安全监控系统综合防雷方案的分析

2021-04-15张翼翔

卷宗 2021年10期

苏新张翼翔

（郑州佛光发电设备有限公司，河南郑州 450000）

1 雷电损坏设备的主要形式

雷电的侵袭有多种途径，一般分为直击雷（雷电直接击中物体）、传导雷（通过架空线路等载体将远处的雷电波引入）、雷电电磁感应（闪电放电时，瞬间变化的电磁场使得附近的导体上产生很高的感应电压）、以及由雷电而引起的地电压反击，实践证明，传导雷和感应雷的侵入途径广泛，引发的破坏最为频繁，在雷灾的统计中占80%左右。传导雷、雷电电磁感应和地电压反击主要通过供电线路和信号线路形式损坏设备。

1）供电线路。从供电部门送出的电源线大都是架空的，架空线路很容易感应到雷电，而供电线路是一个互通的配电网，一旦电源线的某处感应到了雷电，则雷电会沿供电线传到很远的用电设备，并将设备损坏。信号线路:现在已是网络社会，人们可足不出户而办天下大事。设备之间的信息交流就是通过各种信号线路来传递数据的。这些信号线在室外有些架空、有些走电缆沟，哪种情况都会感应到雷电，并通过信号线传到远处的设备并将设备损坏。

2）电磁感应。大多数机房或设备所在的场所都没有完善的电磁屏蔽措施，一但附近发生较强雷电时，由闪电引发的交变电磁场将分布在很广的空间，使得处于其中的金属物体（包括电源线、信号线、设备本身等）产生感应电压，当这个感应电压达到一定值时，就有可能引发放电现象，从而造成设备损坏。

3）地反击。1台设备（或1个小的局域网）同时接到2个以上彼此没有直接电气连接的接地体，当这些地网因雷击而存在较高电位差时。此电位差会沿接地线而直接加在同一设备上，这样设备内就存在电位差，如果此电位差超出设备的耐压值时，设备就会被损坏。如现在不少地方的计算机网络有防雷地和直流地两组没有直接连接的地，如雷击时防雷地为高电位，而直流地可能为低电位，这样计算机网络内就存在电位差，此电位差则可能将设备损坏。

2 安全监控系统综合防雷方案及对策

1）通信线路防护。实际操作中，防雷方案应有着多层化，根据真实需求进行从外及内多重保护（通常最外层为0级），使雷击后电压下降至安全监控系统所能承受的范围之内，继而做到极大程度保护。若是针对微电子设备，那么需要对防护系统进行调整，也对防雷方案有着更高要求，需由一级防护增至三级，必须涵盖防地电位反击、防直击雷和瞬间过电压等多方防护。与此同时，工作人员还应遵循保护原则，在进行多级分类时，结合微电子设备等的实际运行及功能来进行分类保护，特别是从电源线到数据通信这部分要做好多级层防护。视频信号、直流电源防护等在雷击情况下所遇问题不同，应对措施也有着差异性，在对直流电源进行保护时，连接方式应是压接式，即无阴阳头之分，故连接防雷器时，注意常用标识，如远端、近端等。输入（N）即为远端，需要与远程线路进行连接，同时也接入易导入雷电过电压的端口。输出（OUT）则为近端，也是保护端，故需要与被保护的设备做到紧密连接。正常防雷措施中所使用的数据通信线需有双芯屏蔽绞线，继而将前端与终端连接，特别要注意埋地布设金属管时，要使其中电气连通，金属管在埋设时要接地，凸显可靠性。若施工不允许，可采用架空走线手段，也可仅在电缆进入前端设备或监控房时选用金属管并埋设，需注意长度大于15米。对通信线路进行防护时，工作人员还应在入户端做到细致化操作，将电缆金属外皮、防雷接地和金属管等位置做好连接，避免雷击带来影响，而且在信号线路的两端应有意识地加设防雷器。雷电过电压可从多个途径侵入安全监控系统，例如，信号线路入侵、电源供电线路等，需做好全面防护。

