www.hj8828.com浅析建筑物防雷保护设计

四、机房空调的雷电防护

由供电电源线路入侵;高压电力线路遭直击雷袭击后,经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备;另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测,低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV,完全可以击坏各种电气设备,尤其是电子信息设备。

(1)从2中的讨论可知,UPS电源的市电输入端口是滤波单元,一般包括MEI滤波器与RFI滤波器,而根据雷电流的频谱特点,其90%以上的能量集中于1MHz以下,直流成分占60%以上。当雷电来临,UPS位于电源线路的最前端,首当其中受到攻击。

综上分析,没有安装防雷器件的机房空调,可以说是没有防雷功能,只能对市电网过电压或很小的杂散电流起到电源净化和保护的作用。当雷击来临时,它本身首先被击坏;内装防雷器件的机房空调,也不能完善地保护其自身,并达到保护其它设备的电源免遭雷电侵害;从架空电源线和信号线上侵入的直击雷过电压和感应雷过电压,是造成智能型机房空调损害的主要原因。因此,加强对机房空调的雷电防护措施是十分必要的,同时也具有重要的现实意义

由建筑物内计算机通信等信息线路入侵;可分为三种情况:

如一台安装在海南某单位的UPS电源,自安装后运行半年均很正常,但是在遇到一次雷击以后,UPS就频繁出现在开机运行一段时间后,莫名奇妙地出现从逆变器供电自动转换到交流旁路电源供电的故障。

当今的机房空调已在大量引进微处理器监控技术的基础上发展成为一种智能化机房空调.同时,为更好地适应网络环境的要求,机房空调的智能网络功能正向以简单网路管理协议为标准的广域管理结构发展。这样,微电子设备在机房空调上的应用愈来愈广泛。

随着现代社会的发展,建筑物的规模不断扩大,其内各种电气设备的使用日趋增多,尤其是计算机网络信息技术的普及,建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生,所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。

UPS电源的主要工作过程是滤波整流逆变,另外还包括许多辅助的单元,如:充电器及蓄电池、微处理器、通信接口等。由于UPS电源是安装在设备与市电之间的,可以滤除电网中的电磁干扰,因此,给人造成一种假象,UPS电源可以阻挡包括雷电在内的所有的电磁脉冲的侵入,事实上并非如此。

1、要将外部防雷措施和内部防雷措施统筹兼顾,全面规划,切实做好接地和等电位连接。完善设备所在建筑物外部防雷系统,按照国标《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94(2000年版)),安装接闪器,引下线以及防雷接地网等设施。做好机房接地,根据国标《电子计算机房设计规范》(GB50174-1993),交流工作地、直流工作地、安全保护地、防雷接地宜共用一组接地装置,其接地电阻按其中最小值要求确定;如果必须分设接地,则必须于两地之间加装等电位共地联结器。

一类防雷建筑物

从雷电灾害损失事例类型来看,90%以上涉及电脑网络及通讯系统,而且基本上都有UPS电源。所以一定要对UPS电源及其监控系统的雷电防护引起足够的重视。

3、智能化的机房空调中,信号接口或远程控制用通信线接口,有的没有装浪涌电路,有的仅装有小功率的浪涌抑制电路,均无法防止感应雷击,因此其信号或通信线接口也成为雷电波侵入的主要渠道。

现在,我们根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定的各类防雷建筑物的雷击电流值进行电涌保护器的最大放电电流的选择。

(2)现在不少UPS增加了避雷功能,其原理是在UPS的输入端增加一个MOV避雷模块,有些部分进口名牌UPS及几家国内著名UPS生产厂家在其UPS内部,根据国际IEC801-5的标准加装了避雷模块,抑制吸收电源供电线路输入端的雷电电压及电流的强浪涌,其冲击电流为20KA,冲击电压为6kV,波形为8/20。然而统计资料表明,直击雷电在一般低压架空线路产生的过压幅值高达100kV,电信线路高达40~60kV。感应雷电过压幅值在无屏蔽架空线上最高标准达20kV,无屏蔽地下电缆可达10kV,如果没有按照规范设计的完整的防雷体系,即是这样的UPS也无法保护用电设备不受雷电侵害的。

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地电位反击电压通过接地体入侵;雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地,在接地体附近放射型的电位分布,若有连接电子设备的其他接地体靠近时,即产生高压地电位反击,入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地,在附近空间产生强大的电磁场变化,会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压,因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机,反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱,通常在100伏以下,因此必须建立多层次的计算机防雷系统,层层防护,确保计算机特别是计算机网络系统的安全。

关于雷电对于微电子设备的危害早已为工程技术人员所熟悉。对于微电子设备来讲,危害最大的是雷电电磁脉冲,它无孔不入,隐含杀机。根据我们对有关事故的统计表明,70%以上的雷击事故是从电源线侵入的,而UPS电源不能阻挡雷电流的侵入。

机房空调是强电与弱电相结合的精密电子设备,其构成中除大功率的电力元件外,还包括CPU板、逻辑控制板、整流器控制板、逆变器控制板等微电子控制部件。机房空调微电子控制部件的主要元器件是各种集成电路(IC),而IC对电磁环境的要求较高,当IC处于幅度为0.3GS(高斯)的电磁脉冲环境下,会使机器发生误动作,电磁脉冲幅度为0.75GS时,IC元件会出现假性损坏,幅度为2.4GS时,IC元件将出现不可逆永久性损坏。对于微电子设备来讲,危害最大的是雷电电磁脉冲,它无孔不入,隐含杀机。

由此可见,对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容;设计的合理与否,对电气设备的安全使用与运行有着至关重要的作用。

1、雷电对于UPS电源的危害

2、机房空调的类型及其特点

②雷云对地面放电时,在线路上感应出上千伏的过电压,击坏与线路相连的电器设备,通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播,涉及面广,危害范围大。