电子信息系统防雷检测的基本知识和方法

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1、中国防雷信息网 中国雷电与防护网络版 2004 No. 2 http:/www.cma- 中国北京海淀区中关村南大街 46 号 100081 PhoneFax：010- 68409661 rootcma- 1 电子信息系统防雷检测的基本知识和方法 张立春1 牟翔永2 1 内蒙古通辽市气象局，通辽 028000 2 广西防雷中心，南宁 530000 【摘 要】 电子信息系统雷击电磁脉冲的防护应遵循从外到内，综合防护的原则。主要包括建筑 物外部防雷，天馈系统的外部防雷，低压配电系统的防护，信号系统的防护，户外线路的屏蔽，等 电位连接等。 【关键词】 电子信息系统 雷击电磁脉冲防护原则 检测基本

2、知识和方法 引 言 电子信息系统防雷检测工作是一项新的检测项目，其涉及行业较多，专业范围较广，在开展电 子信息系统防雷防静电安全装置检测工作时，需要掌握一定的理论知识和工作经验，尤其是地市级 以下的检测工作人员， 无论是理论还是实践， 很大程度上不能满足工作的需要。 我们通过工作实践， 总结了在电子信息系统防雷检测工作中所要掌握的基本知识和方法，以供同行参考。 1 所需掌握的基本知识 1.1 名词概念 （1）电子信息系统：是多种类型的电子系统。包括计算机、有/无线通信设备、微处理系统及 控制系统等构成的， 按照一定应用的目的和规则对信息进行采集、 加工、 存储、 检索等处理的系统， 统称为电子

3、信息系统，也简称信息系统。具体地说是指各行政、工矿、 （企）事业单位、医疗机构 的电子生产和运输传输设备，医疗电子设备（如 CT 机、磁共振、高压氧舱等） ，网络系统，自动 控制系统，通信系统，监控系统，移动机站，无线通讯系统等。 （2）电磁屏蔽：用导电材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽。 （3）内部等电位连接：用连接导体或电涌保护器（SPD）将处在需要防护空间内的防雷装置， 建筑物的金属构架，金属装置，外来导电物，电子装置，电信装置连接起来，已减少雷电流在它们 之间产生的电位差。 （4）总接地端子板：将若干个能相互连接或隔离的接地端子装在一起的板，称为总接地端子 板。 （5）总接地端子、

4、总接地端子母线：将保护线，包括等电位连接带（或导体）及工作接地与中国防雷信息网 中国雷电与防护网络版 2004 No. 2 http:/www.cma- 中国北京海淀区中关村南大街 46 号 100081 PhoneFax：010- 68409661 rootcma- 2 接地部件相连接的端子或接地母线。 （6）接地连接端子板：将金属装置，外来导电物，电力电缆和其他电缆连接在一起的连接板。 （7）接地汇集线：在各类机房、控制室、配电室内设置的公共接地母线统称为接地汇集线。 （8）接地基准点：联合接地系统与一子系统的等电位连接网络之间唯一仅有的连接点。 （9）接地装置：接地体和接地线的总合。

5、 （10）联合接地系统：将通讯机房、计算机机房的直流工作地，交流工作地，安全保护地，防 雷接地等四种接地共用一组接地装置的接地系统，称为联合接地系统，也称为共用接地系统。 （11）中性线（N 线） ：与供电系统中性点相连并能起到传输能量作用的导体。 （12）保护线（PE 线） ：为满足某些故障情况下电击保护措施所要求的用来将以下任何部分作 电气连接的导体：外露导电部分，装置外部导电部分，总接地端子，接地线，电源工作接地点或人 工接地点。 （13）直流工作地：电子设备的逻辑电路，为了有共同的参考电位（基准电位）而接地，称为 直流工作地，又称逻辑地。 （14）交流工作地：利用大地作导线，在正常工作

6、时有电流通过接地装置流入地下,借大地形 成工作回路,称为交流工作地. （15）安全保护地：把在故障情况下可能出现危险的对地电压的导电部分同大地紧密地连接起 来的接地,称为安全保护地。主要有防止人体触电的保护接地，防静电接地，电磁屏蔽接地，计算 机安全接地等。 （16）防雷保护地：在雷击时所产生的雷电流能够通过埋在地下的导体向大地泻放，以避免雷 电能量集中而造成雷击损害的接地，称为防雷保护地。 （17）防雷装置：用于对需要防雷的空间作防雷电效应的防雷设施的总和。它由外部防雷装置 和内部防雷装置组成。外部防雷装置由接闪器、引下线、接地装置组成，内部防雷装置是除外部防 雷装置外的所有其他附加设备和设

7、施。 （18）网络结构：在网络系统中将各种电子设备连接起来的结构，称为网络结构。有总线形拓 扑结构，环形拓扑结构，星形拓扑结构，混合拓扑结构等。 （19）直击雷：闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和 机械力者。 （20）雷电感应：闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件 产生火花。 （21）静电感应：由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电 时，先导通道中的电荷迅速中和，在导体上的感应电荷得到释放，如不就近泻入大地中就会产生很 高的电位。 （22）电磁感应：由于雷电流迅速变化，在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使