2）电源部分保护。安全监控系统所使用电源易受到雷击威胁，经由线路侵入而引起伤害。通常情况下，雷电经过220伏的电源线时会产生高达1万伏的电压，同时避雷装置会降低这部分电压，传输线也可以将对地的电压降至6千伏以下，因线与线之间并不能做到相互控制，则会给安全监控设备带来极为严重的打击，真是可以达到毁灭性。雷害的形式不同，也受到众多因素影响，具有可变性，电源干扰呈现出复杂性，一方面是在短暂周期下达到尖峰而全失电，另一方面能够在“共模”方式下存在或者是“差模”。电源干扰可以直接进入设备，也可从电磁电容耦合的途径下进入，面对这种情况，可以对电源部分做到极大程度保护。具体而言，首先在高压变压器后端设置保护器，延伸至二次低压设备位置，使当中总配电盘间的电缆线能够处在避雷器防护范围内，进行一级保护。其次从二次低压设备位置起增设避雷器，直至配电箱间的电缆，使其内芯线两端应对地得到保护而有效防雷，即为二级保护。最后，在UPS前端、精密设备等位置加设保护器，成为电源三级保护，该方式可对380V低电压进行相应保护并与国家规范契合，是通过高吸收能量避雷器设备的分流能力，将雷击所带来的脉冲分流至地面，使监控系统设备得到极大程度保护。实际安装中，分流设备和限幅技术的选用特别关键，根据安装单位防护器性能好坏进行判定与筛选，还需注意考虑网络保护。操作人员在对避雷器进行相应安装时，注意其与接地网间距离，应做到极大程度缩短，若接地线长度较长，在雷击时，避雷器对电压进行限制时，被保护的传输线路与分流地面间的压力过高，继而减弱避雷器的实际效用。为此，安装时结合理论和以往经验来对保护器进行准确选择，使避雷器能够有效降低雷击电压，同时做到细致安装避免留下潜在隐患而凸显防雷方案的长效性。

3）接地体防护。当安全监控系统设备受到雷击时，会有极为强大电流通过接地体泄入，那么在接地体附近会呈现出放射性的电位分布，形成一定范围。与此同时，周围若有电子设备，那么极有可能产生高压地数万伏的反击，继而造成设备损伤，威胁安全监控系统。通常来讲，建筑物在对直击雷进行处理时，是通过避雷器与引下线将雷击电流导入地面，使周围空间所存在的电有磁场发生不同程度变化，那么相邻的电源线等可测出雷电过电压。在这种情况下，非但不会有效对雷击进行处理，使安全监控系统受到威胁，也在一定程度上对雷电进行引入。为了有效对该情况做到避免，需要设计综合防雷方案，相关人员根据实际情况来建设多层防护，做好接地防护，使周围设备免受影响，同时增强微电子设备中所包含的集成电路芯片耐压能力，保护安全监控系统。实际操作中，综合防雷方案的设计秉承着“等电位”的实现思想，通过多方角度考虑，对周围环境、建筑物和气候等做到综合性研究，继而使实际操作中的真实情况与理想中“等电位”做到极大程度地接近，可以在进行保护时，选用接地、分流和屏蔽等手段来进行切实有效的防护。相关人员会对监控系统控制室内接地网络选择共用方式来接地，对一等电位连接金属板、防静电地、金属壳等位置选用电位连接，还需注意设计接地情况。避雷器周围应布设接地汇集线，满足与避雷器进行连接的线呈现出最短距离，使防雷效果得到极大程度提升。工作中应注意将中央控制中的分汇集线与总线进行相连，做到单点接地而使接地体部位得到防护。除此之外，安全监控系统在选择专用接地设备后，需要让其电阻小于4欧姆，那么在进行综合接地网布设时，必须保证其电阻小于1欧姆，使接地体得到极大程度保护。