基于电子信息设备的防雷设计分析

曾 江

（江西省赣州市气象局防雷中心，江西赣州，341000）

0 引言

随着社会的发展与进步，我们已进入电子信息化时代，我们的日常工作和生活已经离不开电子信息产品。一个好的电子信息体系是由多个电子设备来组成的，但是微型电子自身绝缘性较差，且这些微型电子耐电压和电流的性能不是很好，所以另一方面也反应出此电子信息系统的短处。目前电子信息设备已经越来越成熟，功能越来越强大，其最大的缺点就是抵抗雷电电磁脉冲的能力比较差，特别是雷电对电子信息体系的影响较大。

1 被雷击中对信息体系形成的影响

雷电对电子信息相关设备的直接击打是造成危害的最大一个原因。通过实践可以知道，相比电子信息体系直接被雷电击中，其遭受雷电感应损伤的几率要大的多，因为雷电效应不仅包括雷击，一定间隔的电磁搅扰也是雷电效应的范围，雷击产生的效应区域高达几百米。雷电效应表现为静电效应和电磁效应，以上两种效应会损坏附近居民的室外信号运送通道，因为电线收到高强度的电压感应。

电子信息体系中收集信号数据是其最重要的组成部分，收集到的数据经过加工后再进行传输和储存。由于这个过程中牵涉及的环节和信号接口比较多，在一定程度上会为雷电效应的产生营造环境，非常简略的电压波就可以通过以上方式进入到信息体系，造成危害。

2 避免雷电直接击打的对策

图1 为当前应用的综合防雷系统，为什么要采取相应措施避免雷电直接击中电子信息体系呢？因为若雷电击中电子设备建筑物时会产生很强的雷电流，要是此建筑物在防雷击方面的措施做的不好，会因为强大的雷电流而出现局部高电压反弹，造成电子信息设备和相关人员的损坏，这是最重要的一个原因。另外，被强大的雷电流击中，电子信息系统电压会变得过高，通过电力系统和其他电子信号触点反射到其他的区域，会在一定程度上损坏部分电网和电子信息设备。所有有电子信息设备的建筑物都要安装防雷电设施，根据有关规定，在建造房屋时，避雷针、引下线或接地电阻是不能少的，否则要重建。这样可以使雷电击中建筑物的几率降低，减少雷电流对电子信息体系的负面影响。在挑选电子信息设备机房位置时，低层建筑的中心位置是最好的，尽可能的与建筑物墙外的柱子等保持一定的距离，根据电子信息设备的位置来摆放这些设施。在挑选摆放区域时要排除房屋的顶楼，因为顶楼是距离天空最近的地方，直接遭受雷击或接收附近建筑物反射雷电后产生的效应时间最短，受到电磁场的直接影响相对来说几率最大。除此之外，因在强大的电磁场的影响下，电子信息设备相对更加容易受到损坏。不过相对顶楼，若是建筑物底层的中心位置采取一些保护措施，其受到的电磁场的影响就要小一些，这样对相应的电子设备就能起到以一定的保护作用。

3 避免遭到雷电感应的关联对策

3.1 等电位连接

等电位连接措施主要是针对设备所在房屋的主要金属部件和房屋内的金属管道；供电线路外部能够导电的装置包括防雷装置和电子信息系统。其系统等电位连接是通过金属连接导体和瞬态等电位连接（在不能直接连接时的情况下）的防雷保护器实现的。建筑物内的机房应该设置金属屏蔽网，机房的环形接地母线各个点均匀的连接着金属屏蔽网。图2 为电子信息系统机房S型等电位连接示意图，根据S 型星型结构或M 型（图3 电子信息系统机房M 型等电位连接示意图）网状结构用最短距离将设备直流地连接到相邻的等电位连接区域，S 型星型结构适合小型机房，M 型网状结构适合大型机房。

