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弱电设备防止雷害需从外部防护和内部防护两方面入手,综合采取多种措施,以下是具体分析及保护措施:
雷害分析
直接雷击:雷电直接击中弱电设备,释放的高能电流会直接击毁设备的电路,导致设备无法正常运行。这种情况在雷电强度较大时很容易发生。
感应雷击:雷电在雷云之间或雷云对地放电时,在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备,使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。
电磁干扰:雷电释放的电磁波会对附近的弱电设备产生电磁干扰,影响设备的正常工作。这种干扰通常表现为信号失真、噪声增加等,一般不会对设备本身造成损坏,但会影响数据的传输和存储。
雷电浪涌:雷电浪涌是近年来由于微电子的不断使用引起人们很大重视的一种雷电危害形式。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备,完全有可能一次性将电子设备损坏。
保护措施
外部防护
设置避雷针:在建筑物的高处设置避雷针,将主要的雷电流引入大地,降低雷击概率。避雷针应与设备之间保持一定的距离,以不影响设备正常工作。
接地处理:弱电设备的设备外壳应该进行接地处理,防止地电位差引发设备受雷击的危害。同时,设备应该建立良好的接地保护措施,可设置电位保护器、防雷器等设备以增加防护等级。接地电阻应符合相关标准,一般为4Ω。
屏蔽措施:利用建筑物中的金属部件以及钢筋作为不规则的法拉第笼,起到一定的屏蔽作用。如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统、遥控、小功率信号电路的电器,则需要加装专门的屏蔽网。
分流措施:在将雷电流引入大地的时候尽量将雷电流分流,避免造成过电压危害设备。一切从室外进来的导线与接地线之间并联一种适当的避雷器。
内部防护
等电位联结:建筑物各点的电位均衡,避免由于电位差危害设备。
电源部分防护:弱电设备的电源雷电侵害主要是通过供电线路侵入。建议在高压变压器后端到楼宇总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器,作为保护;在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器,作为保护;在所有重要的、设备以及UPS的前端应对地加装避雷器,作为第三级保护。经过逐级限压和放电,逐步消除雷电能量,保证用电设备的安全。
信号部分防护:对于各类信号系统,应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定,精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。接入信号线路的“信号防雷器”一方面要能切断雷电进入设备的通路,同时要能迅速对地放电,另一方面要能确保在正常状态,通过防雷器的信号不受损害,使设备能正常工作。
合理布线:从EMC(电磁兼容)的观点来看,防雷保护由外到内应划分为多级保护区。Z外层为0级,是直接雷击区域,危险性Z高,主要是由外部(建筑)防雷系统保护,越往里则危险程度越低。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成,从0级保护区到Z内层保护区,须实行分层多级保护,从而将过电压降到设备能承受的水平。
设备保护与更新
设备保护:弱电设备的保护措施不应仅依赖于建立良好的接地保护,还需要在设备内部配置保护装置。如针对过电压问题,应该在电路中加入过压保护装置,一旦设备发生过电压问题,保护装置将会迅速响应并切断电流,保护设备的正常运行。
设备更新:弱电设备的寿命一般较短,除了进行防雷保护措施,还需要对设备进行定期检测、更新和维护,检查设备的防雷保护措施是否到位,还应查看设备内部是否存在故障,及时修复或替换有问题的设备,保证设备正常运行。