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工厂弱电设备防雷保护

文档作者：谢奎胡小刚文档来源：湖北新冶钢有限公司		点击数：	更新时间： 2021年11月04日
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2012年8月■卸目蓑精综述与交流
工厂弱电设备防雷保护
谢奎胡小刚
(湖北新冶钢自．限公司)
摘要：目前自动控制系统、信息系统在工』‘生产中应用越来越广泛，工』‘管理人员及工人受益十电脑、自动化及通讯设备极大方便
的同时，也受到其’艮受雷电袭击后果可能是整个系统的运行中断、重要数据丢失，造成无法弥补的经济损失。因此采取积极有效的防雷
措施，减少雷电对弱电系统的损坏，防忠于未然、势在必行。
关键词：弱电系统：防雷；防浪涌
l雷电对弱电设备的影响
雷电是一种常见的大气放电现象。它能释放d{巨大的能量、具有极
强大的破坏能力。随着科技的进步，微电设备被广泛应用，工厂弱电系统
的安全运行对企业来说。尤其是大型的综合企业非常重要，食业供电的
町靠性、连续性和安全性要求性很高，特别是微电子产品普遍绝缘强度
低．过电压耐受力差。容易遭受雷电侵袭。我们知道雷电入侵电器设备的
形式有两种：直击雷和感应雷。雷电直接击中线路并经过电器设备入地
的雷击过电流称为直击雷；由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感
应出的过电压，过电流形成的雷击称为感应雷。弱电设备损坏往往是～
次设备发生雷击后在弱电设备造成的浪涌超过了设备承受的能力而损
坏设备的，浪涌的主要形式是电源浪涌、信号浪涌。
’
归纳起来，雷电对弱电设备的影响如图l所示：
图l
2弱电系统防雷保护设计
工J．按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为两类，外部防护和
内部防护。外部防护足指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护，可
采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施。这种防护措施人们比
较重视、比较常见，相对来说比较完善。内部防护是指在建筑物内部弱电
设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护。
弱电设备的外部防护：①是使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引
入人地；②在将雷电流弓【入人地的时候尽量将雷电流分流。避免造成过
电压危害设备；③利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的
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，在整个
屋面组成不入于5～5m，6。4m的网格，所有均压环采用避雷带等电位连
接；④建筑物各点的电位均衡．避免由于电位差危害设备：⑤保障建筑物
有良好的接地，降低雷击建筑物时接点电位损坏设备。
弱电设备的内部防护包括以下两点：
2．1电源系统防雷
实行避雷器三级保护(图2)。第一级为防强雷电流保护，安装在总配
电房380v的输入端，主要泄放外线等产生的过电压，其雷通量大，启动
电压商；第二级为防过压、过流保护，安装在PLC控制站专用隔离变压器
前，丰要泄放第一级残压、配电线路上感应出的过电压和其它用电设备
的操作过电压、其电流通量居中，启动电压居中；隔离变压器的安装非常
重要，它能有效抑制如高频部分、尖峰浪涌等电磁干扰，对雷电波同样有
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C晒一|受聿录放模块
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矗诋电下糖椭号
轧艘音开关
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图4数宇录放模块、声音采集器
将高低控制信号弓系统运行的正常和故障信号相连，以便进行监听保
存。sl开关与24脚相连，进行现场放音的控制。
罔4中右侧声音采集器可以采集150mz范围内的声音，通过连接线
传到土控的交换机，光纤通过海缆送入中控。再迸过音频采集卡，送入
Pc中央监控，采集卡如图5所示。
图5音频采靠卡
对于中央监控的软件，ur以采用将声音文件定期存储与删除的设
