雷電對弱電設備的干擾與防護

0 引言
隨著科技的不斷發(fā)展，人類已步入信息社會，計算機網(wǎng)絡技術(shù)的普及使辦公大樓、寫字樓、醫(yī)院、銀行、賓館等建筑離不開綜合布線系統(tǒng)。配置綜合布線系統(tǒng)，猶如為建筑物建立了一個高速、大容量的信息傳送平臺，為建筑智能化提供了快速的信息通道。計算機、程控交換機、 CATV等微電子設備日益增多，而微電子器件承受雷電電磁脈沖能力較差，因此，雷害事故不斷發(fā)生。我國每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的事件時有發(fā)生，造成的損失是非常巨大的。因此綜合布線系統(tǒng)的防雷設計就顯得尤其重要。
雷電入侵電器設備的形式有兩種：直擊雷和感應雷。雷電直接擊中線路并經(jīng)過電器設備入地的雷擊過電流稱為直擊雷；由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與導體感應出的過電壓、過電流形成的雷擊稱為感應雷。
目前，在建筑物防雷系統(tǒng)設計上，執(zhí)行國家標準GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》，將由避雷網(wǎng)(帶)、避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎的鋼筋網(wǎng)與鋼屋架，屋面板鋼筋等構(gòu)成一個整體，避雷網(wǎng)通過全部立柱基礎的鋼筋作為接地體，將強大的雷電流人大地。計算機系統(tǒng)安置在建筑物內(nèi)，受建筑物防雷系統(tǒng)保護，直擊雷擊中計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的可能性非常小，計算機設備抗直擊雷能力很低，防護設備非常昂貴，通常不必安裝防護直擊雷的設備，而計算機網(wǎng)絡必須防感應雷和雷電浪涌電壓。

1 干擾途徑與耦合機制
產(chǎn)生干擾必須具備三個條件：干擾源、干擾通道、易受干擾設備。
干擾源分為內(nèi)部和外部。內(nèi)部主要是裝置原理和產(chǎn)品質(zhì)量等。外部主要由使用條件和環(huán)境因素決定。
干擾通道有傳導耦合、公共阻抗耦合和電磁耦合三種。
由于設備采用敏感元件的選用和結(jié)構(gòu)布局等不盡合理，造成本身抗干擾能力差。對干擾加以抑制，降低其幅度，減少其影響力，這是在外部環(huán)境采取措施加以改善。
1)干擾途徑
感應雷可由靜電感應產(chǎn)生，也可由電磁感應產(chǎn)生，形成感應雷電壓的機率很高，對建筑物內(nèi)的弱電設備威脅巨大，計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)及電話程控交換機的防雷工作重點是防止感應雷入侵。入侵計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的雷電過電壓過電流主要有以下三個途徑：
(1)由交流電220V電源供電線路入侵
計算機系統(tǒng)的電源由電力線路輸入室內(nèi)，電力線路可能遭受直擊雷和感應雷。直擊雷擊中高壓電力線路，經(jīng)過變壓器耦合到220V低壓，入侵計算機供電設備；另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應雷過電壓。在220V電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平均可達10 000V，對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)可造成毀滅性打擊。電源干擾復雜性中眾多原因之一就是包含著很多可變因素，電源干擾以“共模”或“差模”方式存在。 “共模”干擾是指電源線與大地或中性線與大地之間的電位差。 “差模”干擾存在于電源相線與中性線之間。對三相電源來講，還存在于相線與相線之間。電源干擾復雜性中的第二個原因是干擾情況可以從持續(xù)周期很短暫的尖峰干擾到全失電之間的變化。電源干擾的類型見表1。

電源干擾進入設備的途徑；一是電磁耦合；二是電容耦合：三是直接進入。