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电子设备防浪涌要求及其措施

来源:机房360 作者:mopper 更新时间:2010/11/2 16:16:37

摘要:电子设备在设计过程中,己经采用了许多保护器件,如快速熔断器、压敏电阻、空气开关、继电保护器件等,每种保护器件都有特有的动态响应时间(如空气开关、继电保护器件的动态响应时间在2叨ms左右),而每种电子设备也有其保护响应时间,因而流过电子设备浪涌的瞬态时间应该大于电子设备的动态响应时间,避免保护器件来不及响应而使浪涌通过电子设备。

  1.电子设备防浪涌要求
  
  (1)耐压要求
  
  当瞬问电压超过电子设备的绝缘耐压值时,其安全性能会降低,甚至被毁。因而电子设备的瞬问过电压应该小于其绝缘耐压值,正常的工作电压应小于保护电压。
  
  (2)过流保护要求
  
  电子设备的过流能力一般设计为额定电流的1.5~2倍,以此为标准选择电子元器件。如额定电流为0.22A的计算机其最大过流能力约为0.45A,当电流大于该值时,电子设备所选用的电子元器件将被烧毁而无法正常工作,因而应该保证到达电子设备的瞬间过电流小于其额定电流的1.5~2倍。
  
  (3)动态响应时间的要求
  
  电子设备在设计过程中,己经采用了许多保护器件,如快速熔断器、压敏电阻、空气开关、继电保护器件等,每种保护器件都有特有的动态响应时间(如空气开关、继电保护器件的动态响应时间在2叨ms左右),而每种电子设备也有其保护响应时间,因而流过电子设备浪涌的瞬态时间应该大于电子设备的动态响应时间,避免保护器件来不及响应而使浪涌通过电子设备。
  
  电子设备在安装时,应做到良好接地,否则雷电所产生的浪涌能量不能有效地对地泄放而击毁器件。接地线在瞬间遭受的浪涌以电感方式存在,其典型值为1μH/M,接地线上的压降为U1=Lxdι/dτ对于1.5m长的接地线L≈1.5μH雷电在瞬间(如100μs)产生的几百安培(500A)浪涌脉冲,其dι/dτ=5xlOA/s,此时接地线上的压降U1=L×di/dt=1.5xlOx5xlO=7.5V,设备将承受5OOAx7.5V=3750W的浪涌能量,该能量将可能损伤或毁坏大部分电子设备。因此,对电子设备作可靠的接地保护,能使到达电子设备外壳的电压较小,起到安全保护的作用。但仅作接地保护是远远不够的,还必须加装浪涌保护装置。因外界侵入的浪涌能量将首先通过电子设备再对地泄放,这样流经电子设备的浪涌电流基本不变,其能量有可能很大,电子设备仍有可能被损坏;因此接地保护对于电子设备而言只能是一种辅助性保护。
  
  2.系统防浪涌措施
  
  根据IEC61312标准,弱电设备应设置多级防雷保护措施,一般为三级配置。由于雷电流主要由首次雷击电流和后续雷击电流所组成,因此,雷电过电压的保护必须同时考虑到如何抑制(或分流)首次雷击电流和后续雷击电流。在采取多级保护措施的同时,还必须考虑各级之间的能量配合和解裸措施。弱电系统的防雷可采用两种措施,即外部防雷和内部防雷。外部防雷可将绝大部分雷电流直接引入地下泄放;内部防雷可阻塞沿电源或信号线所引入的雷电波。这两道防线,互相配合,各尽其职,缺一不可。
  
  (1)外部防雷与接地
  
  外部防雷主要指建筑物的防雷,一般是防护直击雷,它是防雷技术革新的主要组成部分,其技术措施可分接闪器(避雷针、避雷带、避雷网等金属接闪器)、引下线、接地体和法拉第笼等。接地电阻应符合相关标准,一般为4Ω。对某些设备制造厂商有特殊接地要求,将工作地与其他类型的接地分开以避免电磁干扰和零电位升高。但当有雷电对地泄放时,高电压将通过直流地反击设备。因此对于这种情况宜在防雷地和工作地之间加装地电位均衡器,避免反击现象。
  
  (2)内部防雷
  
  内部防雷系统主要是对建筑物内易受过电压破坏的设备加装过压保护装置,在设备受到过电压侵袭时,保护装置能快速动作泄放能量,从而保护设备免受损坏。内部防雷分为电源防雷和信号防雷。
  
  ①电源防雷系统。电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源线路对计算机及相关设备造成危害。为避免高电压经过防雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁防雷器后继续毁坏后续设备,以及防止线缆遭受二次感应,依照有关防雷工程试行草案,应采取分级保护、逐级泄流的原则:一是在建筑物电源的总进线处安装放电电流较大的一级电源防雷器;二是在重要楼层或重要设备电源的进线处加装二级或三级电源防雷器。为了确保遭受雷击时,高电压首先经过一级电源防雷器,然后再经过二级电源防雷器,一级电源防雷器和二级电源防雷器之间的距离要大于10~15m,如果两者间距不够,可采用带线圈的防雷箱,这样可以避免二级电源防雷器首先遭受雷击而损坏。
  
  ②信号防雷系统。由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量,因此要求网络通信设备能够承受较高能量的瞬时冲击,而目前大部分设备由于电子元器件的高度集成化而使耐过电压、耐过电流水平下降,必须在网络通信接口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行。
  
  对于信号系统,应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定,精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。

    责任编辑:handsome

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