图1 综合防雷系统

图2 电子信息系统机房S 型等电位连接示意图

在选择机房内的电力电缆电线和通信电缆电线时，最好是使用屏蔽电缆。用屏蔽电缆替换由终端杆引下的架空电力线缆，在建筑物外水平直埋长度不能小于50 米，埋入地下深度不能小于0.6 米，屏蔽层两头与大地相连接，非屏蔽电缆则要在外部包围一层镀锌铁管，且水平直埋长度也不能小于50 米，与大地相连接的是铁管两头。

图3 电子信息系统机房M 型等电位连接示意图

3.2 接地

根据《电子计算机机房设计规范》要求，电子计算机机房接地要符合以下几点要求：1、交流工作接地，接地电阻小于或等于4欧姆；2、安全保护接地，接地电阻小于或等于4 欧姆；3、直流工作接地，接地电阻根据计算机系统的具体要求来确定；4、防雷接地，接地按照现行国家标准建筑物防雷设计规范执行。当以上四种接地用的是同一个接地装置时，那么当中最小的接地电阻即是它的接地电阻；当交流工作接地、直流工作接地与安全保护接地用的是同一接地装置，防雷接地另外使用一个接地装置时，其接地电阻比当中最小接地电阻值小或相等，并应使用防地电位反击的等电位连接保护器。

3.3 机房内通信电缆以及地线的布放和连接

通过利用不同的布线和接地方式进行多次模拟试验，分析通信线路受到电磁场感应的影响情况，得出了房屋里计算机通信网络系统的布线和接地方式的有关结论：

尽量将通信电缆和地线集中的分布在房屋的中心位置。尽量使通信电缆线和地线槽的布放与房屋柱和梁保持一定的距离，且沿着柱和梁布线时将距离拉长，在设计这两者线槽时要尽量使线槽与梁和柱之间的距离大。在进入机房前，信号高频电缆的金属屏蔽外皮要有两处或两处以上连接到避雷设备引下线。

选用合适的电缆：为了将电磁效应和静电效应的影响尽可能的降到最低，在选择电子信息机房的总电源设备时，要用金属管道包裹具有金属外包层或塑料外包层的线缆，直接紧贴地上或地下。将进线一端的线缆的金属外皮与避雷电效应的接地装置相连接，其他的通信线缆也依照以上方法进线，就算有少数的线缆不能被埋进地下，也要保证直接埋入地下的线缆不能小于两米。

金属管道需求与防雷设备相通：首先架空金属通道，再将所有防雷设备连接到建筑物的进出口的地方。距离房屋一百米的区域内，要求这些金属管道每25 米就与地上衔接一次。

各个线缆要接入到同一个地网中：独立的房屋建筑包含各种各样的通讯线缆，如电源线、电话线、电视传输线等，而这些线缆都要与适配的避雷设备相连接，同时要注意这些线缆的接地端要一起与同一个地网相连接。

挑选合适的浪涌维护设备并正确安装：在挑选电子信号线路的浪涌维护设备时，要综合考虑到线路的实际情况，包括实际工作频率、电压参数以及接口方式等，从中挑选出配置较好和节能效果好的浪涌保护器。在进行浪涌维护设备安装时，有一点要格外注意：确保被保护的电源线缆的前端，连接各个装置的线缆要是平直的，且长度要小于或等于0.5 米。

4 电子信息机房的电力衔接

各个机房的信息系统的电位需要设置成相同的，随后再连接到网络。需要用金属外壳来保护电子信息设备，要保证每个机柜和机架接地，因为这样才能保证安全。防雷接地、直流工作接地、交流工作接地和安全保护接地尽量共用一个接地系统，因为这样能够使工作电压维持在一个平均值上，同样的电位之间能使各个接地装置和不同系统之间的电位差距变小，从而达到保护电子信息系统的目标。

5 小结

雷电是自然界中广泛存在的现象,目前广泛使用的电子信息设备因其本身较差的电磁兼容能力,容易受到雷电的破坏。为确保电子信息系统的稳定运行,保证电子信息时代的信息安全,将雷电对电子信息设备的物理损害降到最低,对电子信息设备采取必要的防雷措势在必行。本文简单介绍雷电对电子信息设备的危害,以及相应的防雷措施,具有一定的参考价值。

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