2022年电子设备防雷应用解决方案 .pdf

电子设备防雷应用解决方案作者：佚名时间：2007-11-24 13:26:00来源：论文天下论文网高，是暴露区，为0 区;建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区,可将其分为1 区、2区，越往内部，危险程度越低，雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。进入大楼的电源线和通讯线应在LPZ0 与 LPZ1、LPZ1 与 LPZ2 区交界处，以及终端设备的前端根据IEC1312 雷电电磁脉冲防护标准，安装上OBO 之不同类别的电源类SPD，以及通讯网络类SPD(瞬态过电压保护器)。SPD 是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。行安装。等电位连接实行等电位连接的主体应为：设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。实行等电位连接的连接体为金属连接导体(如图 3)和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的防雷保护器(SPD)。大楼的计算机房应敷设金属蔽网，屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。通过星型(S 型结构或网形M 型)结构(见图 4)把设备直流地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型，在大型机房选M 型结构。机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆。架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋50m 以上，埋地深度应大于0.6m，屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m 以上，铁管两端接地。接地根据 GB50174-93 标准要求，电子计算机机房接地装置应满足下列接地要求：交流工作接地，接地电阻不大于4 欧姆；安全保护接地，接地电阻不大于4 欧姆；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；防雷接地，接地应接现行国标50057执行。交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地共用一组接地装置时，其接地电阻按其中最小值确定；若防雷接地单独设置接地装置时，其余三种接地共用一组接地装置，其接地电阻不大于其中最小值，并应采用OBO 之防地电位反击的等电位连接保护器。机房内通信电缆以及地线的布放和连接通过模拟不同的布线、屏蔽和接地方式时，空间电磁场对通信线路的电磁感应影响情况试验，对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下结论：通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。卫星接收机高频电缆在进入机房前其金属屏蔽外皮，至少有二处与避雷设备引下线连接。三、防雷器（SPD）的选用一台质量优良的电源避雷器，与其元器件的正确选择，先进的设计方案、合理的生产工艺及良好的质量管理体系是分不开的。以下就如何从这几个方面去选择电源避雷器，结合实践作一探讨。10、防雷器中使用的元器件电源避雷器中的雷电能量吸收，主要是氧化锌压敏电阻和气体放电管。氧化锌压敏电阻是限压型保护器件，没有脉冲电压时呈现高阻状态，一旦响应脉冲电压，立即将电压限制到一定值，其阻抗突变为低阻状态。与气体放电管比较，它最大的优点是当它吸收脉冲电压时因残压高于工作电压，不会造成电源的瞬间短路，也不会产生续流。氧化锌压敏电阻的响应时间比气体放电管快。气体放电管的击穿电压对脉冲电压的上升速率十分敏感，电压上升速率越快，点火电压越高，响应时间越快。能够正确选择压敏电阻和气体放电管这二类元器件，并利用它们各自的优点进行组合的电源避雷器，其整机性能相对较好。