摘要：当建筑物遭受雷击时,会产生远远大于电子设备耐压值的过电压,如果接地系统设计不合理或老化,会导致建筑物内信息网络系统等设备损毁。如果相邻建筑物防雷接地系统之间没有采取防雷击地电位反击措施,还会导致临近建筑物内的设备损坏。该文对工作中遇到的实际案例进行系统分析,通过工程实践,提出一些解决问题的方法,供大家参考。
关键词：信息网络系统；防雷电；地电位反击；工程实践
中图分类号：TM77文献标识码：A文章编号：1672-3791(2015)08(c)-0063-02
1地电位反击的概念
建(构)筑物遭受雷击时,雷电流经接闪器、引下线、接地体以及与它相连接的金属导体等泄流入地,在这些导体上产生非常高的瞬时电压,就会与周围距离较近却没有连接的金属物体、设备、线路等之间产生巨大的电位差,由这个电位差引起的电击就是地电位反击。这种反击不仅损坏电气设备,也可能造成人体伤害或火灾爆炸事故。
2地电位反击的类型及危害
2.1独立接地系统间的地电位反击及危害
防雷接地系统(装置)在泄放雷电流时会发生地电位抬升,如果与其他接地系统(装置)之间距离较近(一般要求大于20m,计算方法见GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》4.2.1第5条),它们之间就会发生击穿放电,由于两者之间接地电阻值不同,就会形成电位差而发生反击,从而危及连接在这些接地系统上的设备安全。
2.2地电位对电器设备的反击及危害
建筑物在遭受直击雷击时,雷电流将沿建筑物防雷系统的引下线通过接地体散流入地,在此过程中,会产生暂态过电压,如果一个建筑物内的各种接地不共用一个接地系统时,相互之间会产生很高的过电压而产生反击,导致设备损坏甚至系统瘫痪。
3工程实践案例
2009年,一次强对流天气过后,接到某商业银行反应,该单位办公楼遭到雷击,附近的营业大厅信息网络系统计算机等设备遭到雷击损坏,要求提供技术支持。另据介绍,自该单位新建办公楼建成3年以来,营业大厅已遭到两次雷击,造成设备不同程度受损,但位于办公楼二楼的数据中心机房设备却没有发生雷击损毁情况。
3.1现场勘察情况
经现场测量,办公楼高度26m,为独栋建筑,数据中心机房位于二楼。营业大厅楼高度11m,也为独栋建筑,大厅位于一楼临街面。两栋楼之间相距13m。现场查看显示,外部防雷方面,两栋楼屋面防直击雷装置完好,办公楼屋面接闪杆(避雷针)有接闪痕迹。内部防雷方面,两栋楼供电线路和信号线路都安装了电涌保护器(避雷器)且工作状态正常。办公楼二楼数据中心机房机房和营业大厅没有等电位连接装置。现场检测办公楼接地电阻3.8Ω,符合规范要求。营业大厅接地电阻9Ω,符合防直击雷要求,但大于信息网络系统≤4Ω的接地电阻要求。
3.2事故原因分析
现场检测数据表明,两栋楼的接地系统为相互分开的独立地网。查阅设计、施工资料得知,两个接地系统之间的间隔距离为9m。分析认为,由于两栋楼的电源、信号线路都安装了防感应雷电涌保护器(避雷器)且运行正常,可以排除雷电电磁脉冲沿供电线路和信号线路入侵的可能。从事故情况来看,办公楼遭到直击雷击后,位于二楼的数据中心机房设备完好无损,但没有遭到直击雷击的营业大厅楼设备却遭到损坏,由此可以判断,事故是由于办公楼接地系统与营业大厅楼接地系统之间发生了地电位反击,从而导致营业大厅设备损坏。
3.3解决方案
通过勘察分析,应将办公楼和营业大厅的两个独立接地系统(地网)采取等电位连接。等电位连接是指将具有相同对地电位的各个可导电部分做电气连接(EB),《建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2010)》的定义是设备和装置外露可导电的电位基本相等的电气连接。
3.3.1接地系统间的等电位连接措施
经现场测量计算,办公楼和营业大厅楼两个接地系统(地网)之间的距离小于防地电位反击的安全距离,需要在两者之间采取等电位连接。等电位连接方法主要有两种。一是采用金属导体(线)直接做电气连接。二是用等电位连接器连接,等电位连接器的作用是保证正常工作状态下两个接地系统(地网)不连通,没有相互干扰,当一个接地系统遭受雷击时等电位连接器便瞬时导通,使两个地网形成等电位,有效消除地电位反击。考虑到办公楼和营业大厅同属计算机信息网络系统,不存在系统干扰,故不采用等电位连接器连接,只需用金属导体对两个接地系统(地网)做不少于2处的物理连接。施工时采用60×6mm扁钢在两个接地系统(地网)间作4处水平方向连接,并增加垂直接地体,各连接点采取焊接,并做防锈蚀处理。这样两个独立接地系统(地网)就成为一个联合接地系统(地网),营业大厅的设备接地电阻也达到了≤4Ω,符合规范要求。
3.3.2金属管线的等电位连接措施
将所有出入办公楼和营业大厅楼的金属管道、通信线缆和供电线路(穿金属管)在进出建筑物时做接地处理,与接地系统可靠连接。
3.3.3机房等电位连接措施
办公楼二楼数据中心机房和营业大厅安装等电位连接排,将信息网络系统的交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地、防静电接地等其他设备的接地汇集在等电位连接排上,通过等电位连接排与接地系统(地网)可靠连接。
4结语
在实际工作中,信息网络系统遭受雷击的情况比较常见,原因多种多样。其中雷电地电位反击对信息网络、通信、电力等系统的危害极大,也有其特殊性。主要表现在接地系统(装置)为隐蔽工程,不能直观观察其安装位置、敷设形式等相关参数,在分析事故原因时往往会产生误判。本案例通过现场勘察、实地检测(测量)及查阅相关资料等方式进行综合分析,查找到了雷击事故原因并提出应对方案,采取了上述措施后,到目前为止没有接到该单位遭受雷击的报告。
参考文献
[1]GB580057—2010,建筑物防雷设计规范[S].中国建设出版社，2010.
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[5]肖稳安,李霞,马忠安,等.雷电与防护专业知识问答[M].气象出版社,2015.
作者：周文辉 单位：四川省阿坝州气象局
