弱电系统防雷工作体系建设分析

弱电系统防雷工作体系建设分析

钱文海，张海鹰，胡东

山东省枣庄市雷电防护技术中心，山东枣庄，277000

摘要：文章首先从弱电系统自身的工作特征展开论述，并且据此展开弱电系统对于防雷的实际需求分析，以及雷电灾害对于弱电系统的主要影响分析。而后进一步在此基础之上，以弱电系统自身特征作为出发点，切实对如果构建防雷工作体系进行了深入讨论，对推动弱电系统防雷工作体系建设有着一定的积极价值。

关键字：弱电；防雷；体系；建设

信息技术的广泛发展，直接带动着生活中涌现出了大量的弱电系统。通信系统以及计算机系统等相关设备，在实际工作中都采用弱电系统。这一类设备的工作特征，与常规电气设备有所不同，对应在防雷工作方面同样有着显著差异。

一、弱电系统防雷工作重点

雷电对人类生活环境的破坏，集中于直击雷破坏以及感应雷破坏两个方面。而直击雷更多会作用于裸露于自然环境的物体之上，诸如建筑物、树木等，弱电设备通常不会考虑直接放置于自然环境中，因此直击雷对于弱电系统的危害相对有限。

感应雷，即雷电感应，又称为二次雷，相对于直击雷而言，其发生概率大，并且对于弱电系统的破坏也更为常见。从其产生原理的角度看，感应雷是指闪电放电时在附近导体上产生的静电感应和电磁感应,可能使金属部件之间产生火花和很高的电压。感应雷可以进一步分为三种类型，即静电感应、电磁感应以及雷电波侵入。其中静电感应，即随着带电雷云出现而在其下方建筑物和传输线路上出现的，因感应而产生的与雷云极性相反的电荷，这些电荷会随着雷击而得到释放，进一步形成极高的脉冲电压，给周围环境带来影响，尤其是对环境中的弱电设备有所危害。其次，电磁感应则是指雷电电流在经过引下线导入地下的过程中，会在周围产生极强的瞬变电磁场，而处在电磁场中的弱电设备以及信号，包括电源线路都会出现较大的感应脉冲电压。最后，雷电波侵入是指接入弱电设备的信号线以及电源线，或进入弱电环境中的其他相关金属管线在遭遇雷击货强雷电感应的时候，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差的情况，从而危害到弱电系统。

三类感应雷破坏中，静电感应和电磁感应占据了实际雷电灾害诱因的主要部分，统称为浪涌过电压。此种雷害形成相对而言，没有直击雷危害明显，但是放电时间长，破坏范围大，因此不容忽视。国际标准IEC1024《建筑物防雷》以及IEC1312《雷电电磁脉冲的防护通则》已经对相关防雷工作做出了相关要求和说明，我国在这一方面同样也有对应的规则出台，这些都为防雷工作的展开提供了坚实的参照基础。除此以外，为了能够有效衡量弱电机房体系防雷工作可靠性，防雷工作领域还设定了诸多参与用以实现对于防雷工作效果的监督。其中包括空间屏蔽效能、传输线缆的屏蔽效能、终端最大脉冲电压设限、机房布线最大开口环的感应电压以及泄流和均压效能等几个主要方面。其中空间屏蔽效能即弱电机房环境中采取屏蔽措施之后，对于外界电磁辐射度的衰减幅度；而传输线缆的屏蔽效能则是指缆线屏蔽层对于外界电磁波的衰减作用；终端最大脉冲电压设限参数，主要关注机房内设备的可限脉冲电压，具体表示为末级SPD的输出残压与SPD两端引线所产生的电感压降之和；最大开口环的感应电压参数重点考虑极端情况，计算直接击中大楼并且是陡度更高的后续雷击的情况，借以考察其对于弱电系统的影响强度。最后，泄流和均压效能主要是对系统泄流能力的描述，这是对于整个系统接地系统性能的综合描述，主要是考虑到对于弱电机房环境而言，除了必须考虑稳态均压以外，还需要考虑瞬态的地电位均衡，因此才需要深入考察泄流和均压效能，用以实现对于弱电环境防雷安全水平的深入考虑。

二、弱电系统防雷工作措施分析

通过对弱电系统自身工作特征，以及其在面对雷电灾害的时候所需要做的主要几个方面工作任务，综合防雷体系相关规范规则，可以确定弱电设备的防雷措施，可以从内外两个方面予以实现。

首先，外部防护措施是相对简单的架构，重点指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护系统构建，避雷针、接地系统、分流、均衡电位等手段都属于弱电系统外部防雷工作。同时外部防雷工作由于发展历程较长，因此技术相对完善，也得到相关工作人员更多重视。具体而言，当前主要应用于弱电系统外部防雷的措施，包括利用避雷针将雷电流引入大地，并且在雷电流经过引下线的过程中展开有效分流，避免对弱电环境造成过电压而危及相关设备。除此以外，还应当注意利用建筑物中的金属组件以及钢筋来构成不规则的法拉第笼，发挥一定的屏蔽作用。如果需要保护的是低压电子逻辑系统或者遥控等小功率信号电路的电器，则需要进一步安装专门的屏蔽网进行保护。

其次，从内部角度着手的防雷工作，对于弱电系统的保护而言更加意义重大，不容忽视。通常将建筑内部弱电设备过电压保护视为内部防雷手段，此类保护手段能够在出现过电压侵袭的时候实现对于电能量的迅速泄放，从而使得弱电设备免受雷电危害。内部防雷体系可以进一步分为电源防雷和信号防雷两个主要方面。

对于电源防雷而言，主要任务在于防止雷电波通过电源线对弱电系统造成危害。依据相关防雷工程试行草案，应当采用分级保护逐级泄流的方式展开。在建筑电源总进线处安装放电电流较大的一级电源防雷器，并且在弱电设备楼层进线处加装二级电源防雷器，确保雷电波出现的时候，高电压能够通过逐级过滤消除其危害性。

而对于信号防雷系统而言，作为弱电系统的防雷工作重点，应当特别引起关注。信号防雷主要是考虑到雷电波在线路上能够造成高瞬时冲击能量，因此对应的防雷工作也应当放置于关注网络通信等弱电设备能否承担较高能量瞬时冲击方面。通常的做法是在网络通信接口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行，具体的保护装置选用，应当依据需要保护的相关设备特征来进行确定。

三、结论

近年来，随着科技的发展，诸多弱电系统开始大规模涌入人们的生产生活空间，一方面为推动社会和经济的建设发展做出了突出贡献，另一个方面也为防雷工作带来了新的挑战。针对此种情况，唯有不断深入分析弱电系统的实际防雷需求，结合技术进步轨迹，找出作为合理和有效的防雷手段并且加以实施，才能形成对于弱电设备系统的有效保护。

参考文献：

[1]张文渊.弱电设备防雷与接地技术的探讨[J].江苏电器,2001(2)

[2]傅建平,周向农.弱电系统中的接地技术[J].南昌航空工业学院学报(自然科学版),2002,16(2)