通信接口避雷器

通信接口避雷器考虑的主要因素如下：·线路上可能感应的浪涌形式（例如波形、时间参数和最大峰值）；·接口电路模拟雷电冲击击穿电压临界指标；·保护对象在正常工作状态下的数据信号电平；·保护装置在模拟雷电冲击下的残压参数指标；·保护装置的耐冲击能力；·系统的工作频率；·保护对象的接口方式；·工作电压。电源避雷器关键参数：Ⅰ．最大放电电流Imax：使用8/20μs波冲击避雷器一次，能承受的最大放电电流。可根据当地的雷暴强度Ng（或年均雷暴日Td）以及环境因素作适当选择。Ⅱ．最大持续耐压Uc（rms）：指避雷器在此电压值下能连续工作而不影响其作为避雷器的参数。Uc与保护电压Up成非线性正比。Ⅲ．残压Ur和保护电压Up：残压Ur：指在额定放电电流In下的残压值。保护电压Up：保护电压Up与Uc电压和Ur有关，UrUp，保护电压的选择与被保护设备的耐压值有关。根据氧化锌压敏电阻特性，当选用的压敏电阻的Uc值高时，其Up和Ur也会相应提高，如在放电电流为10kA（8/20μs）时：Uc=275VUr（10kA，8/20μs）≤1200VUc=385VUr（10kA，8/20μs）≤1600VUc=440VUr（10kA，8/20μs）≤1800V3.电源防雷器的分类：Ⅰ．按放电电流区分：耐受10/350μs波产品：该波形是模拟直击雷波形，波形能量大，目前有空气间隙型和压敏电阻型产品。如易龙公司的EPP100型。耐受8/20μs波产品：该波形是模拟感应雷波形，是目前使用较多的波形。常见放电电流参数有100kA，80kA，65kA，40kA，20kA等，使用氧化锌压敏电阻。如易龙公司的EPP100/EPP80/EPP65/EPP50/EPP40/EPP30/EPP20型。雷电防护基本原理雷电及其它强干扰对通信系统的致损及由此引起的后里是严重的，雷电防护将成为必需。雷电由高能的低频成份与极具渗透性的高频成份组成。其主要通过两种形式，一种是通过金属管线或地线直接传导雷电致损设备；一种是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备。绝大部分雷损由这种感应而引起。对于电子信息设备而言，危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，通过以下三个通道所产生的瞬态浪涌。金属管线通道，如自来水管、电源线、天馈线、信号线、航空障碍灯引线等产生的浪涌；地线通道，地电们反击；空间通道，电磁小组的辐射能量。其中金属管线通道的浪涌和地线通道的地电位反击是电子信息系统致损的主要原因，它的最见的致损形式是在电力线上引起的雷损，所以需作为防扩的重点。由于雷电无孔不入地侵袭电子信息系统，雷电防护将是个系统工程。雷电防护的中心内容是泄放和均衡。1.泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放，并且应符合层次性原则，即尽可能多、尽可能远地将多余能量在引入通信系统之前泄放入地；层次性就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。防雷保护区又称电磁兼容分区，是按人、物和信息系统对雷电及雷电电磁脉冲的感受强度不同把环境分成几个区域：LPZOA区，本区内的各物体都可能遭到直接雷击，因此各特体都可能导走全部雷电流，本区内电磁场没有衰减。LPZOB区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，但本区电磁场没有衰减。LPZ1区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流往各导体的电流比LPZOB区进一步减少，电磁场衰减和效果取决于整体的屏蔽措施。后续的防雷区（LPZ2区等）如果需要进一步减小所导引的电流和电磁场，就应引入后续防雷区，应按照需要保护的系统所要求的环境区选择且续防雷区的要求条件。保护区序号越高，预期的干扰能量和干扰电压越低。在现代雷电防护技术中，防雷区的设置具有重要意义，它可以指导我们进行屏蔽、接地、等电们连接等技术措施的实施。2.均衡就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器（防雷器）组成一个电位补偿系统，在瞬态现象存在的极短时间里，这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立起一个等电位，这些导电部件也包括有源导线。通过这个完备的电位补偿系统，可以在极短时间内形成一个等电位区域，这个区域相对于远处可能存在数十千伏的电位差。重要的是在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不存在显著的电位差。3.雷电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护，由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。随着银行系统现代化、信息化建设的不断发展，电子设备被广泛应用于金融网络的运行系统中。这些大量精密电子设备的使用及联网，使安装在弱电系统中的设备，经受着电源质量不良（如电源谐波放大、开关电磁脉冲）、直击雷、感应雷、工业操作瞬间过电压、零电位飘移等浪涌和过电压的侵袭，造成网络运行中断、甚至设备永久性损坏，由此而带来了巨大的直接经济损失，间接损失更是无法估量。