新农村建筑周界报警系统受雷击的原因及防雷措施
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摘要 介绍了井冈山新农村建设中防雷设备现状及防雷设备设计安装的原则，分析了信息系统易受雷击的原因，并提出了相应的防雷措施，以期为减少雷电灾害发生提供参考。
中图分类号 TM727.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）17-0347-02
自然现象雷电在生活中十分常见。为了减少和避免雷电造成的灾害，周界报警系统在农村的一些重要场所普遍使用，周界报警系统设备因雷击破坏的可能性也大大增加，其后果会使整个周界报警系统运行失灵，造成难以估计的财产损失和社会影响。
1 防雷设备现状
井冈山某新农村建设中心边界安装周界报警系统敷设感应式振动电缆长度为2.5 km，沿线路设置5台信号处理器，安装时未采取必要的防雷击、雷电感应、防雷电波侵入及接地措施，每次强雷暴天气过后，监控系统因感应过大电压造成大量弱电设备损坏。该周界报警系统设计依据为：《建筑物防雷设计规范（GB50057-1994）》《建筑物防雷设施安装（99D562）》《电子计算机房设计规范（GB50173-1993）》《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GB50169-1992）》《中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T368-2001）》。
2 设计指导思想
近年来，雷灾起因多是雷击电磁脉冲（LEMP）造成的，它无孔不入，波及范围大，微电子设备越先进、耗能越少、越灵敏，则LEMP的危害范围越大。现在信息系统的防雷涉及的科技知识要复杂得多，特别是高频电子学方面。因此，对防雷工程提出了更高的要求，不但要求更高的技术，也要求更新的防雷观念，要将现有的一维或二维的防雷措施转向三维空间防御。就周界报警系统而言，其设计首先要满足国家标准规范、技术标准。在进行周界报警系统设计时要考虑建筑对防雷的要求、各个建筑自身的特点及当地雷电发生的频率。所选用的周界报警系统安全性要高，技术要先进，经济性要强，要在确保防雷电效果的同时将成本降至最低[1-2]。
3 信息系统易受雷击的原因
3.1 直击雷
直击雷蕴含能量大、破坏力强，一般直接作用在边界铁丝网上。直击电压峰值可达5 000 kV，雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
3.2 雷电波侵入
远处的雷电击中低压供电线路或因电磁感应产生的极高电压，由电源线路、控制信号线传至信号发生器，造成控制设备损坏[3-4]。
3.3 感应雷
云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50 kV。该种情况最为普遍，设备损坏大都是由感应雷以及静电感应，产生瞬变电荷的反击而造成的。
3.4 开关过电压
供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达线电压的3.5倍，从而损坏设备，破坏效果与雷击类似。
3.5 接地技术处理不当，引起地电位的反击
由于闪电或静电释放引起的通电瞬变，通过以上几种途径侵入到网络监控系统中，而网络监控系统对浪涌或雷电磁脉冲特别敏感，仅十几伏的电压就可将其损坏。
4.1 直击雷防护措施
室外露天边界铁丝网有遭受直击雷的可能，对固定在铁丝网上感应式振动电缆、信号处理器，在铁丝网固定支撑杆上端应每隔10～15 m设置1根避雷线支撑杆，在支撑杆上端敷设架空避雷线，对振动电缆、信号处理器进行防直击保护。
4.2 线路引入过电压的保护措施
在信号处理器的控制信号线和电源线上安装相应的过电压保护器，利用其非线性效应，将线路上过高的脉冲电压滤除，保护设备不被过电压破坏。根据需要进行组合，形成完整的防雷保护器。
4.3 周界报警系统设备防雷电波侵入
由于周界报警系统设备的耐雷水平较低，沿线（电源线、信号线）侵入的雷电波极易产生危害，致使设备损坏影响工作的正常进行。电涌保护器（SPD）是一种具有非线性特点，用以限制瞬态过电压和引导电涌电流的防护器具。依据电磁兼容原理、防雷分区概念、SPD之间能量配合及设备的技术参数。因此，在分析雷电侵入的途径之后，用SPD对电源线路、信号控制线进行分级保护设备的安全。
4.4 低压电源系统防雷电波侵入
雷电极易在低压架空电源线上产生雷电波侵入低压用电设备，致使设备损坏、人员伤亡，可在新农村建设中心监控机房低压总配电柜处安装1组雷电通流量为80 kA的电涌保护器电源线路进行防雷电波侵入第1级保护；在新农村建设中心监控机房低压分配电柜处安装1组雷电通流量为40 kA的电涌保护器作为第2级防护对电源线路进行防雷电波侵入第2级保护；在5台信号处理器配电处各安装1组雷电通流量为20 kA的电涌保护器对电源线路进行防雷电波侵入第3级保护，所有避雷器必须进行可靠接地。电压开关型电涌保护器与电压限制型电涌保护器的线路长度一般应大于10 m，限压型电涌保护器之间的线路长度应大于5 m，不满足要求的应安装退耦装置。各级电涌保护器连接线的长度（即连接过电流保护装置和电涌保护器及电涌保护器接地线的总长度）宜小于0.5 m，电涌保护器连接线应连接紧固、不应有小于90°的弯曲及环形圈[5-6]。
4.5 控制信号线系统防雷电波侵入
在每台信号处理器的每对信号线输出输入端各安装1组信号电涌保护器对信号线路进行防雷电波侵入保护，所有电涌保护器必须进行可靠接地。
4.6 接地网制作
每隔100 m安装架空避雷线防直击雷冲击接地电阻（≤10 Ω）接地网1组（共计20组）；在每台信号处理器处各安装1组冲击接地电阻（≤4 Ω）防雷接地网。信号处理器接地网垂直接地极采用防腐离子接地极、水平接地母线采用热镀锌扁钢制作；避雷线防直击雷垂直接地网采用规格为角钢（50 mm×50 mm×5 mm）作接地极，水平接地母线采用镀锌扁钢制作，并采用高效防腐降阻剂进行防腐降阻，以确保接地网高效稳定。
5 参考文献
[1] 韦赛人，李肖平，文秀，等.浅谈如何利用“雷电防护区”对气象信息系统进行雷电防护[J].气象研究与应用，2011，32（Z2）：257-258.
[2] 秦焱.计算机信息系统的雷电干扰及其防护研究[J].无线互联科技，2011（3）：28-29.
[3] 魏帅，王笑秋.电子信息系统的雷电防护探析[J].黑龙江气象，2011，28（2）：40-41.
[4] 张宇飞，伍瑞林，谭惠芬.信息系统机房防雷的几个问题探讨[J].科技资讯，2011（7）：34-35.
[5] 李雷茹，仇丽凤.建筑智能信息系统防雷探析[J].科技创新导报，2011（8）：37.
[6] 吕锡焕，吕禄.浅谈信息系统雷电防护[J].气象水文海洋仪器，2010，27（3）：94-96.