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弱電設(shè)備的雷害及其防護策略
弱電設(shè)備的雷害及其防護策略
【摘 要】 隨著電子技術(shù)越來越先進,我們生產(chǎn)、生活中所應(yīng)用到的自動控制設(shè)備、電子產(chǎn)品也越來越多,我們受益于這些電子技術(shù)的同時,也受到它被損壞而造成巨大損失的困擾,本文從引起弱電設(shè)備雷害的原因入手,結(jié)合蘇橋礦視頻監(jiān)控及瓦斯監(jiān)控應(yīng)用的實際,進行深入淺出的分析,最后給出弱電設(shè)備的雷害內(nèi)、外防護策略,僅供同行參考。
【關(guān)鍵詞】 弱電設(shè)備 雷害 防護策略
1 弱電設(shè)備雷害及其成因
隨著電子技術(shù)越來越先進,我們工作、生活中所應(yīng)用到的自動控制設(shè)備、電子產(chǎn)品也越來越多,我們受益于這些電子技術(shù)的同時,也受到它被損壞而造成巨大損失的困擾。
近年來,國內(nèi)外弱電設(shè)備遭受雷電襲擊而導(dǎo)致?lián)p失重大的事件屢見報端,尤其是電力系統(tǒng)的變電站微波塔遭遇雷電襲擊后,導(dǎo)致保護裝置、遠動設(shè)備和通訊設(shè)備大量受損的雷擊事故時有發(fā)生,不僅給企業(yè)帶來了巨大損失。
就蘇橋礦而言2011年因雷擊導(dǎo)致設(shè)備直接受損的就有瓦斯監(jiān)控分站一臺,視頻監(jiān)控攝相機兩臺;因雷電而導(dǎo)致供電系統(tǒng)家用電器受損以及變電所跳閘的事情也是數(shù)不勝數(shù)。
嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行,同時也間接影響了用戶的生產(chǎn)和生活。
另外,因為雷電的襲擊,也出現(xiàn)過系統(tǒng)信號嚴(yán)重受到干擾和影響的雷擊事件,導(dǎo)致信號傳輸時產(chǎn)生誤碼,使信號的準(zhǔn)確信和傳輸?shù)乃俾识际艿搅藰O大的影響。
電子設(shè)備容易造受浪涌式雷擊,主要是因為電子設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊以及電子設(shè)備的信號來源路徑繁雜有關(guān)。
現(xiàn)在的電子設(shè)備都是由高度集成化了的各種芯片構(gòu)成,這些芯片使得整體設(shè)備的防御能力下降,當(dāng)雷電來襲時,設(shè)備就會因承受不了過壓、過流而受到損壞。
同時,如今的電子設(shè)備信號來源的路徑多如牛毛,這樣的電子系統(tǒng)較之信號來源路徑簡單化,單一化的系統(tǒng)更容易遭受雷電襲擊,尤其是更容易受到雷電浪涌的危害。
2 弱電設(shè)備雷害的防護策略
防止雷害的主要是綜合運用分流、均壓、屏蔽和保護。
分流一般多采用避雷針或是避雷器,直接將雷電流泄入大地;均壓一般是將不同的電纜外皮、設(shè)備外殼、金屬的管道等進行電氣搭接,制造均衡電位;屏蔽一般是設(shè)備接線時多采用屏蔽電纜,再用各種人工或自然的屏蔽設(shè)施,進行阻擋、干擾雷電的能量對設(shè)備的損害;保護一般是通過接地和保護裝置來實現(xiàn),接地就是將設(shè)備所用的所有金屬構(gòu)件、管道、電纜的屏蔽層等與接地網(wǎng)相連接。
保護裝置就是當(dāng)被保護的設(shè)備受到雷電襲擊或干擾時,保護裝置便會發(fā)信號或是動作跳閘,以保護設(shè)備。
2.1 弱電設(shè)備雷害的外部防護
弱電設(shè)備雷害的外部防護比較常見的方法是在設(shè)備建筑物本體處安裝一些防雷裝置。
如,避雷針、法拉第籠,屏蔽網(wǎng)等。
避雷針,是比較常見的弱電設(shè)備防雷的裝置,非常有效,而且容易安裝,便于維護,因此也廣泛應(yīng)用于各個不同的建筑或設(shè)備,防止雷害發(fā)生。
