弱电设备的雷电危害与保护方式探讨分析

陈正文

[摘要]随着电子技术的迅速发展，人们在享受电子产品、自动控制设备为生活带来便利的同时，也在承受着由于雷电原因使其受损而带来的损失。本文结合笔者多年工作经验，就弱电设备的雷电危害与保护方式进行了简单的论述。

[关键词]弱电设备；雷电；防护策略

雷击是自然界一种常见的自然现象，雷电放电会产生巨大的能量，具有强大的破坏能力，近年来，国内外弱电设备遭受雷电袭击而导致损失重大的事件屡见不鲜，尤其是电力系统的变电站微波塔遭受雷击袭击后，导致远动设备/保护装置、通讯设备大量受损的事故时有发生，不仅给企业带来了巨大的经济损失，而且严重威胁到了人们的生命财产安全。

1.弱电设备雷电危害的主要原因分析

雷电的危害是巨大的，迄今为止并没有找到一种有效地方法来防治雷电危害，只能采取一定的措施将其危害程度降到最低。感应雷、直击雷、球形雷是几种常见的雷电形式。在长期研究中，研究出了一套比较全面的防护措施，但对雷电浪涌的认识程度并不高，所以这也是导致弱电设备受损的主要原因。下面对这几种雷电形式进行针对性分析。

（1）雷电在雷云之间或者雷云对地之间放电的形式就是感应雷，它会产生电磁感应直接干扰附近的埋地电力线路、户外传输信号线路以及设备间连接线路，直接损害到串联在线路中间或者终端的电子设备。

（2）直击雷，雷电一般直接作用在动植物或者建筑物构架上，由于雷电产生巨大的能量引发一系列热效应、电效应以及机械效应等情况，对人员的生命和建筑物的整体构造造成了严重威胁。相比于感应雷，直击雷的威力较大，但发生概率较低。

（3）雷电浪涌主要包括信号浪涌和电源浪涌。近几年，微电子设备遭受雷电侵袭的事故不断发生，很多人误以为是直击雷的结果，其实不然，雷电发生时，直接作用于电源和通讯设备线路，在二者之间感应出电流浪涌，进而对设备造成了损害。

2.弱电设备雷害的防护策略

2.1内部防护

传输信号、设备和装置运行时的电源是弱电设备进行雷电内部防护时两个主要保护对象。就电源雷害来说是由于电流、电压超出了最大承受能力，使得雷电有机会通过线路损害到电源。因此要想防止弱电设备的电源雷害发生，必须做好弱电设备的线路过电压保护工作。内部防雷，包括监控系统防雷、计算机网络系统防雷以及PSTN专线系统防雷等。

（1）监控系统的防雷。系统的各种线路，在建筑物直击雷非保护区或直击雷防护区与第一防护区交接处应装设线路适配的浪涌保护器。在中央控制室内，必须对所有设备的金属线槽、金属外壳以及保护接地等先进行等电位连接，然后再进行接地处理。系统接地需要采用铜芯绝缘导体进行共用接地，应穿管敷设至就近的等电位端子排上。

（2）计算机网络系统防雷。进、出建筑物的传输线路上应设置浪涌保护区。计算机设备的输入/输出端口处，应安装适配的计算机信号浪涌保护器，同时其接地端选用截面最少为115mm2的多股绝缘铜导线，然后再对其进行等电位连接。

（3）PSTN专线系统防雷。在建筑工程中，一些屋内操作设备需要的线路是从建筑物外引入，一旦遭遇雷电危害，最易对通信设备造成损坏，所以我们必须对其安装信号浪涌保护器。浪涌保护器的接地端应与配线架接地端相连。配线架的接地线应采用截面不小于16mm2的多股铜线，从配线架接至机房的局部等电位接地端子排上。配线架及设备金属外壳应做好等电位连接。

3.弱电设备雷害的外部防护

对弱电设备雷害进行外部防护时，采用最多的方法是在设备建筑物本体处安装一些像屏蔽网、避雷针以及法拉第笼等防雷装置。建筑物中存在一些金属部件，所以必要时可以充分发挥该部件作用，将其改造成一个法拉第笼，可以起到良好效果。但如果在遥控、小功率信号以及低电压逻辑系统中依旧采取此方法并不妥当，其防治力度远远不足。针对这种情况，可以在建筑物中安裝屏蔽网，首先应该保证处于建筑物屋面中的网格结构要小于5m见方；其次要对网格结构进行等电位连接工作，平衡各点电位，如此才能避免因电位差造成的设备损坏。本质上看，法拉第笼和屏蔽网工作原理是相同的。

避雷针是一种常见的防雷装置，它不仅安装方便，维修简单，而且防雷效果也是比较理想的，在不同的设备和建筑领域中被广泛的应用开来。当遭遇雷雨天气时，带电云层就会聚集在装有弱电设备的建筑物上面，避雷针和建筑物顶部就会产生大量的感应电荷，根据尖端放电原理，避雷针针头处聚焦的电荷最集中，也是最多的一处，这样一来，带电的云层与避雷针这两个带有电荷的部分，就构成了一个巨大的电容器的两级。再加上避雷针自尖端针头较尖，进而缩短了其和云层之间的面积，这样的结果就是使得这个巨大的电容器所能容纳的电荷也随之很小。

4.结语

综上所述，雷电对弱电设备造成的危害是巨大的，尽管当前我国的科学技术处于飞速发展阶段，但是仍然欠缺有效地防雷措施彻底根治雷电危害。对弱电设备的防雷工作涉及的环节比较多，所以必须将内部防雷和外部防雷结合起来，共同提高防雷效率。