定，以满足偏航系统发生异响时能够在中控进行调用和帮助判断原因。
声音监控不仅仅和监测结构配合，也可以和视频配合，对设备进行全面
的监控，以弥补海上环境对维护带来的不便。
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万方数据
综述与交流建莉国茬海2012年8月
效；第三级为防雷电磁场脉冲保护，安装在电子设备系统的输入端，主要
泄放前面的残压，完全可达到箝位输出，其残压低，响应时间快。从总低
压配电柜开始应将自控系统的电源线单独布排，单独接地减少互相干
扰。各级避雷器应尽量靠近被保护设备以免雷电入侵保护设备。
接田地设鲁地计算枫地
图2
2．2自动控制系统保护方案
仪表的信号部分、PLc信号、PLc网络系统、数据传输系统、闭路监
视系统、计算机控制系统等，针对其特性，应用于该系统的浪涌保护器基
本上可以分为三级，对于自动控制系统的供电设备来说，需要雷击电流
放电器、过压放电器以及终端设备保护器。雷电近浪涌保护器后，信号中
仍含有部分高频分量和较高能量对系统构成危害，因此可以采用低通滤
波器和浪涌保护器对雷电能量进行吸收，原理如图3所示。
图3
3弱电设备防雷措施
(1)根据信息系统防雷规范5．1．2的要求“需要保护的电子信息系统
必须采取等电位联结与接地系统保护措施”，建筑物的公共设施与建筑
物公用接地网做等电位联结，等电位联结网结构形式分为s形和M形。
核心设备均集中布置在中央控制室，适合采用s形等电位联结方式，分
散到车间的终端运用M形。
(2)PLC系统、仪表、闭路监视系统的控制线、信号线都选用屏蔽层
一点接地方法，避免产生电压差，造成地电压反击；接地电阻达不到要
求，要另外加装接地装置，并保证其接地电阻小于2n。
(3)自控系统的设备地与接闪地分开，并保证接地电阻小于2Q。对
于控制室内控制柜的地线如达不到要求的，将重新连接，可行的办法是
对每个控制柜加装一条40×5mm的铜排，使控制柜内的接地线全部集中
到铜排，并进行良好的接地。
(4)线路尽可能短、尽可能不要架空走线、有条件穿管埋线，确保强
弱线路分开，防止感应过电压，如果是由于空间问题，强弱线路不能有效
分开，就利用整条通讯线穿铁管，并每隔一定距离就近可靠接地，如果通
讯电缆长度太长，采用上述方法费用太高时，埋地敷设可改用套塑料管
(敷设深度70cm以上)，借用大地的屏蔽接地作用，但在电缆出土前15m
至进建筑物处，电缆仍然套穿铁管，并可靠接地。
(5)弱电设备的配电系统加装多级电源避雷器，一级防雷，作为系统
电源进线端的主级三合一防雷器，在雷击多发地带至少应有100～160kA
的通流容量。防雷器可并联安装在厂房总配电柜内的电源进线处或配房
低压输出端。配电房低压输出端并联安装壹套B级电源防雷箱Cn—B4P一
100，用于机房整体设备的电源第一级的防雷设备初级保护。或采用cn
电源防雷模块cn—TP一100B，并联安装在配电房低压输出端。二级电源防
雷，uPS电源防雷器，对通过电源初级防雷器的雷电能量进一步泄放，可
将几千伏的过电压进一步到一点几千伏，雷电多发地带需要具有40kA
·166·
的通流容量，防雷器可并联安装在uPs处。在电源总进线处，并联安装一
套电源二级二合一防雷器Cn—B4P一40用于设备的电源第二级防雷保
护。三级防雷系统，即用电设备的末级防雷，作为第三级的二合一防雷
器，要求有10KA以上的通流容量。
(6)自动化装置的供电设备，采用三级保护布置如图3所示。在不同
等级的放电器之间，必须遵守导线的最小长度规定。供电系统中雷击电
流放电器与过压放电器之间的距离不得小于10m，过压放电器同仪器设
备保护装置之间的导线距离则不应小于5m。并根据f-1／2盯、厄丁，合理
选择电L和电容C。
(7)隔离措施，电源部分可以安装交流电源隔离变压器；对于数字输
入信号，大部分都利用光电隔离器或者串接各种信号防雷设备，也有一
些使用脉冲变压器隔离和运算放大器隔离；对于数字输出信号也是主要
采用光电隔离器或者串接各种信号防雷设备。对于模拟量输入信号，可
采用安装音视频隔离变压器、光隔离器等进行隔离。对于计算机网络接
口，可以采用专用的网络防雷器，距离较远时可采用光纤进行传输。
4结束语
随着通信设备、网络设备、计算机应用系统等的大规模使用，雷电以
及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系己不能满
足，相信只要通过科学分析，采取正确、全面的防雷措施，是能够有效地
降低了雷害，保证弱电设备安全可靠运行。
参考文献
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