应雷击约占现代雷击事故的80%以上，信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。
SPD浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害
本次防雷保护的INDRA雷达为双路编码器，该编码器线路由雷达塔顶经塔身桥架至雷达楼二层机房雷达设备，雷达塔高约30米，为容易遭雷击的建筑体，所以除了建筑本身的防雷设计外，需要增加一层信号的避雷保护，具体安排示意图如下：
一、塔顶端：
塔顶编码器SPD固定在塔顶雷达编码器下方，事先制作支架固定在塔顶地面，至合适高度，与原厂SPD串接；
二、雷达机房端：
机房端编码器SPD固定在室内雷达控制器与馈线窗下方桥架之间的空白墙面上，并制作支架进行支撑，与雷达控制器内原厂SPD串接；
本次拟安装的编码器信号SPD为防雷箱体式设备，内部带粗细两级防护；
三、室内监控设备：
智能防雷监控系统包括数据采集终端、智能监控主机及配套设施、智能监控线缆敷设，具体安排如下：
1、数据采集终端1台
数据采集终端安装位置在二层机房雷达控制器与馈线窗口下方桥架之间的墙面上；
2、智能监控主机及配套设施 1套
智能监控主机采用台式电脑一台，处理器为8300MTHP或以上，带鼠标、键盘、配置一台打印机，
3、交换机一台；
交换机安装在雷达机房传输机柜内，其余设备均成套安装在监控室内工作台；
4、监控线缆
智能线缆包括：监控电源线缆RVVP2×1.5mm?，监控485信号线缆RVVSP2×1.0mm?，数据传输线缆CAT5 100M网线；
其中监控电源线缆和监控485线缆由塔顶经桥架敷设至雷达机房，分别将两台CPH-I信号防雷箱和数据采集终端进行总线式连接；
100M网线敷设在室内桥架内，分别将数据采集终端和监控主机连接到交换机上。
编码器线路SPD为本次SPD安装调试的重点，安装调试完成后，需确保雷达正常运行，并且在日常活动中不能经常拆除维护和测试，因此需在安装前对SPD性能进行测试，采用防雷元件测试仪对SPD防雷性能进行测试，符合标准后方可安装。
编码器线路SPD测试采用防雷元件测试仪，分别对U1mA和泄漏电流Iie进行测试，安装完成后配合雷达设备进行调试，至雷达设备恢复正常运行后完成相关工作，如接入后影响雷达正常运行，则需返厂进行更换并调整SPD参数。
智能系统设备可以安装数据库和监控软件，对整体防护系统进行检测，目前能提供的告警方式共有二类，一类是遥信、遥测告警，适用于无人值守的工作场合；另一类是现场告警，这类告警方式应在雷雨过后对设施进行检查或定期检查，适用于所有的场合，同时提供有声光告警功能，并保存有历史记录供发生雷击事后查詢。
本方案中网络、信号设备防护方面，依据GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》、YD/T5098 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》、GB 2887-89《计算机场地安全要求》中信号系统雷电及过电压防护要求。
结论：随着通信设备、网络设备、计算机应用系统等的大规模使用，雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足通信、网络、计算机等安全的要求。应从单纯一维防护（避雷针引雷入地-无源防护）转为三维防护（有源和无源防护），包括：防直击雷，防感应雷电波浸入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑，现代防雷技术强调全方位防护、综合治理、层层设防，综合运用分流（泄流）、均压（等电位）、屏蔽、接地和保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系。雷电对系统的损害途径是多方面的，需要说明的是，防雷保护是一个比较复杂的问题，对系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。总之，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。
随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用及联网，使安装在弱电系统中的设备，经受着电源质量不良（如电源谐波放大、开关电磁脉冲）、直击雷、感应雷、工业操作瞬间过电压、零电位飘移等浪涌和过电压的侵袭，经常会受到各种过电压、过电流的危害。由于一些电子设备工作电压仅几伏，传递信息电流也很小，对外界的干扰极其敏感，而雷电的电压可高达数100万V，瞬间电流可高达数10万A，因此，具有极大的破坏性。避雷针能防止直接雷击，但不能阻止感应雷击过电压、操作过电压、零电位飘移过电压以及因这些过电压在泄放电流时在其周围所产生的很强的感应电压，而这些过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。雷电造成的危害是无孔不入的。尤其对计算机网络系统的危害更大。据研究当磁场强度Bm≥0.07×10-4 T时，无屏蔽的计算机会发生暂时性失效或误动作；当Bm≥2.4×10-4 T时，计算机元件会发生永久性损坏。而雷电电流周围出现的瞬变电磁场强度往往超过2.4×10-4 T。因此，有效地防止雷电对弱电系统设备所产生的危害，是保证弱电系统设备安全、稳定运行的重要前提。
