浅谈信号设备防雷

过去的防雷主要针对强电系统，雷电磁波（LEMP）的存在危害不了它；而现在的防雷技术重点转向弱电系统。随着微电子技术的广泛应用，雷电对设备的破坏途径更加多样，破坏程度更加广泛和深入。因此，防雷工程技术需要一个大转变、大提高，必须要从系统的角度进行综合防御。根据国际公认的观点，全面的防雷就是要提供高效的接闪体，安全引导雷电流入地，完善低电阻地网，清除地面回路，电源浪涌冲击防护，信号及数据线瞬变防护。

一、过电压的入侵途径及危害

1、雷电

直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动埴物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。带电云层与大地上某处发生迅猛的放电现象，在放电的瞬间，会产生一股峰值在1000到100，000安培的脉冲电流，它的上升时间约为一微秒。如果雷电直接击中建筑物、房屋及与地基接地连接的所有电器设施，接地网的地电位水平会在数微妙之内被抬高数万或数十万伏。虽然直击雷的能量巨大，但由于遭受雷电直接袭击的范围通常很小，传统安装于建筑物顶上的富兰克林避雷针将放电电流引导到大地，实践证明，对建筑物设施的保护，避雷针是经济和有效的。

感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，并在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线和电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的机率比直击雷高得多。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压现象并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传传输到很远，至使雷害范围扩大。

雷电波侵入。由于雷电电流有极大峰值和陡度，在它周围的出现瞬变电磁场，处在这瞬变电磁场中的导体会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，都会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）是在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间及短或感应的电压很高，以致产生电火花，其磁脉冲往往超过2.4高斯。现代银行、邮电、证券机房或营业柜台普通应用微机进行货币存取、信息传递与交换，其对磁脉冲承受限度一般为小于0.007高斯，故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽措施必须充分注意。

球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球雷。一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体，（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为10-20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是3至5秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。

2、操作瞬间过电压

众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流截越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时过电压。

3、地电位反击

地电位反击是指雷击大地或接地体，引起地电位上升而波及附近的电子设备，对设备产生反击，损害其对地绝缘。

信号机械室机房内信号电缆以及地线的布放和连接通过模拟不同的布线、屏蔽和接地方式时，空间电磁场对信号线路的电磁感应影响情况试验，对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下结论：信号电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。信号电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离，信号电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。

二、防雷器的应用方案

应在不同使用范围内选用不同性能的防雷器（SPD）。在选用电源SPD时要考虑供电系统的形式、额定电压等因素。LPZ0与LPZ1区交界处的SPD必须是经过10/350us波形冲击试验达标的产品。对于通信SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。

SPD保护必须是多级的，例如对电子设备电源部分雷电保护而言，至少应采取泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。

为各级SPD之间做到有效配合，当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规定要求时，应在两级SPD之间采用适当退耦措施。

对于无人值守场合，可选用OBO之带有遥信触点的电源SPD；对于有人值守场合，可选用OBO之带有声光报警之电源SPD，所有OBO电源防雷器都具有老化显示。

通信SPD应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与被保护设备兼容。通信SPD由于串接在线路中，在选用时应选用插入损耗较小的SPD。在选用SPD时，供应商应提供相关SPD技术参数资料。正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行。