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工廠弱電設備防雷保護

文檔作者：謝奎胡小剛文檔來源：湖北新冶鋼有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年11月04日
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2012年8月■卸目蓑精綜述與交流
工廠弱電設備防雷保護
謝奎胡小剛
(湖北新冶鋼自．限公司)
摘要：目前自動控制系統、信息系統在工』‘生產中應用越來越廣泛，工』‘管理人員及工人受益十電腦、自動化及通訊設備極大方便
的同時，也受到其’艮受雷電襲擊后果可能是整個系統的運行中斷、重要數據丟失，造成無法彌補的經濟損失。因此采取積極有效的防雷
措施，減少雷電對弱電系統的損壞，防忠于未然、勢在必行。
關鍵詞：弱電系統：防雷；防浪涌
l雷電對弱電設備的影響
雷電是一種常見的大氣放電現象。它能釋放d{巨大的能量、具有極
強大的破壞能力。隨著科技的進步，微電設備被廣泛應用，工廠弱電系統
的安全運行對企業來說。尤其是大型的綜合企業非常重要，食業供電的
町靠性、連續性和安全性要求性很高，特別是微電子產品普遍絕緣強度
低．過電壓耐受力差。容易遭受雷電侵襲。我們知道雷電入侵電器設備的
形式有兩種：直擊雷和感應雷。雷電直接擊中線路并經過電器設備入地
的雷擊過電流稱為直擊雷；由雷閃電流產生的強大電磁場變化與導體感
應出的過電壓，過電流形成的雷擊稱為感應雷。弱電設備損壞往往是～
次設備發生雷擊后在弱電設備造成的浪涌超過了設備承受的能力而損
壞設備的，浪涌的主要形式是電源浪涌、信號浪涌。
’
歸納起來，雷電對弱電設備的影響如圖l所示：
圖l
2弱電系統防雷保護設計
工J．按照防護范圍可將弱電設備的防雷措施分為兩類，外部防護和
內部防護。外部防護足指對安裝弱電設備的建筑物本體的安全防護，可
采用避雷針、分流、屏蔽網、均衡電位、接地等措施。這種防護措施人們比
較重視、比較常見，相對來說比較完善。內部防護是指在建筑物內部弱電
設備對過電壓(雷電或電源系統內部過電壓)的防護。
弱電設備的外部防護：①是使用建筑物的避雷針將主要的雷電流引
入人地；②在將雷電流弓【入人地的時候盡量將雷電流分流。避免造成過
電壓危害設備；③利用建筑物中的金屬部件以及鋼筋可以作為不規則的
法拉第籠，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物中的設備是低壓電子邏輯
系統、遙控、小功率信號電路的電器，則需要加裝專門的屏蔽網，在整個
屋面組成不入于5～5m，6。4m的網格，所有均壓環采用避雷帶等電位連
接；④建筑物各點的電位均衡．避免由于電位差危害設備：⑤保障建筑物
有良好的接地，降低雷擊建筑物時接點電位損壞設備。
弱電設備的內部防護包括以下兩點：
2．1電源系統防雷
實行避雷器三級保護(圖2)。第一級為防強雷電流保護，安裝在總配
電房380v的輸入端，主要泄放外線等產生的過電壓，其雷通量大，啟動
電壓商；第二級為防過壓、過流保護，安裝在PLC控制站專用隔離變壓器
前，豐要泄放第一級殘壓、配電線路上感應出的過電壓和其它用電設備
的操作過電壓、其電流通量居中，啟動電壓居中；隔離變壓器的安裝非常
重要，它能有效抑制如高頻部分、尖峰浪涌等電磁干擾，對雷電波同樣有
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C曬一|受聿錄放模塊
●V
矗詆電下糖橢號
軋艘音開關
赫D
：嫩音量
話倚
圖4數宇錄放模塊、聲音采集器
將高低控制信號弓系統運行的正常和故障信號相連，以便進行監聽保
存。sl開關與24腳相連，進行現場放音的控制。
罔4中右側聲音采集器可以采集150mz范圍內的聲音，通過連接線
傳到土控的交換機，光纖通過海纜送入中控。再迸過音頻采集卡，送入
Pc中央監控，采集卡如圖5所示。
圖5音頻采靠卡
對于中央監控的軟件，ur以采用將聲音文件定期存儲與刪除的設
定，以滿足偏航系統發生異響時能夠在中控進行調用和幫助判斷原因。
聲音監控不僅僅和監測結構配合，也可以和視頻配合，對設備進行全面
的監控，以彌補海上環境對維護帶來的不便。
·165·