由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量，因此要求网络通信设备能够承受较高能量的瞬时冲击，而目前大部分设备由于电子元器件的高度集成化而使耐过电压、耐过电流水平下降，必须在网络通信接口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行，对通信系统进行防雷保护，选取适当保护装置非常重要，应充分考虑防雷产品与通信系统匹配。对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。
电磁感应：当附近区域有雷击闪络时，在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势，以致损坏、损毁设备。
静电感应：当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kV静电电位，信号线路上可40-60kV静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷迅速扩散，即引起感应雷击。
电磁感应和静电感应引发的雷击现象均称为感应雷，又称二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多，有统计显示，感应雷击约占现代雷击事故的80%以上，信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。
SPD浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害
本次防雷保护的INDRA雷达为双路编码器，该编码器线路由雷达塔顶经塔身桥架至雷达楼二层机房雷达设备，雷达塔高约30米，为容易遭雷击的建筑体，所以除了建筑本身的防雷设计外，需要增加一层信号的避雷保护，具体安排示意图如下：
一、塔顶端：
塔顶编码器SPD固定在塔顶雷达编码器下方，事先制作支架固定在塔顶地面，至合适高度，与原厂SPD串接；
二、雷达机房端：
机房端编码器SPD固定在室内雷达控制器与馈线窗下方桥架之间的空白墙面上，并制作支架进行支撑，与雷达控制器内原厂SPD串接；
本次拟安装的编码器信号SPD为防雷箱体式设备，内部带粗细两级防护；
三、室内监控设备：
智能防雷监控系统包括数据采集终端、智能监控主机及配套设施、智能监控线缆敷设，具体安排如下：
1、数据采集终端1台
数据采集终端安装位置在二层机房雷达控制器与馈线窗口下方桥架之间的墙面上；
2、智能监控主机及配套设施 1套
智能监控主机采用台式电脑一台，处理器为8300MTHP或以上，带鼠标、键盘、配置一台打印机，
3、交换机一台；
交换机安装在雷达机房传输机柜内，其余设备均成套安装在监控室内工作台；
4、监控线缆
智能线缆包括：监控电源线缆RVVP2×1.5mm?，监控485信号线缆RVVSP2×1.0mm?，数据传输线缆CAT5 100M网线；
其中监控电源线缆和监控485线缆由塔顶经桥架敷设至雷达机房，分别将两台CPH-I信号防雷箱和数据采集终端进行总线式连接；
100M网线敷设在室内桥架内，分别将数据采集终端和监控主机连接到交换机上。
编码器线路SPD为本次SPD安装调试的重点，安装调试完成后，需确保雷达正常运行，并且在日常活动中不能经常拆除维护和测试，因此需在安装前对SPD性能进行测试，采用防雷元件测试仪对SPD防雷性能进行测试，符合标准后方可安装。
编码器线路SPD测试采用防雷元件测试仪，分别对U1mA和泄漏电流Iie进行测试，安装完成后配合雷达设备进行调试，至雷达设备恢复正常运行后完成相关工作，如接入后影响雷达正常运行，则需返厂进行更换并调整SPD参数。
智能系统设备可以安装数据库和监控软件，对整体防护系统进行检测，目前能提供的告警方式共有二类，一类是遥信、遥测告警，适用于无人值守的工作场合；另一类是现场告警，这类告警方式应在雷雨过后对设施进行检查或定期检查，适用于所有的场合，同时提供有声光告警功能，并保存有历史记录供发生雷击事后查詢。
本方案中网络、信号设备防护方面，依据GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》、YD/T5098 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》、GB 2887-89《计算机场地安全要求》中信号系统雷电及过电压防护要求。
结论：随着通信设备、网络设备、计算机应用系统等的大规模使用，雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足通信、网络、计算机等安全的要求。应从单纯一维防护（避雷针引雷入地-无源防护）转为三维防护（有源和无源防护），包括：防直击雷，防感应雷电波浸入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑，现代防雷技术强调全方位防护、综合治理、层层设防，综合运用分流（泄流）、均压（等电位）、屏蔽、接地和保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系。雷电对系统的损害途径是多方面的，需要说明的是，防雷保护是一个比较复杂的问题，对系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。总之，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。