电源避雷器中要求氧化锌压敏电阻，具有优良的能量耐受特性，而能量耐受特性主要用额定雷电冲击电流、最大雷电冲击电流和能量耐量三大指标来描述，这些特性与氧化锌压敏电阻的表面积有关，和元件的散热条件有关。同一种规格的压敏电阻，由于不同厂家的制造工艺、原料配方不同，其能量耐受能力会相差很大。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -气体放电管具有很强的承受大能量冲击的能力，但在具体使用时，由于气体放电管在放电时残压极低，近似于短路状态，因此不能单独在电源避雷器中使用，气体放电管的耐流能力与管径有关，管径越大，耐流能力越好。气体放电管的质量问题主要表现为慢性漏气，长时间使用的可靠性问题（即遭受多次雷电冲击后，直流击穿电压值发生偏移），光敏效应和离散性较大。虽然近年来国产的气体放电管有了较大的改进，质量在逐步提高，但整体质量问题仍然存在，特别是可靠性问题和慢性漏气问题。因此电源避雷器中选择进口名牌气体放电管的产品应作为首选，且气体放电管的管径在8 以上为好。电源避雷器中的电容器和热熔保险丝的选择也很重要。电源避雷器长期工作在电网中，由于电容器的质量问题造成电源避雷器整机损坏的事例很多，因此，电容器的耐压选择很重要，特别是耐受脉冲高电压的冲击能力。相比之下，国外产品好于国内产品，日立公司，OKAYA公司的电容器质量为上好。电源避雷器中的热熔保险丝的作用是当雷电流超过电源避雷器最大承受能力时，由于过流作用，可使保险丝断开，同时由于过截使氧化锌压敏电阻温度上升亦可使保险丝断开，起到过流和温度双重保护作用。由于电源避雷器常态工作条件下，电流非常小，只是在雷电冲击或脉冲电压冲击时，在瞬态条件下起保护作用，因此与常规热熔保险丝的使用条件有所区别，所以，电源避雷器中的热熔保险丝应有独特性能，即在瞬态条件下的熔断特性。11、先进的设计方案避雷器的设计方案有了良好的元器件，先进的设计方案是确保电源避雷器质量的必要条件。根据对国内外产品的分析比较，在设计电源避雷器时应充分考虑以下几个方面问题。电源避雷器耐雷电电流冲击等级的合理定位，即电源避雷器额定浪涌电流值和最大浪涌电流值的确定。现在市场上有些电源避雷器的厂商，为了广告宣传和产品竞争等商业行为，随意提高耐雷电电流冲击的等级，这是一种对用户极不负责的态度。雷击灾害对现代电子设备具有极大的破坏性。某一地区雷电电流的大小，由于地理环境、气象条件和电子设备电源接线方式等诸多不确定因素，很难用一个数字量来确定，因此，厂家对电源避雷器的设计应有较大的余量。一般浪涌电流的设计应是该电源避雷器最大浪涌电流值的一倍，而最大浪涌电流值又应是该电源避雷器额定浪涌电流值的一倍，这样的设计余量才是对用户负责的态度。在厂家设计的具体线路中，应采用多路浪涌电流吸收的冗余式电路结构，即当某一路浪涌电流吸收回路由于某元器件损坏，自动退出电源避雷器的整机电路，不影响整个电源避雷器的正常工作。由于采用上述的设计余量，即使出现一路、甚至二路吸收回路退出整体电路，也不影响整个电源避雷器的防雷能力。这种冗余设计方案将大大地提高电源避雷器的可靠性，是多雷区电源线路防雷的首选防护设备。12、生产工艺和质量管理体系方面合理科学的生产工艺是确保电源避雷器质量的保证条件。在电源避雷器的生产工艺上，生产厂家应注意以下几个方面的问题。湿热一直是压敏电阻失效的一个重要原因，其表现出来的现象是压敏电阻在受长期潮湿环境的影响下，其泄露电流明显上升，压敏电压值明显下降。对于整个电源避雷器来讲，由于潮湿环境的影响，一旦电网中出现瞬态过电压或雷电电流的冲击，很可能造成局部短路而损坏的现象。由于雷雨名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -节往往是一个湿热的气象环境条件，因此电源避雷器的防湿热工艺显得非常重要。通常厂家采用环氧树脂灌封的生产工艺。有些厂家能在环氧树脂灌封的过程中进行真空抽气，则效果更好。因此，在选择电源避雷器时，除观看厂家的元器件的选择，设计方案和生产工艺外，质量管理方面也很重要。这包括元器件采购、保管、检验、组装、老化、残压和泄露电流的测试制度、安全制度等方面。综上，选择质量优良的电源避雷器，不能只停留在厂家的广告宣传上，还应到厂家针对上述几个方面去看一看，特别是关键元器件的选择、设计方案、生产工艺是了解的重点。除此之外，当地的气象条件、年雷暴日数和雷暴造成财产损失的情况也应和选择电源避雷器的防护级别进行综合考虑。