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萬方數據
綜述與交流建莉國茬海2012年8月
效；第三級為防雷電磁場脈沖保護，安裝在電子設備系統的輸入端，主要
泄放前面的殘壓，完全可達到箝位輸出，其殘壓低，響應時間快。從總低
壓配電柜開始應將自控系統的電源線單獨布排，單獨接地減少互相干
擾。各級避雷器應盡量靠近被保護設備以免雷電入侵保護設備。
接田地設魯地計算楓地
圖2
2．2自動控制系統保護方案
儀表的信號部分、PLc信號、PLc網絡系統、數據傳輸系統、閉路監
視系統、計算機控制系統等，針對其特性，應用于該系統的浪涌保護器基
本上可以分為三級，對于自動控制系統的供電設備來說，需要雷擊電流
放電器、過壓放電器以及終端設備保護器。雷電近浪涌保護器后，信號中
仍含有部分高頻分量和較高能量對系統構成危害，因此可以采用低通濾
波器和浪涌保護器對雷電能量進行吸收，原理如圖3所示。
圖3
3弱電設備防雷措施
(1)根據信息系統防雷規范5．1．2的要求“需要保護的電子信息系統
必須采取等電位聯結與接地系統保護措施”，建筑物的公共設施與建筑
物公用接地網做等電位聯結，等電位聯結網結構形式分為s形和M形。
核心設備均集中布置在中央控制室，適合采用s形等電位聯結方式，分
散到車間的終端運用M形。
(2)PLC系統、儀表、閉路監視系統的控制線、信號線都選用屏蔽層
一點接地方法，避免產生電壓差，造成地電壓反擊；接地電阻達不到要
求，要另外加裝接地裝置，并保證其接地電阻小于2n。
(3)自控系統的設備地與接閃地分開，并保證接地電阻小于2Q。對
于控制室內控制柜的地線如達不到要求的，將重新連接，可行的辦法是
對每個控制柜加裝一條40×5mm的銅排，使控制柜內的接地線全部集中
到銅排，并進行良好的接地。
(4)線路盡可能短、盡可能不要架空走線、有條件穿管埋線，確保強
弱線路分開，防止感應過電壓，如果是由于空間問題，強弱線路不能有效
分開，就利用整條通訊線穿鐵管，并每隔一定距離就近可靠接地，如果通
訊電纜長度太長，采用上述方法費用太高時，埋地敷設可改用套塑料管
(敷設深度70cm以上)，借用大地的屏蔽接地作用，但在電纜出土前15m
至進建筑物處，電纜仍然套穿鐵管，并可靠接地。
(5)弱電設備的配電系統加裝多級電源避雷器，一級防雷，作為系統
電源進線端的主級三合一防雷器，在雷擊多發地帶至少應有100～160kA
的通流容量。防雷器可并聯安裝在廠房總配電柜內的電源進線處或配房
低壓輸出端。配電房低壓輸出端并聯安裝壹套B級電源防雷箱Cn—B4P一
100，用于機房整體設備的電源第一級的防雷設備初級保護?；虿捎胏n
電源防雷模塊cn—TP一100B，并聯安裝在配電房低壓輸出端。二級電源防
雷，uPS電源防雷器，對通過電源初級防雷器的雷電能量進一步泄放，可
將幾千伏的過電壓進一步到一點幾千伏，雷電多發地帶需要具有40kA
·166·
的通流容量，防雷器可并聯安裝在uPs處。在電源總進線處，并聯安裝一
套電源二級二合一防雷器Cn—B4P一40用于設備的電源第二級防雷保
護。三級防雷系統，即用電設備的末級防雷，作為第三級的二合一防雷
器，要求有10KA以上的通流容量。
(6)自動化裝置的供電設備，采用三級保護布置如圖3所示。在不同
等級的放電器之間，必須遵守導線的最小長度規定。供電系統中雷擊電
流放電器與過壓放電器之間的距離不得小于10m，過壓放電器同儀器設
備保護裝置之間的導線距離則不應小于5m。并根據f-1／2盯、厄丁，合理
選擇電L和電容C。
(7)隔離措施，電源部分可以安裝交流電源隔離變壓器；對于數字輸
入信號，大部分都利用光電隔離器或者串接各種信號防雷設備，也有一
些使用脈沖變壓器隔離和運算放大器隔離；對于數字輸出信號也是主要
采用光電隔離器或者串接各種信號防雷設備。對于模擬量輸入信號，可
采用安裝音視頻隔離變壓器、光隔離器等進行隔離。對于計算機網絡接
口，可以采用專用的網絡防雷器，距離較遠時可采用光纖進行傳輸。
4結束語
隨著通信設備、網絡設備、計算機應用系統等的大規模使用，雷電以
及操作瞬間過電壓造成的危害越來越嚴重。以往的防護體系己不能滿
足，相信只要通過科學分析，采取正確、全面的防雷措施，是能夠有效地
降低了雷害，保證弱電設備安全可靠運行。
參考文獻
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