避雷針之所以可以保護弱電設(shè)備,是因為在雷雨天氣,當(dāng)弱電設(shè)備的建筑物上空出現(xiàn)帶電云層時,避雷針和建筑物頂部就會產(chǎn)生大量的感應(yīng)電荷,根據(jù)尖端放電原理,避雷針針頭處聚焦的電荷最集中,也是最多的一處,這樣一來,帶電的云層與避雷針這兩個帶有電荷的部分,就構(gòu)成了一個巨大的電容器的兩極,由于避雷針的針頭比較尖,避雷針與云層間相對應(yīng)的面積就極其地小,這樣的結(jié)果就是使得這個巨大的電容器所能容納的電荷也隨著很小。
換言之,也就是說它所能容納的電荷非常有限,而它卻偏偏又聚集了大量的電荷,如此一來,當(dāng)云層上電荷聚焦得足夠多時,相當(dāng)于電容器的兩極板間聚焦也它所不能承受的電荷量,于是,避雷針與云層之間的空氣便被擊穿,空氣變成了導(dǎo)體(此時相當(dāng)于雷電直接襲擊避雷針的情況)。
于是,云層里的電荷便由著這個通道,通過避雷針與大地相通,使得云中的電荷在瞬間便泄入大地,從而達到防雷的目的。
法拉第籠與屏蔽網(wǎng)的防雷害原理是一致的。
為了使設(shè)備不受雷電侵害,常常利用建筑物中的金屬部件來作為法拉第籠使用,這對一般的弱電設(shè)備來說,已經(jīng)就足夠了,完全可以起到防雷的作用。
但是,如果是低壓電子邏輯系統(tǒng)、遙控、小功率信號的設(shè)備,那么僅憑建筑物內(nèi)的金屬部件來進行防護是遠遠不夠的,一定要裝有,比較專業(yè)的屏蔽網(wǎng),要在建筑物的屋面組成不大于5米見方的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),并且要做等電位連接,使各點的電位得到充分均衡,如此才能夠避免因電位差而造成的設(shè)備損壞。
2.2 弱電設(shè)備雷害的內(nèi)部防護
弱電設(shè)備雷害的內(nèi)部防護方法有很多,多是聯(lián)合運用。
而被保護的部分一般有兩個,一個是裝置和設(shè)備運行時所必需的電源,一個是傳輸?shù)男盘枴?/p>
電源的雷害大多數(shù)都是通過線路入侵導(dǎo)致,而雷害的產(chǎn)生主要是由于設(shè)備的過壓、過流引起的,因此要想防止弱電設(shè)備的電源雷害發(fā)生,必須做好弱電設(shè)備的線路過電壓保護工作。
按照國家的相關(guān)規(guī)定,對于弱電設(shè)備的線路保護設(shè)有三級。
第一級保護是設(shè)在高壓變壓器至二次低壓設(shè)備的配電盤間的電纜內(nèi)芯兩端,要加裝避雷器或保護裝置;第二級保護是設(shè)在配電盤及配電箱之間的電纜內(nèi)芯兩端,同樣是加裝避雷器或是保護裝置;第三級保護是設(shè)在被保護的設(shè)備前端,同樣是加裝避雷器或是保護裝置。
信號的雷害大多數(shù)是通過信號來源的路徑入侵導(dǎo)致,雷電造成的過電壓不僅會對控制系統(tǒng)造成危害,而且對昂貴的轉(zhuǎn)換器、傳感器也會造成危害。
因此,對于信息系統(tǒng)的防護便要尤為重視。
信號防雷有專業(yè)的防雷器,常見種類有網(wǎng)絡(luò)信號防雷器、視頻信號防雷器和音頻信號防雷器。
信號防護也根據(jù)設(shè)備的重要程度不同而設(shè)置了不同的等級,有基本、綜合和精細三個等級。
要采用哪一級保護,要根據(jù)所屬的保護區(qū)級別和設(shè)備的敏感度而定。
3 結(jié)語
隨著電子設(shè)備被廣泛應(yīng)用于國防與科技領(lǐng)域,被應(yīng)用于企事業(yè)單位,被應(yīng)用于人們的生產(chǎn)與生活之中,雷電的過電壓對電子通信設(shè)備的危害也隨之變得日益嚴(yán)重。
而傳統(tǒng)的、舊式的防護體系已經(jīng)無法充分滿足網(wǎng)絡(luò)安全的需要,必須尋找更合適當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)展需要的防護體系,從以往的簡單防護模式中走出來,多種防護方法聯(lián)合使用,建立起立體的、多維度的雷害防護網(wǎng)絡(luò)。
參考文獻:
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