因此，银行系统电子设备雷电过电压及电磁干扰防护，是保护通信线路、设备及人身安全的重要技术手段，是确保通信线路、设备正常运行必不可缺少的技术环节，是银行系统金融电子化建设及运行管理工作的重要组成部分。1、雷击损坏原因的分析银行系统的雷击案例大部分是由感应雷击及地电位反击而引起的。对于室外的入户线路，电源线和信号线均存在遭感应雷击的可能，虽然采取了埋地、穿管屏蔽、接地等措施，但也只能导走大部分雷电流，并不能将芯线上的感应雷电流导走，就是这部分芯线上的感应雷电流造成了设备的损坏。对于内部传输线路，当建筑物本身或附近落雷后，周围会形成强大的磁场，这些强磁场会对各种传输线路形成感应过电压或耦合过电压，从而造成损坏。对本身屏蔽及抗干扰能力较差的设备，强磁场可直接对内部芯片造成干扰甚至损坏。据研究当磁场强度Bm≥0．07×10－4T时，无屏蔽的计算机会发生暂时性失效或误动作；当Bm≥2．4×10－4T时，计算机元件会发生永久性损坏。而雷电电流周围出现的瞬变电磁场强度往往超过2．4×10－4T。另外当建筑物本身或附近落雷后，地网电位升高，从而形成“反击”，造成损害。2、等电位联结措施等电位联结技术是现代防雷技术的核心内容，现行国标及IEC标准都是围绕此项内容展开的，SPD（电涌保护器）也是一种等电位联结器件。等电位联结技术应采取共用接地系统。等电位连接主要由以下三部分组成：一是建（构）筑物（群）外部的等电位连接措施。即外部与之相连的各建（构）筑物之间的等电位；二是建筑物内部的等电位措施。即建筑物本身的钢筋结构、金属门窗、室内的水管、采暖管、机房的金属屏蔽层、金属隔断、静电地板的金属支架等均应与等电位母排或接地基准平面进行电气联结；三是设备的等电位连接措施。即设备本身的金属外壳直接与等电位母排或接地基准平面进行电气联结，设备的各种传输线路通过SPD与外壳实现等电位连接。另外关于银行信息中心机房内的等电位连接措施应设计为M型等电位连接。M型等电位联结一方面可以使各设备工作地线最短，消除高频干扰，满足设备正常工作要求；另一方面又不会出现低频（工频）杂散电流的干扰，尤其是在雷击情况下能使各设备处在真正的等电位状态下而避免损坏。3、屏蔽措施IEC/TC-81（国际电工委员会第81防雷小组）的技术定义将系统防雷工作总结为：DBSE技术-即分流（Dividing）、均压（bonding）、屏蔽（Shielding）、接地（Earthing）四项技术加之有效的防护设备的综合。屏蔽措施是系统防雷工程中一项必不可少的工作，是减少雷电电磁干扰的基本措施。屏蔽措施主要有以下三点：一是建筑物本身的屏蔽措施。即法拉第笼式的金属屏蔽结构，必要时应对机房增加屏蔽措施，如加装高密度铜网和高密度钢网，并做好门、窗的屏蔽措施；二是传输线路的屏蔽措施。即各种传输线，包括外部传输线路和内部传输线路，均应穿金属管进行布线，即使机房内静电地板下的传输线路也应如此。传输线路应远离外墙特别是建筑物的主钢筋，传输管线的两端应可靠接地；三是设备的屏蔽。即设备本身应具备一定的屏蔽措施，设备的金属外壳应可靠接地。4、电涌保护器（SPD）的安装4.1供电线路的SPD防护银行系统中心机房动力电一般采用从配电房引出的2路专线供电，进入机房后设置了专用配电柜。配电柜内一路供机房内UPS用电，另一路供机房精密空调用电。分行电源SPD应按三级保护的要求进行设计：第一级在配电房低压母线侧安装每相通流量为50KA的10/350us波形SPD，如DEHNportMaxi；第二级在机房专用配电柜输入总线上安装每相通流量为60KA的8/20us波形的SPD，如DEHNguard385；第三级在UPS输入端和精密空调的供电端安装每相通流量为20KA的8/20us波形的SPD，如DEHNguard275。对于下属网点营业部，可按两级保护要求进行设计：第一级在机房专用配电柜输入总线上安装通流量为100KA的8/80us复合测试波形的SPD，如DEHNVGA280；第二级在UPS输入端安装每相标称通流为20KA的8/20us波形的SPD，如DEHNguard275。由于二、三级SPD均属限压型且处于同一房间，设备安装时应保证它们之间大于5米的规定。4.2信号线路的SPD防护4.2.1对于进入信息中心机房内的所有电话外线，应在配线架上安装一级初保护避雷器。4.2.2X.25、DDN、ISDN等电话专线，应在进入调制解调器前串接电话专线SPD，作为二级细保护。4.2.3计算机网络系统的小型机、服务器、网络交换机、路由器、等设备，除线路的传输过程中应做好屏蔽与接地措施外，应在网络接口处需安装信号SPD。4.2.4选择安装信号SPD时，必须了解网络的拓朴结构，网络的传输速率，选用的传输介质等内容。4.2.5对于采用光缆传输的信号线，不需加装SPD，但光缆的金属外皮、金属加强筋应在进入光端机前可靠接地。5.补充说明5.1关于信息系统接地系统关于弱电设备接地的问题，主要经历了独立接地、联合接地、共用接地三个阶段的讨论，同时，对接地电阻值的要求也很苛刻，银行系统信息中心接地电阻一般要求小于1欧姆。IEC标准及我国现行国标已经明确要求采用共用接地系统，完善等电位联结措施，而对接地电阻值的大小已经淡化。以前银行系统信息中心普遍要求采用独立地网，这种劳民伤财的做法也应该废除了。5.2关于SPD的安装大部分的防雷工程公司特别注意对SPD的选取，其实再好的防雷设备也需要优良的工程来保障。许多国内外知名的防雷产品安装上去后，设备照样遭雷击，笔者发现主要是安装SPD时的线路布设不合理或者是接线太长。国标要求接至等电位联结板的接地导线要短而直，长度一般不应大于0.5m。同时，为避免不必要的感应回路，SPD与被保护设备之间应采用无回路或小回路方式安装，输入、输出线严格分开布设。关于SPD的安装希望能够得到重视。