雷電對弱電設備的干擾與防護

0 引言
隨著科技的不斷發展，人類已步入信息社會，計算機網絡技術的普及使辦公大樓、寫字樓、醫院、銀行、賓館等建筑離不開綜合布線系統。配置綜合布線系統，猶如為建筑物建立了一個高速、大容量的信息傳送平臺，為建筑智能化提供了快速的信息通道。計算機、程控交換機、 CATV等微電子設備日益增多，而微電子器件承受雷電電磁脈沖能力較差，因此，雷害事故不斷發生。我國每年因雷擊破壞建筑物內計算機網絡系統的事件時有發生，造成的損失是非常巨大的。因此綜合布線系統的防雷設計就顯得尤其重要。
雷電入侵電器設備的形式有兩種：直擊雷和感應雷。雷電直接擊中線路并經過電器設備入地的雷擊過電流稱為直擊雷；由雷閃電流產生的強大電磁場變化與導體感應出的過電壓、過電流形成的雷擊稱為感應雷。
目前，在建筑物防雷系統設計上，執行國家標準GB50057-94《建筑物防雷設計規范》，將由避雷網(帶)、避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎的鋼筋網與鋼屋架，屋面板鋼筋等構成一個整體，避雷網通過全部立柱基礎的鋼筋作為接地體，將強大的雷電流人大地。計算機系統安置在建筑物內，受建筑物防雷系統保護，直擊雷擊中計算機網絡系統的可能性非常小，計算機設備抗直擊雷能力很低，防護設備非常昂貴，通常不必安裝防護直擊雷的設備，而計算機網絡必須防感應雷和雷電浪涌電壓。

1 干擾途徑與耦合機制
產生干擾必須具備三個條件：干擾源、干擾通道、易受干擾設備。
干擾源分為內部和外部。內部主要是裝置原理和產品質量等。外部主要由使用條件和環境因素決定。
干擾通道有傳導耦合、公共阻抗耦合和電磁耦合三種。
由于設備采用敏感元件的選用和結構布局等不盡合理，造成本身抗干擾能力差。對干擾加以抑制，降低其幅度，減少其影響力，這是在外部環境采取措施加以改善。
1)干擾途徑
感應雷可由靜電感應產生，也可由電磁感應產生，形成感應雷電壓的機率很高，對建筑物內的弱電設備威脅巨大，計算機網絡系統及電話程控交換機的防雷工作重點是防止感應雷入侵。入侵計算機網絡系統的雷電過電壓過電流主要有以下三個途徑：
(1)由交流電220V電源供電線路入侵
計算機系統的電源由電力線路輸入室內，電力線路可能遭受直擊雷和感應雷。直擊雷擊中高壓電力線路，經過變壓器耦合到220V低壓，入侵計算機供電設備；另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應雷過電壓。在220V電源線上出現的雷電過電壓平均可達10 000V，對計算機網絡系統可造成毀滅性打擊。電源干擾復雜性中眾多原因之一就是包含著很多可變因素，電源干擾以“共模”或“差模”方式存在。 “共模”干擾是指電源線與大地或中性線與大地之間的電位差。 “差模”干擾存在于電源相線與中性線之間。對三相電源來講，還存在于相線與相線之間。電源干擾復雜性中的第二個原因是干擾情況可以從持續周期很短暫的尖峰干擾到全失電之間的變化。電源干擾的類型見表1。

電源干擾進入設備的途徑；一是電磁耦合；二是電容耦合：三是直接進入。