某辦公大樓長62m,寬21m,共計6層,已安裝有直擊雷防護措施并符合國家規(guī)范的要求,經(jīng)檢測其沖擊接地電阻為4歐姆;總電房設在一樓,每個樓層有單相配電箱2個;多媒體會議室、中心機房、119指揮中心設在六樓,機房設有三相配電柜,供電線路由一樓總電房引入,機房有UPS電源一套,其功率為3kVA,24口網(wǎng)絡交換機5臺,通訊進線有光纖1路,ISDN進線2路,沒有做任何感應雷防護措施。大樓內(nèi)供電系統(tǒng)、多媒體會議室、中心機房、119指揮中心等內(nèi)的設備是非常敏感的弱電設備,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度集成化,耐過電壓、耐過電流的水平極低,避雷針對這些電子設備的保護也無能為力,因而極易遭受雷電流的沖擊而損壞,輕者使終端計算機和通信接口設備損壞、通信中斷、各種信息無法傳遞;重者使整個供電系統(tǒng)遭受雷擊而癱瘓,使大樓內(nèi)所有弱電設備遭受雷擊而損壞,工作無法進行。因此,為了使大樓各設施能正常運作以及保障大樓內(nèi)人員的安全,防止雷擊而帶慘重損失,有必要對大樓進行綜合雷電防護措施,除了要安裝良好的避雷針、避雷帶,還必須在電源系統(tǒng)、信號系統(tǒng)進行可靠、有效的雷電防護工作,并具備可靠的接地裝置。
二、雷電入侵機房網(wǎng)絡系統(tǒng)途徑分析
雷擊引起的上萬伏的過電壓(過電流)及極強的交變電磁場是損壞樓內(nèi)弱電設備的主要原因,雷電入侵樓內(nèi)設備的途徑有供電線路、通信線路、地反擊、雷擊電磁場四種途徑,具體分析如下:
1.供電線路引入雷電
電源線路是雷電入侵的主要途徑,經(jīng)常會遭受雷擊造成開關(guān)跳閘、設備損壞等事故,是防雷保護的重點。供電線路(對10KV線路,高壓MOV的殘壓很高,弱電設備受此高壓都會損壞,變壓器有一定的隔離和衰減作用,但還有相當大的剩余雷電會傳到后續(xù)設備。)產(chǎn)生過電壓后,該過電壓直接傳到弱電子設備,并將設備損壞,一般是將設備的電源部分損壞。根據(jù)線路上的過電壓的成因及危害可分為7種情況:
①市電線路在野外架空布設時遭直接雷擊,因線路較長,發(fā)生的幾率較大,線路上的雷電流相當大,危害當然很大。
②市電線路在野外架空布設,附近發(fā)生雷擊(主要是空閃)時,雷電電磁場使得線路上感應到雷電流。有較大的發(fā)生幾率,但雷電流不太大。
③市電線路在野外走地纜溝或埋地布設,發(fā)生雷擊后雷電流入地時,線路上感應到雷電流。相對前面兩種情況來講,發(fā)生幾率及雷電流都不大。
④樓內(nèi)供電線路受建筑物引下線電磁場感應而產(chǎn)生雷電流,雷電流的大小與發(fā)生幾率和樓結(jié)構(gòu)及布線有關(guān)。垂直方向的線路沒有屏蔽而且離引下線(建筑物立柱)較近時,發(fā)生幾率及雷電流較大。
⑤樓內(nèi)供電線路受建筑物附近雷擊(建筑物附近落雷)電磁場感應而產(chǎn)生雷電流,雷電流的大小與建筑物的屏蔽性、布線、落雷位置、落雷點電流等有關(guān)。當建筑屏蔽性較差、線路靠外墻、落雷點靠樓較近、落雷點電流大時,線路感應雷電流較大。
⑥樓內(nèi)線路相互感應。這是較多的線路布得很近(如電源線、地線等相互距離在10cm內(nèi))時,如其中的一條上有過電壓,則其它線路上都會感應到過電壓,但雷電流不大。
⑦樓內(nèi)大型設備操作過電壓,該過電壓不是雷擊引起但其危害不低于雷擊,主要是加速電子設備老化。從電的性能上來講該操作過電壓類似于雷擊過電壓,用同樣的方法能抑制。
2.通信控制線路引入雷電
通信控制線路(通信控制線路一般有數(shù)據(jù)專線、網(wǎng)絡線、控制信號線和視頻線等)感應雷電后,雷電也直接傳到設備,并將設備損壞,一般是將設備的通信口損壞,與供電路線上產(chǎn)生雷電流的情況相似,一般來講,通信線路上的雷電流比供電線路上的雷電流要小,通信線路上產(chǎn)生雷電的6種情況:
①通信線路在野外架空布設時遭直接雷擊,因通信線有絕緣層、架空布線的情況不多等原因。因此,發(fā)生幾率較低,但一旦發(fā)生,線路上的雷電流大。
②通信線路在野外架空布設,附近發(fā)生雷擊(主要是空閃)時,線路上感應到雷電流。如架空線路較長,則有較大的發(fā)生幾率。
③通信線路在野外走地纜溝或埋地布設,發(fā)生雷擊后雷電流入地時,線路上感應到雷電流,雷電流不大。
④樓內(nèi)通信線路受建筑物引下線電磁場感應而產(chǎn)生雷電流,如線路沒有屏蔽又離引下線較近,則發(fā)生幾率大,而且雷電流也足以將通信口損壞。
⑤樓內(nèi)通信線路受建筑物附近雷擊電磁場感應而產(chǎn)生雷電流,雷電流的大小與建筑物的屏蔽性、布線、落雷位置、落雷點電流等有關(guān)。當建筑屏蔽性較差、線路靠外墻、落雷點靠樓較近、落雷點電流大時,線路感應雷電流較大。
⑥樓內(nèi)線路相互感應。這是較多的線路布得很近(如電源線、通信線、地線等相互距離在10cm以內(nèi))時,如其中的一條上有過電壓,則其它線路上多會感應到過電壓,但雷電流不大。
3.地電位反擊分析
接地系統(tǒng)常稱接地裝置,接地系統(tǒng)不符合要求主要危害是產(chǎn)生地電位反擊,一般的地電位反擊是指同一設備或系統(tǒng)同時連接到幾個互相沒有直接電氣連接的地網(wǎng),當雷擊時,各地網(wǎng)之間的可能存在較高的電位差,該電位差通過地線直接加在同一設備各系統(tǒng)上,就有可能將設備損壞。雷擊時地電抬高,該高電位通過地線到設備,此時,如設備有低電位的外接線則會形成電位差損壞設備,如設備沒有外接線或外接線都呈高阻狀態(tài)則沒有電位差,屬于水漲船高性質(zhì),設備不會損壞。
4.雷電電磁場分析
雷電電磁場是指:建筑物附近或建筑物本身遭雷擊時,樓內(nèi)有較強的電磁場,處在該電磁場中的設備有可能損壞。IEEE實驗證明,0.3GS使設備誤動作,2.4GS使設備永久性損壞。