8、附近导体上产 生很高的电动势。 （23） 雷电波侵入： 由于雷电对架空线路或金属管道的作用， 雷电波会沿着这些管线侵入屋内， 危及人身安全或损坏设备。 （24） 雷击电磁脉冲 (LEMP):是一种干扰源。 指闪电直接击在建筑物防雷装置上和建筑物附近 所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流被雷电击中的装置电位升 高以及电磁辐射干扰。 25）浪涌保护器（SPD）:目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件。它至少含有一非线 性元件。 （26）低压供电系统制式：在低压配电系统中，由变压器到总配电柜提供给用户的一种供电方 式，称为低压供电系统制式。有 IT、TT、TN- C、

9、TN- S、TN- C- S 五种系统制式（见图 1） 。 （27）建筑物层次的划分：建筑物可分为单层、多层、高层、超高层，1 层为单层、23 层为 中国防雷信息网 中国雷电与防护网络版 2004 No. 2 http:/www.cma- 中国北京海淀区中关村南大街 46 号 100081 PhoneFax：010- 68409661 rootcma- 3 多层、47 层为高层、8 层以上为超高层。 图 1 低压配电系统的五种制式 1.2 防雷区（LPZ）的划分 （1）防雷区应按下列原则划分：防雷区（LPZ）是指需要规定和控制雷击电磁环境的那些区。 1）LPZ0A区：本区内各物体都可能遭到

10、直接雷击和导走全部雷电流；本区内电磁场强度没有 衰减。 2）LPZ0B区：本区内各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内 中国防雷信息网 中国雷电与防护网络版 2004 No. 2 http:/www.cma- 中国北京海淀区中关村南大街 46 号 100081 PhoneFax：010- 68409661 rootcma- 4 电磁场强度没有衰减。 注： ：表示在不同雷电防护区界面上的等电位连接带 ：分别表示起屏蔽作用的建筑物外墙，房间或其它屏蔽体 LPS ：表示外部防雷装置 虚线 ：表示按滚球法计算 LPS的保护范围 和 ：为天面或地面的天线 ：交流配电屏（室）

11、3）LPZ1 区：本区内各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比 LPZ0B区更小；本区 内电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。 4）LPZn+1 后续防雷区：当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区， 并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。 （n=1、2、 ） （2)将一建筑物划分为几个防雷区和做符合要求的等电位连接的例子 （见图 2） 。 此处所有电力 线和信号线从同一处进入被保护空间 LPZ1 区， 并在设于 LPZ0A或 LPZ0B与 LPZ1 区界面处的等电 位连接带 1 上做等电位连接。这些线路在设于 LPZ1 与 LPZ2 区界面处的

12、内部等电位连接带 2 上再 做等电位连接。 将建筑物的外屏蔽 1 连接到等电位连接带 1， 内屏蔽 2 连接到等电位连接带 2。 LPZ2 是这样构成，使雷电流不能到此空间，也不能穿过此空间。 （3）在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物作等电位连接，并采取屏蔽措施。 图 2. 雷电防护区划分和做符合要求的等电位连接的例示 LPZ1 区 LPZ0A区 LPZ0B区 LPS LPS LPZ0B区 LPZ0A区 配电线缆埋地引入 线缆、管道 设备间 LPZ3 区 LPZ2 区 LPZ1 区 建筑物 变压器 中国防雷信息网 中国雷电与防护网络版 2004 No. 2 http:/www.cma

13、- 中国北京海淀区中关村南大街 46 号 100081 PhoneFax：010- 68409661 rootcma- 5 1.3 电子信息系统雷击电磁脉冲防护等级的确定 1)雷击电磁脉冲防护等级。 雷击电磁脉冲防护应划为 A、B、C、D 四个等级。 2)电子信息系统雷击电磁脉冲防护等级选择表（见表 1） 。 不同等级的电子信息设备对 LEMP 防护等级的选择 表 1 LEMP防护等电子信息系统设备 A 级 对建筑物安全有严格要求、对敏感度高、要求将瞬时过电压限制到很低水平、重要和昂贵的电子信息设备：如大型计算机中心，移动机站，通信枢纽，大型医疗电子设备等。 B 级 对建筑物安全有严格要求

14、的电子信息系统，如智能建筑物内的通信，安全监管，火灾自动报警与消防连动等系统；中型医疗电子设备；计费网络系统，数据处理系统，中型计算机中心，企业监控设备等。 C 级 对建筑物安全有基本要求的电子信息系统，如政府办公大楼，民用住宅，计算计终端机房，建筑物内的有线广播、闭路电视、家用电器等设备。 D 级 除上述 A、B、C、D 级以外的电子信息系统。 2 电子信息系统雷电防护的原则 电子信息系统雷电电磁脉冲的防护应遵循从外到内，综合防护的原则，见图 3。 外部防护包含两个方面： 1）建筑物遭受直击雷的防护。 2）电子信息系统的天馈部分遭受直击雷、侧击雷的防护。 电子信息系统所在的建筑物和天顶平面的天馈系统，若没有直击雷的防护，那么无论电子信息 系统在 LPZn+1（n=0、1、2、 ）区的防护有多么的完善，都不能承受直击雷的雷击。 图 3 电子信息系统综合保护原则 电子信息系统综合防护原则 外 部 防 雷 内 部 防 护 接 闪 器 针 、 带 、 网 引下线 接地装置 屏蔽隔离 等 电 位 连 接 安全距离 雷击电磁脉冲外部 浪涌保护 内部操作过电压内部近 旁浪涌保护 GB50057- 94(2000 版)、IEC1024 系列、 IEC61312系列、IEC60364- (4、5)系列、IEC61643 系列 中国防雷信