湖南省常德市气象局 415000
摘要：金融电子化建设的步伐不断加快，电子设备被广泛应用于金融网络的运行系统中。这些电子设备含大量的半导体集成模块，耐过电压电流能力低，无法保证在特定的空间里遭受雷击时仍能安全运行。所以信用社的雷电防护不仅要考虑直击雷的防护，还要防止雷击电磁脉冲和感应雷的入侵对精密电子设备的损害。它们对设备的直接损害可能很小，但这引起的间接损失则无法估计。本文将探讨农村信用社的防雷保护。
关键词：雷电；雷电电磁脉冲；雷电防护
1 引言
雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以集成元件组成的电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。
2 雷电的危害
进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同：
（1）受灾行业面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等。
（2）从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无孔不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。
（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。
3 雷电和雷电电磁脉冲损害设备的途径
雷电和雷电电磁脉冲主要通过两种形式：第一种是通过金属管线或地线直接传导雷电损害设备；第二种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌损害设备，绝大部分损害由这种感应而引起。对于电子信息设备而言，危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，通过以下三个通道所产生的瞬态浪涌：
（1）金属管线通道：如自来水管、电源线、天馈线、信号线等产生的浪涌。
（2）地线通道：地电位反击。
（3）空间通道：电磁波的辐射能量。
其中金属管线通道的浪涌和地电位反击是电子信息系统最主要的致损因子。
4 雷电防护系统的分析
4.1 原理分析
详见表1：
4.2雷电防护系统的组成
雷电防护系统包括：所在建筑物的直击雷防护，电源系统的防护，信号系统的防护，电子机房的防护，监控系统的防护，等电位连接以及防雷接地网建设等。
4.2.1 电源系统的防护
首先，入户线路穿钢管或采用金属外铠电缆埋地引入，长度不小于15m。
其次，在总配电箱、机房等特殊设备场所安装参数合理的SPD。
电源防护中存在的几点技术问题：
（1）正确处理各级电源防雷设备的能级配合问题。
（2）在各级之间，第I级与第II级间，启动电压与响应时间，残余电压之间必须可靠地配合，才能保证各之间的防雷设备充分发挥各自的性能与特点，否则不能起到应有的作用。
（3）各级避雷器之间的间距问题。
4.2.2信号系统的防护
由于信号系统，尤其是与信号传输线相连接的设备接口工作电压较低，而且耐压水平也很低，对于由信号传输线引入的感应雷电波特别敏感，极易损坏。因此，在网络数据及语音、安全防范等系统设备的信号接口处安装相应的信号避雷器是非常必要的。
首先，入户线路穿钢管埋地引入，长度不小于15m。
其次，安装信号SPD。
信号系统的防护应注意以下几个方面：
（1）计算机网络系统的小型机、服务器、网络交换机、路由器、等设备，除线路的传输过程中应做好屏蔽与接地措施外，应在网络接口处需安装信号SPD。
（2）对于采用光缆传输的信号线，不需加装SPD，但光缆的金属外皮、金属加强筋应在进入光端机前可靠接地。
4.2.3 机房的防护
机房应敷设金属蔽网、防静电地板，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。
机房内通信电缆以及地线的布放和连接应注意以下几个方面：
（1）通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。
（2）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。
4.2.4 监控系统的防护
相关措施详《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）第5.5.3条。
4.2.5等电位连接
（1）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。
（2）实行等电位连接的连接体为金属连接导体。和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器。
（3）信用社楼的计算机房敷设金属蔽网、防静电地板，屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。
（4）通过星型（S 型结构或网形M 型）结构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。
（5）机房内的电力电缆（线）、通信电缆（线）宜尽量采用屏蔽电缆。
4.2.6 防雷接地网建设
按照规范的要求，计算机系统和通讯系统必须设立良好的接地系统，以满足系统的工作稳定性要求与防雷方面的要求。
接地网的建设与建筑物所处的环境以及大地地质状况相关，接地电阻必须满足规范的要求，对不能满足规范要求的应采用专门的降阻措施（如采用降阻剂）。
另外，对所有的接地装置应进行共地处理，防止地电位的反击。
5 工程案例：某农村信用社防雷设计方案
5.1具体情况
此信用社主体为3层框架结构，周围没有高大建筑物，没有大的水域，位于乡镇的中心地带，所在地区年平均雷暴日数为41.3天，根据GB50343—2004的 3.1.2，划为多雷区。
大楼楼顶面积分别为26m×14.9m，楼层高约13.8m。本建筑一层为功能用房，包括营业厅、办公室、机房、ATM室等；2~3层为单身宿舍、守库房等。楼平面如下图1所示：
图1 楼平面图
一路低压电源进线，线路穿钢管埋地引入，线路入户后分别进入一楼总配电箱（AL1）及2、3楼总配电箱（AL2）。配电制式采用TN-S系统。电源拓扑结构示意图如下图2所示。
弱电系统包括：电视、电话、网络系统。线路穿SC钢管埋地引入。
5.2.4各弱电系统的接地措施
为保证此信用社楼内弱电系统（网络数据及语音、安全防范）的电子设备和操作人员的安全，所有各类电气、电子信息设备均应进行等电位连接。电子、微电子信息设备应尽量远离构筑物的外围结构柱子，并设置在雷电防护的最高级别（LPZ2或LPZ3）区域内。根据防雷分区和设备的要求，采取相应的屏蔽措施，使雷击产生的电磁场向内层层衰减，以减小对音频、视频信号的干扰。
5.2.5 楼内各弱电系统的接地
通过对各系统的设备及金属线路的接地处理，以保证楼内各系统的设备处于等电位状态，在楼遭受雷击时不至于产生电位差。
具体措施：
（1）在机房内静电地板下敷设一组均压环，机房内所有设备的机壳机架均用不小于10mm2多股铜芯线就近接至均压环，以减少各系统设备之间或设备与设备之间因雷击而产生电位差；
（2）进入楼的所有外露可导电外层应在LPZ0B区与LPZ1区交界处进行总等电位连接后接地，在后续的雷电防护区交界处按总等电位连接的方法进行局部等电位连接；
（3）进入楼的光缆（若有），在入户处将光缆中的加强钢筋作接地处理，接地线就近接至均压环或接地汇集排。
（4）楼内大对数电缆有条件最好敷设在屏蔽槽（管）内，并将电缆的金属屏蔽层在进入机房前和另一端作接地处理，接地线就近接地。
5.2.6 楼地网建设
综合楼内各系统和机房内交流工作地、直流工作地、安全保护地、防静电接地、防雷接地等共用接地系统。共用接地系统是自然接地体与人工接地体的组合。自然接地体利用建筑物的基础钢架做接地装置，如建筑地网的接地电阻不符和要求，宜在建筑物四周散水坡外，埋设人工垂直接地体和水平环形接地体。联合地网接地电阻值不大于4Ω。
6 结束语
通过以上论述和案例可以看到，信用社的雷电防护是一个系统工程，既要有外部防直接雷，又要有内部防感应雷和雷击过电压，需要各方面的知识综合应用才能达到目标。
参考文献：
[1]《建筑物防雷设计规范》（GB50057—94）2000年修正版
[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2004
[3]《计算机信息系统防雷保安器》 GA 173-2002
[4]《电子设备雷击保护导则》（GB7450—87）
[5]《电子计算机机房设计规范》（GB50174—93）
论文作者:邬建祥,陈锡晖
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/21
标签：雷电论文; 机房论文; 防雷论文; 电位论文; 设备论文; 系统论文; 防护论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;