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -四、防雷器的应用方案1、防雷器的配置原则应在不同使用范围内选用不同性能的防雷器（SPD）。在选用电源SPD 时要考虑供电系统的形式、额定电压等因素。LPZ0 与 LPZ1 区交界处的SPD 必须是经过10/350us 波形冲击试验达标的产品。对于通信SPD 在选型时应考虑SPD 与电子设备的相容性。SPD 保护必须是多级的，例如对电子设备电源部分雷电保护而言，至少应采取泄流型SPD与限压型SPD 前后两级进行保护。为各级 SPD 之间做到有效配合，当两级SPD 之间电源线或通讯线距离未达规定要求时，应在两级 SPD 之间采用适当退耦措施。对于无人值守场合，可选用OBO 之带有遥信触点的电源SPD；对于有人值守场合，可选用OBO 之带有声光报警之电源SPD，所有 OBO 电源防雷器都具有老化显示。通信 SPD 应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与被保护设备兼容。通信SPD 由于串接在线路中，在选用时应选用插入损耗较小的SPD。在选用 SPD 时，供应商应提供相关SPD 技术参数资料。正确的安装才能达到预期的效果。SPD 的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行。2、防雷器的具体应用根据 XX 集团总部资讯中心机房的实际情况建议使用如下防雷保护装置：在大楼的总配电室处加装一组（四个）德国 OBO 的 MC-50B 间隙型防雷器，属于泻流型的防 350us 波形的防雷模块，它是建筑物内部的第一级防雷器。为保护 UPS 设备，同时加强机房电源系统保护，在机房主配电柜内安装一套德国OBO V25-B/3+NPE-AS电源防雷保护器；UPS 配电柜安装一套OBO V20-C/3+NPE-AS电源防雷保护器作为电源系统二级辅助保护；在机房的关键设备前端再安装OBO CNS-3D-G8 或DNS-3-D 防雷保护器作为电源系统三级防雷保护。电源经三级保护后浪涌电压大大降低，完全符合 UPS 及常规电源的浪涌承受能力。电源避雷器为模块式插入，更换方便。当雷击时避雷器单向对地导通，使电源系统浪涌电压泄入大地，从而保护设备和人体，当模块断路时，AS 声光报警器提供报警信号，提示更换。在 DDN 前端安装一套德国OBO RJ45-V24T/4-F 信号保护器，保护 DDN 专线设备及路由器。交换机、服务器及小型机各安装一套德国OBO RJ45-E100/4-F、RJ45-TELE/4-F 信号保护器。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -地网保护器：机房地与大楼地之间使用OBO 480 地网保护避雷器连通，连接成等电位体，并且当雷击时大楼避雷系统电流不直接进入机房地以防止雷电反击。以下是应用在本方案中的防雷模块配置一览表：序号保护设备/安装位置产品型号说明备注电源部分1 机房主配电柜V25-B/3+NPE-AS 加强型电源防雷器,带声光报警功能三相四线2 UPS 配电柜V20-C/3+NPE-AS 标准型电源防雷器,带声光报警功能三相四线4 关键设备前端DNS-3-D 插座式电源防雷器一拖三型(三孔)5 降压变压器低压侧MC50-B 间隙型电源防雷器单线通信网络部分6 电话、调制解调器RJ11-Tele/4-F 通信线号防雷器RJ11 型接口7 服务器、网络交换机、集线器RJ45S-E100/4-F 100M 以太网类型防雷器RJ45 接口8 综合业务数据网设备RJ45-ISDN/4 ISDN 设备防雷器RJ45 接口9 数据终端设备(DDN 接入设备)RJ11-V24T/4 DTU 高速 Modem 防雷器RJ11 接口10 卫星接收机DS-N、DS-BNC 卫星同轴接口电缆防雷器N、BNC 型接口11 局域网卡RJ45S-E100/4-F 电缆保护器RJ45 接口KoaxN-E5/MF-C 网卡保护器N 型接口KoaxB-E2/MF BNC 接口其它12 防止地电位反击480 地极保护器名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -