变电站通信机房防雷方案

　　概述
　　
　　变电站通信系统主要分通信电源、光传输设备、接入设备、无线通信设备、环境检测、监控系统、网路设备等。由通信设备承载企业的核心业务，重要性较高，一般根据TIA942标准的Tier4和Tier3标准建设，可靠性要求99.999％以上，以保证大部分异常故障和正常维护情况下正常工作，核心业务不受影响。
　　
　　当变电站机房所在的建筑物附近出现雷雨云时，雷电通过数据中心机房内建筑物顶部的接闪器等泄放雷电流时，也会在内部的计算机及其它设备的电源和网络系统中产生感应雷电流，导致设备的损坏。
　　
　　雷电的表现形式主要有两种：
　　
　　一种是直击雷，是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。直击雷威力巨大，雷电压可达几万伏至几百万伏，瞬间电流可达十几万安，在雷电通路上，物体会被高温烧伤甚至融化。通常在建筑物顶部安装避雷针或避雷网等来防直击雷。
　　
　　另一种是感应雷，是指当直击雷发生以后，带电云层迅速消失，而地面上某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物因电磁感应而产生高电压以致发生闪击的现象。
　　
　　当今社会电子计算机技术、微波通信技术日益发展，各类电子设备大量应用，雷击电感应到附近的导体中形成过电压，可高达几千伏，对微电子设备的危害极大。LEMP（雷电电磁脉冲）的主要侵入通道有电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统，造成电子设备失效或*性损坏。因此，雷击电磁脉冲的防护是在入侵通道上将雷电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是采用隔离、等位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器（SPD）安装在微电子设备的外连线路中，地线按共同接地原则接入系统的地线，才不至于造成地位反击。只要设计合理、安装合格，电涌保护器就能有效的防御雷电。
　　
　　雷电干扰的入侵路径：
　　
　　常见的雷电干扰的入侵途径及原因
　　
　　·当建筑物本身受雷电直击时，和建筑物连接的金属导体包括建筑物钢筋与地极之间产生瞬时电位差，构成摧毁电子设备之冲击过电压。并且经下引线流过的大量电流，亦产生磁场冲击波。
　　
　　·当远端的导线因雷电而产生感应电压会由远端经导线传导过来。
　　
　　·当云层间放电时，强大的电磁冲击会在邻近的地上金属导线感应出冲击电压，并且磁场冲击会漫延到地上的建筑物。
　　
　　·另外，内部操作过电压，如变压器的空载，电机的启动，开关的开启等，也能引起强大的脉冲冲击电流通过线缆引入，破坏电子设备。
　　
　　由感应雷引起的事故约占雷害事故的80%至90%。针对感应雷的破坏途径，我们可采取接地、分流、屏蔽、均压等电位等方法进行有效的防护，以保证人身和设备的安全。
　　
　　因此机房内部通过电源、网络和通讯线路相连接的自动化、计算机系统设备期望通过较为传统的方法即安装避雷针以及前端强电避雷设备避免感应雷击的事故是不可能的，其作用是不充分的。只有针对感应雷击损坏设备的特性，采用防范感应雷击的解决方法，才能避免雷电对设备的侵袭。
　　
　　由于感应雷产生的途径有许多种，在距离带电雷雨云较近所有的金属回路中均会产生破坏性的可能，只是有些的雷电过电压较小，不会对设备产生明显的破坏力而已，但过电压的存在对设备的长期使用的寿命必然产生影响，因此感应雷防范的难度远大于直击雷的防范，而且所需要投入的费用也高于直击雷的防护。
　　
　　因此作为机房全面的防护方案，必须充分考虑其设备遭受感应雷侵袭并发生事故的可能性，根据感应雷的特性，加以专项的防护，才能做到充分的防护。
　　
　　从可能引雷的三条途径：电源系统、网络系统和通讯线路。针对计算机网络设备和通讯的特性、需要的防雷等级程度，选用性价比合适的防雷产品，做到以合理的价格达到充分的防护。确保设备对直击雷和感应雷以及线路操作过电压的全面防护。
　　
　　欲使设备得到很好的保护，首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度作出客观的估计，因它与出现过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电压能力、保护水平和接地等有关；防雷工作应作为一项系统工程来考虑，强调全面防护（包括建筑物、传输线路、设备和接地等），综合治理，且要做到科学、可靠、实用和经济。针对感应雷瞬时能量较大的特点，根据IEC标准对能量逐级吸收的理论，及防护区间量级分类的原则，需要做多级防护。
　　
　　采用避雷针、避雷带和避雷网等可防止和减少雷电对建筑物、人身和居室造成的危害。但已有大量事实证明：在安装了这些避雷装置的室内，计算机设备、通讯网络及微电子器件在雷击时，却仍然会遭受不同程度的损害。对此，科学家通过进一步的分析，已经找到了其中的原因所在。
　　
　　直接击中建筑物的雷电称之为“直击雷”。避雷针等装置可将“直击雷”产生的高电压、强电流迅速引入大地，消除雷击的影响，从而起到保护设施的作用。然而，雷击放电时在空中会产生强大的电磁场，使周围的金属导体因“电磁感应”而带上很高的电压，另一方面雷击入地点在瞬间会产生“地电位反击”，电位迅速抬高，影响其它接地设备的安全。这些由雷电引起的感应现象称为“感应雷”，同样具有强烈的破坏作用。
　　
　　虽然在避雷针的保护范围内，物体可免遭直接雷击，但“感应雷”可在电力、通信、网络、卫星天线及有线电视等线缆上产生高压感应和电流“浪涌”，并通过导线引入配电间、机房、办公室和住宅等，使电源、通讯及电子设备不可避免地受到损害。因此，防止这些现代社会的雷害显得十分紧迫和必要