建筑物智能化系统防雷击电涌保护讨论

建筑物智能化系统防雷击电涌保护建筑物智能化系统防雷击电涌保护 讨论讨论 1 引言 信息技术的日益发展和普及促使建筑物不断地向智能化兴建和 发展 建筑物智能化在我国自 90 年代以来 得到了蓬勃的发展 尤其是近 5 年 智能建筑技术在国内几乎所有的高层建筑上得 到了极为广泛的应用 但由于我国建筑物智能化系统的研究和 发展的时间较短 起点较低 所以我国的智能建筑普遍存在着 绝缘强度低 过电压和过电流耐受能力差 对雷电引起的外部 侵入造成的电磁干扰敏感等弱点 尤其是抗雷击电涌能力差 如不加以有效防范 无法保证智能化系统及设备的正常运行 国内许多资料均反映了由于未重视建筑物内部防雷击电涌保护 引发了许多重要建筑物内中央计算主机 微机 程控交换机及 各终端接口故障 造成了许多重大损失 所以 目前关于智能 建筑的雷击电涌保护可靠性及安全运行问题 已成为人们关注 的热点 据统计 到 2002 年底现有智能建筑中 有约 80 以上是按国家 标准 1994 年版 建筑防雷设计规范 来作为设计规范的 该规 范已不能较好的满足信息时代对建筑安全防雷设计技术的要求 所以 2000 年国家对原 1994 年版标准作了较大的修订 但由 于现有许多智能建筑仍是按 1994 年规范设计已建成的 所以 对这些建筑增强其防雷击电涌保护就成了很重要的课题 本文 仅针对此点作一些研讨 2 雷击电涌保护基本概念 2 1 防雷区 lpz 概念 防雷区 lpz 概念首先在 1992 年国际防雷会议上提出 lpz 根 据由外及内雷电解量大小分为 4 个区 在 lpz 区概念中 最需 要注意的是 lpzob 区 它指的是在避雷保护范围内 但裸露在 建筑外任何屏蔽区域 如窗户 这个区的电气设备是最易遭 受雷电波侵入的 2 2 雷电电磁脉冲及电磁干扰概念 雷电电磁脉中 lightning eiectromagneticmp use 缩定 lemp 是雷电产生的暂态过电压 过电流物理量的总称 这些物理量 产生的现象即为电涌 surge 这些概念属于基础概念 在本 讨论中 需要重点指出的是 电涌来源除上述的来自外部的电 涌外 还有来自于建筑内部的电涌 如空调机 电梯等电感负 载在断路过程中产生的暂态电压等 这类来自内部因素的电涌 不适用于防雷击电涌保护 应作另行处理 3 雷击电涌保护措施 建筑物防雷击电涌保护措施有屏蔽 接地等电位连接 泄流 钳压等具体措施 这些措施中 我们应重点注意如下问题 3 1 屏蔽措施 屏蔽有电场屏蔽和磁屏蔽二类 应按不同的施行方法处理 依 室内不同系统及设备要求采用相应的具体屏蔽方法 信息系统 相关设备应必须且仅安装在经屏蔽处理后的安全空间内 3 2 等电位连接措施 雷电暂态过电流在流经路径上引起暂态电压升高 极易引起雷 崩式击穿放电 危害极大 所以 我们在电磁干扰强度不同的 二毗邻的防雷区 lpz 交接面处应特别注意等电位连接 使之 彼此之间电位尽量维持在地电位水平 这个问题在国内的智能 化建筑物系统中比较突出 应引起特别注意 3 3 综合保护措施的应用 现有国际上和国内是新的防雷击电涌保护理论 都提出了没有 信息系统的建筑物应采用内部综合保护的设计思想 即屏蔽 接地等电位连接 泄流 钳压诸措施配合运用 综合保护措施 采用共用接地系统 在不同防雷区界面和信息系统所需特定位 置设置电涌保护器 spd 则整个系统可实现暂态共地 再配 合等电位连接措施 从而可以有效抑制雷电电磁脉冲侵扰 保 护了建筑物内部弱电电气设备和人体安全 4 建筑物智能化系统防雷击电涌保护实例 我公司 浙江省公路运务公司 大楼在 1997 年安装了 256 门的 nec 公司的 neax 7400 m100 型程控交换机 该系统的防雷击电 涌保护设置的使用和以后的改进 在对类似的建筑物智能化系 统防雷击电涌保护措施的改进中 相信可以起到一定的借鉴作 用 4 1 原系统雷击电涌故障状况和后果 1 故障现象之一是端口故障 在雷雨季节经常发生 中继 板和计算机端口一烧坏 则整个大厦的通信系统就处于故障状 态 该问题虽经制造厂商多次维修 并未能解决或减少故障 2 故障现象之二是雷击电涌造成的整个系统故障 该种故 障在系统雷击电涌保护措施改进前也经常发生 最严重的一次 发生在 99 年 8 月 16 日 该次雷击电涌不光造成了端口故障 也造成了计算机主机计费板 多功能卡 中断板等损坏 整个 大厦的通信系统就完全瘫痪 后果严重 该次故障发生后 我 们感到必须对系统雷击电涌保护设施予以改进 4 2 系统雷击电涌故障原因分析及改进措施 依据本文第二段所述内容 我们对系统在屏蔽 接地 等电位 连接 泄流 钳压五个方面逐项进行了检查和分析 发现问题 主要是等电位连接问题 本系统的程控交换主机和计算机主机 根据制造厂家要求分别设定了接地系统 经检测 二个接地系 统的接地电阻分别为 1 9 和 2 3 均符合规范 接地电阻 5 要求 虽然这是制造厂家的要求 实际检测结果也符合制 造厂家的要求 但根据上述讨论可以看出这明显不符合等电位 连接的理论 在分析之后 我们采取了三个措施 措施之一是将二个接地系 统互相连接 使计算机主机和程控交换机形成等电位连接 措 施之二是在电源则加装雷电保护器 型号为 16dt 措施之三 是加装光电隔离器 型号为 rs232 ttl 该隔离器采用了高速 光电隔离技术 内置 15kv 静电保护器 可有效地预防地不平衡 引起的串口损坏和高压雷电电涌产生的静电击穿 图示如下 4 3 改进的结果和启示 上述系统在改进后 近四年来 经过许多次的雷电冲击考验 原有的故障一次也没有发生 这说明 该系统故障原因的分析 和采取的措施是正确的 建筑物智能化系统在防雷击电涌方面 的能力有了可靠的保证 经过该实例 我们可以看到 现有的建筑物智能化系统在防雷 击电涌方面 对比最新的理论和规范存在着一些问题 在实际 中也确实存在着各种各