关于水利闸站计算机监控系统的防雷接地设计.doc

1、关于水利闸站计算机监控系统的防雷接地设计摘要：随着监控系统的迅速普及应用，计算机监控系统设备因雷击破坏的可能性也相应增加。其后果可能会使整个计算机监控系统运行失灵，并造成难以估计的经济损失。本文简要介绍防雷接地在计算机监控系统中的应用，以使更多的人对防雷接地有系统的了解。 关键词：计算机；监控系统；防雷设计 中图分类号： X924.3 文献标识码： A 1 雷电电磁分区及等电位连接 工程现场各闸站或监控中心（楼）的整体防雷工程是一项要求高、难度大的综合工程，涉及多方面的因素，需要针对不同的情况分别加以保护，同时还需考虑多个系统的协调工作，在工程中不能对系统造成任何影响。因此，在遵守国家和当地有

2、关规范的基础上，引入国际电工委员会的先进防雷技术和标准要求，以达到更好的防护效果。国际电工委员会过电压技术委员会（IEC/TC-81)是权威的国际性标准组织，其防雷技术综合了各国防雷技术的精华，制订的防雷规范对世界各国具有指导意义。水利闸站工程防雷接地是参考 IEC-61024 (建筑物防雷）IEC-61312 (雷电电磁脉冲的防护）的核心内容进行设计。IEC-1312 指出，防雷区是指闪电电磁环境需要限定和控制的区域。各区以在其交界处的电磁环境有无明显改变作为划分不同防雷区的特征。 LPZ 0-A 区：该区内的各物体都可能遭到直接雷击，因此各物体都可能引导走全部电流。该区内的电磁场没有衰减。

3、 LPZ 0-B 区：该区内的各物体不可能遭到直接雷击，但该区内电磁场没有衰减。 LPZ 1 区：该区内的各物体不可能遭到直接雷击，流往各导体的电流比 0-B 区进一步减小，该区内的电磁场也可能衰减，这取决于屏蔽措施。LPZ 2 区：根据需要进一步的减小所导引的电流和电磁场，就应引入后续防雷区 LPZ 2。 2 雷电电磁脉冲对监控系统干扰及防避办法 雷电电磁脉冲的干扰 雷电电磁脉冲(Lightning Electromagnetic Pulse),简称 LEMP,是天空打雷时产生的作为干扰源的强大闪电流及其电磁场。它的感应范围很大，对建筑物、人身和各种电气设备及管线都会有不同程度的危害。这种危

4、害就是雷电电磁脉冲所产生的干扰。建筑物内的雷电电磁脉冲干扰有以下三种： 天空中雷电波的电磁辐射对建筑物内电力线路和电子设备的电磁干扰； 建筑物的防雷装置接闪时，强大的瞬间雷电流对建筑物内电力线路和电子设备的干扰； 由外部各种强、弱电架空线路或电缆线路传来的电磁波对建筑物内电子设备的干扰。 防御雷电电磁脉冲干扰的常用办法 防御雷电电磁脉冲干扰的理想防雷设计方案是笼式避雷网，它利用的是法拉第笼原理。建筑物的金属结构物遍及各处，不用很多钢材就可很容易连接起来形成法拉第笼，从而建筑物内的电子设备得到很好的屏蔽。屏蔽做得好，不仅能防御空间电磁波的辐射，而且还可使建筑物内的分流和均压达到最佳效果。 防御雷

5、电电磁脉冲对室内布线的要求非常严格。由于用做引下线的钢筋混凝土柱内的钢筋和整个建筑物的屏蔽网都在外墙处，雷电流需经此处的钢筋分流到接地装置上，所以外墙处的电流密度大，电磁场强。因此，建筑物中的电源和通信等线路的主干线不应靠近外墙，最好设置在建筑物的中心部位，建筑物内的各电气馈线都要穿金属管保护或釆用双层屏蔽电缆（或同轴电缆)。在一些有特殊要求的线路电源侧，还应加装电涌保护器、隔离变压器稳频、稳压以及滤波等装置。 防御雷电电磁脉冲对接地的要求也很严格。电子系统的低频信号工作接地应采用单点接地系统，在整个建筑物内应为树干式结线布置。各层或各段的低频信号工作接地均应直接接到单点接地板上，不得形成环路

6、。单点接地系统不应与用作防雷引下线的柱子平行，以防强磁场干扰。为避免杂散电流，单点接地系统必须釆用绝缘线，其主接地板必须置于建筑物的最底层且直接与基础或室外接地装置连接。各层单点接地系统的区域接地板或终端接地板如需要与综合共用接地系统的装置接地板连接，应在它们之间加装不大于直流 300V 的放电管或压敏电阻。确定接地电阻时，应考虑各种设备对接地电阻值的要求，在所要求的各种阻值下，应取最低值。 3 现场闸（站）及监控中心整体防雷 现场闸（站）及监控中心是由电源系统、天馈线系统、信号传输系统等构成的一个综合系统，防雷的目的是保证各系统都能正常工作，不受雷电的干扰和破坏。现场闸（站）及监控中心所处环

