試述工廠弱電系統的防雷保護(2)

　　三、弱電系統防雷原則和保護器選擇
　　多級分級保護原則，根據電氣、微電子設備的不同功能及不同受保護程序和所屬保護層確定防護要點作分類保護；根據雷電危害可能侵入的電氣路徑，實現對各系統從電源線到數據通信線等進行多級、多層次的保護。外部無源保護，在0級保護區即外部作無源保護，主要有避雷針（網、線、帶）和接地裝置（接地線、地極）。保護原理：當雷云放電接近地面時，它使地面電場發生畸變。在避雷針（線）頂部，形成局間電場強度畸變，以影響雷電先導放電的發展方向，引導雷電向避雷針（線）放電，再通過接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護物體免受雷擊。
　　內部防護，電源部分防護，雷電侵害主要是通過供電線路侵入。“電源防雷器”并接在電力線路上，可遏制瞬態過電壓和泄放浪涌電流。從總進線到用電設備端通常配置三級防護，經過逐級限壓和放電，逐步消除雷電能量，保證用電設備的安全。過電壓保護按國家規范應分三部分：建議在高壓變壓器后端到樓宇總配電盤間的電纜內芯線兩端應對地加避雷器，作為第一級保護；在總配電盤至樓層配電箱間電纜內芯線兩端應對地加裝避雷器，作為第二級保護；在所有重要的、精密的設備以及UPS的前端應對地加裝避雷器，作為第三級保護。信號部分保護，對于各類信號系統，應分為粗保護和精細保護。粗保護量級跟據所屬保護區的級別確定，精細保護要根據電子設備的敏感度來進行確定。“信號防雷器”接入信號線路后，一方面要能切斷雷電進入設備的通路，同時要能迅速對地放電，另一方面要能確保在正常狀態下，通過防雷器的信號不受損害，使設備能正常工作。
　　按地處理，在計算機房及各類弱電機房的建設中，一定要求有一個良好的接地系統，因所有防雷設備都需要通過接地系統把雷電流泄入大地，從而保護設備和人身安全。如果機房接地系統做得不好，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題及防靜電問題等都需要通過建立良好的接地系統來解決。
　　電源浪涌保護器的選擇，GB50057-94（2000版）和IEC61312指出：二類保護要求,應按總雷電流150KA(10×350€%eS波)來考慮浪涌保護器選擇，按照其建議的雷電流分配方式其中50%即75KA是通過接地系統（水管、鎧裝電纜外皮或導線的保護管等）直接入地；另外50%通過安裝在相線和中線上的電涌保護器入地。所以，對電涌保護器通流容量的要求最好為75KA以上。另一方面，若采取三級保護方式，要使過電壓的殘壓于到達終端設備前能限制至1500V以下（按3C的標準要求），需要好幾套第二級防雷器的同時每臺電腦前加裝質量較好的第三級防雷器。這樣，這部分的成本就相當大了。由此，可以選擇一體化的高性能電源浪涌保護器。
　　四、弱電系統防雷措施
　　多級防電源防雷措施：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，可將數萬甚至數十萬伏的雷擊過電壓到數千伏，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-100，用于機房整體設備的電源第一級的防雷設備初級保護。或采用Cn電源防雷模塊Cn-TP-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1點幾千伏，雷電多發地帶需要具有40KA的通流容量，防雷器可并聯安裝在UPS處。具體措施：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-40用于中心機房內設備的電源第二級防雷保護。或采用Cn-TP60B/4電源防雷模塊。
三級防雷系統，即用電設備的末級防雷，這也是系統防雷中最容易被忽視的地方，現代的電子設備都使用很多的集成電路和精密的元件，這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏，由經過一級防雷而進入設備的雷擊殘壓仍將有千伏之上，這將對后接設備造成很大的沖擊，并導致設備的損壞。作為第的二合一防雷器，要求有10KA以上的通流容量。
　　同時，如線路盡可能短、盡可能不要架空走線、有條件穿管埋線、電源線與信號線盡可能分開布劃。雷電波侵入的防護主要是在線路上安裝相應的防雷裝置并有效接地，利用合適的線路衰減來達到防雷的目的。
　　針對監控設備，由于供電、控制及信號線路電壓等級低，而很多設備又是安裝在室外等特點，一般都采用在設備前安裝三合一防雷裝置并有效接地。聯合接地時接地電阻值取弱點系統和防雷系統要求的最小值，比如防雷系統要求小于10歐姆，弱點系統要求小于4歐姆，聯合接地就取小于4歐姆。防雷系統要求小于1歐姆，弱點系統要求小于4歐姆，聯合接地就取小于1歐姆。
　　工廠配電網中性點電阻接地方式的可行性，中性點電阻接地方式有效地解決了單相接地過電壓問題，有關資料表明，當電阻電流與故障點的電容電流相近或略大于電容電流，可以有效抑制弧光接地過電壓幅值，并對繼電保護有利。
　　提高供電的可靠性和安全性，采用電阻接地后，當發生單相接地故障時線路要立即跳閘，不能保證用戶的連續供電。但化工系統的配電網，不是過去的單電源的輻射系統或樹形系統，而是雙電源供電系統。因此，在這種情況下，提高供電可靠性就不再單靠要求帶單相接地故障運行幾個小時來保證，而是靠BZT裝置和短時停電再啟動技術來保證。BZT裝置是保證系統可靠性的重要技術手段，石化系統的配電網中幾乎百分之百使用，起到了很好效果。在工廠中廣泛應用的保證用電連續性的“智能型快速切換裝置”可以較好地提高企業供電系統的可靠性。
　　短時停電再啟動技術在系統的配電網中應用廣泛，較好地保證了化工裝置的安全連續運行。
　　屏蔽防雷措施的目的是阻擋空間電磁波感應、過電壓以及磁場能量侵入被保護的通信設備,起到抑制、消除電磁場的干擾和危害。建筑通信機房時,房屋的六面應敷設金屬屏蔽網;進出機房的電力線、信號線如無屏蔽層,從室外引入前必須穿管埋地;架空音頻電纜的牽引鋼絲兩端應進行接地,最大限度衰減從各種導線上引入雷電高電壓,以減少雷電電磁干擾。
　　隔離措施，由弱電自動化裝置構成的控制系統中必須解決好接口信號的隔離,抑制傳輸過程中產生的各種干擾,才能使系統穩定可靠運行。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。