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防雷防护技术及其考虑事项

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　　许多不同的防护技术都可以用来减低雷电对电子系统的威胁。但和所有的可靠性措施一样，其潜在的性能效果是需要通过长时间的观察来评估的，而无法即时做出列表式的选择。
　　第五章将详细介绍瞬态过电压防护装置的使用。虽然最好是在系统的方案设计阶段就结合考虑防护装置的配置，但在既有的设备上再增加安装也并不是十分困难的。
　　BS6651：1992介绍了许多能将强烈的瞬态过电压减至最低的各种措施，非常适用于各种新设备。这些措施是：
　　·加强建筑物防雷系统。
　　·接地和屏蔽接地。
　　·合理选择设备摆放位置。
　　·合理选择电缆走线路径和电缆屏蔽。
　　·采用光缆。
　　加强建筑防雷
　　考虑到电子设备的工作需要，加强建筑防雷是十分必要和肯定有益的(关于建筑物防雷的原理和实践方面详细介绍可参阅Furse公司的《查阅手册》)。
　　减少感应电压
　　在第一章我们已经知道雷电流具有优先流经最外层接地导体入地的特性，因此，采取在建筑物的外层增加接地导体的做法。可以加强该建筑物的防雷性能。建筑物的外层接地导体愈多，其内部的电磁场就愈小，瞬态过电压侵入干扰电子设备的可能性也就愈小。
　　这就是说，对于内部装有重要的电子设备的建筑物，可以采取在其外部另外增设接地导体的做法来增加防护。
　　对露天设备进行防护
　　许多系统都会有安装于室外或建筑物顶部的一些设备，最常见的室外设备例子有：
　　·天线。
　　·测试传感器。
　　·空调器的部分设备。
　　·有线电视设备。
　　·楼顶大钟。
　　此类似露天设备，不仅会受到感应雷引起的瞬态过电压的威胁，还受到直击雷的打击。
　　应尽可能地防护直击雷的侵害;比如，确保室外设备处于保护区域内，而且与防雷系统有有效的屏蔽连接。图31显示了有线电视的摄象机置于由建筑防雷装置提供的45o保护区。
　　应尽可能地防护直击雷的侵害;比如，确保室外设备处于保护区域内，而且与防雷系统有有效的屏蔽连接。图31显示了有线电视的摄象机置于由建筑防雷装置提供的45°保护区。
　　为确保所有露天设备得到保护，在建筑防雷系统方案中可能需要在建筑物顶部增加避雷针(网栅)防护措施。
　　为确保所有露天设备得到保护，在建筑防雷系统方案中可能需要在建筑物顶部增加避雷针(网栅)防护措施。
　　空调系统的露天部分，其金属外壳最好与建筑物顶部的避雷网栅连接。
　　避雷针的设计应保证它能承受直击雷的打击，并且不宜能采用鞭状天线类的引针。
　　暴露的电线路应与金属管道做屏蔽连接，或选择结构能提供适当的屏蔽保护的路径走线。对于金属塔，其内部应使用L弯型槽钢。
　　附着于金属塔电缆应在塔的内部(而不是外面)走线，以防止直击电流的侵入。
　　关于无线电塔将在第八章“问题与解答”中讨论;该章节还讨论了下述的接地与连接以及瞬态过电压防护装置的运用等问题。
　　图1 安装于避雷针(左)或与楼顶 水平的金属导体(右)形成的45°保护区内的闭路电视摄象机
　　

　　接地与连接
　　Furse公司的《查阅手册》和BS6651标准的第16、17款给出了接地的基本原则，本文则进一步补充了关于接地的改善、等电位区域的实现、确保电子设备不会因地电位不一致而产生阻抗耦合瞬态干扰等内容的引导。
　　所有的引入部件(水管和气管、电力和数据电缆)都应该连接至一个单独的地参考点上，这个等电位连接带可以是电源地、金属板、内部的环形导体或外墙内部的局部导体环;无论它是什么类型，这个等电位屏蔽连接带还应与接地系统的接地极连接。
　　所有的金属管和电力、数据电缆最好集中在一处引入和引出，并且将它们或它们的金属外层集中连接在一个点上后再与总的地线端子连接，这样可减少建筑物内的雷电流。
　　如果电力或数据电缆需要在建筑物之间穿越的话，则它们的接地系统应该相互连接，以使所有设备有一个共同的地参考点。最好能将建筑物间的地线进行大量的并行互连，这样可以大大地减少连接建筑物间的电缆中的(雷)电流，这种做法可通过金属网格式地线系统来实现。
　　建筑物之间的电力和数据电缆还应采用金属管、金属线槽、沟等类似的设施进行防护，而且这些金属管、槽还应与网格地线系统进行屏蔽连接，两端部应与电缆的公共引入引出点的总地线端子再次连接。
　　

　　图2： 引入部分的屏蔽连接
　　设备摆放位置的选择
　　电子设备的摆放位置不能靠近大电流和受到感应瞬态过电压威胁的地方。
　　·设备不能摆放在建筑物的顶层，该处太靠近楼顶的避雷针和建筑防雷系统的导体网。
　　·同样，设备的摆放位置也不能太靠近建筑物的外墙，尤其是外墙的拐角处，因为雷电流将优先流经该处。
　　·设备的摆放位置不能太靠近诸如天线、烟囱等高大建筑物，因为由于雷电的吸引性，这些高大建筑物往往成为雷电泄入大地优先选择的路径，而巨大的雷电流会形成非常强的干扰电磁场。
　　当建筑物具有相当于屏蔽间的理想效果(金属墙和顶都有效地屏蔽连接)时，设备的摆放问题可以不考虑。