7、境的不同，雷击的季节和强度都不一样，根据上述的分析和防避雷应遵守的原则，现场闸（站）及监控中心防雷应作为一个整体考虑，堵塞所有的雷击入侵渠道，实行分区和等电位连接的原则， 在工程实施中按规范执行，才能起到全面的保护效果。监控中心的防雷接地设计由监控中心综合楼工程按照本工程要求进行设计。 外部避雷针承担大部分的雷电电磁的能量，是整个防雷系统中的最重要一 环，表面看起来其同内部防雷区没有关联，但是，强大的下地电流产生的电磁 场能在进入内部防雷区的线路上感生出强电势，破坏内部设备。当然，闪电在空直接接闪时，更会在线路上直接感应到电势差，产生瞬间过电压和过电流。 除了线路入侵和电磁感应之外，雷电电磁脉

8、冲进入内部防雷区的渠道还可 通过接地系统。当雷击在地网附近，雷电流通过接地线下地，地网瞬间的高电位可能通过接地线反击设备，造成破坏。由此可以得出，防雷不仅仅包括避雷针和避雷器还包括屏蔽与接地等其它有助于减少电磁强度的措施。IEC/TC-81 将整体防雷总结为：DBSE 技术即分流（Dividing)、均压（Bonding)、接地(Earthing)、屏蔽（Shieding)四项技术的综合。从设计综合考虑四项措施，严格符合现场闸（站）或监控中心防雷接地规范，就能起到理想的防护效果。 4 监控系统常用防雷做法 控制电源防雷措施 系统电源防雷是防雷的重点，对监控系统造成危害的雷电 95%来自电源感应

9、雷。电源防雷采用三级电源防雷，主要有三相并联式电源避雷器、隔离变压器、 稳压电源、单相并联式电源避雷器、单相串联式电源避雷器等组成，在此过程中也同时防止了电网中的浪涌。 室外电源、信号电缆防雷 室外电源电缆、信号电缆比较容易受感应雷侵入，可利用电磁屏蔽技术作为室外电源电缆、信号电缆防雷措施。电磁屏蔽技术防雷的原理如下： 空气中传播的电磁波到达屏蔽层表面时，由于空气与金属交界面的波阻抗 不同，对入射波产生反射，反射与屏蔽层厚度无关；要求电缆套管釆用厚壁钢管，并且在两段套管连接处有良好的电器连接， 套管每隔一定距离作接地处理。 图像监视室外装置防雷 图像监视系统的摄像设备一般安装在建筑物高处，它的

10、视频信号和控制信 号电缆容易起避雷引下线作用，从而将雷电信号引入控制系统。要求视频信号电缆两端安装视频信号避雷器。 摄像枪保护罩、安装支架及附近金属物体等应作等电位连接，防护避雷针要求离摄像枪有一定距离，但必须能保护摄像枪。 通讯系统及监控室的防雷 在机房内的所有金属构架及进入机房的所有金属管线和电缆金属外皮， 包括建筑物自身的钢筋等，能够接地的都必须统一连接到统一的地网形成等电位接地； 机房的电源柜的高低压侧应有独立的伐型避雷器进线要釆用钢管护套埋 地，不能全线套管的也应在进入机房以前的套管埋地； 监控系统工作电源供电，采用多级避雷器，采用 UPS 供电方式供电； 机房的接地网连接要特别注意

11、等电位连接，并使共用地网达到等电位； 无线通讯系统为获得比较好的天线发射效果，天线要求安装在室外，但应把可导致引雷的天线远离机房，在条件许可的地方，应考虑专用铁塔架设发射天线，也可在建筑物顶层架设用于安装天线的天线架，但必须做好防直击雷的措施。天线馈线应选择合理路径，应避免沿屋脊及独立避雷针引下线走线。 无线电天线应有防止直击雷的措施。安装的天线应置于避雷针保护范围惟内， 天线可经避雷器接地或直接接地，同轴电缆馈线外套金属的始端终端要分别接地，非同轴电缆馈线则经避雷器接地，所选用的避雷器应满足系统的工作频率和可能施放的雷电流； 控制系统的控制输出及信号输入的防雷措施 所有输出模块（控制输出）均用继电器隔离，使主控设备得到安全保障； 现场总线电缆进入控制柜必须加装通信避雷器； 对由室外进入的输入信号线安装信号避雷器。