正确实现等电位是雷电防护成功的基本保证.doc

正的确现等电位是雷电防护成功的基本保证——浅谈计算机信息系统雷电防护失败的因素之一作者：中国科学院 全宇辰近年来，在防雷界始终大谈特谈等电位问题，好象“等电位”是一种非常时髦的词汇，但细听来确让我十分非常费解笔者深感问题的锋利和担忧在参与雷电防护工作及雷电防护研究近，直接和间接完毕大小万余个防雷项目自感有成功的经验和失败的教训，有必要向各位朋友报告一下，敬请批驳指教一、 等电位的基本概念：1．等电位的基本概念：一根金属导体，如果导体中电流对于零，则导线两个端点的电位相等如果导体中电流不等于零，则两点间存在电位差[Uab=Iab×Rab+Lab×dI/dt，其中，Iab为导线电流，Rab为导线电阻，Lab为导线电感，dI/dt为时间对电流的变化量，则Uab为两点间电位差]2．等电位的严谨定义：IEC1024规定：为实现雷击保护－电位均衡应采用均压等电位导体或过电压保护器将处在被保护空间中的外部避雷装置、建筑物的钢筋架、安装的设备、多种导电体，供电及通讯设备连接在一起二、 等电位的基本目的：1．人身防护：在机房内，将配电保护地线、防雷接地、直流逻辑地线、静电地线、屏蔽地线、大楼主钢筋接地、地板支架、金属管道、金属门窗、设备外壳、机房内人能接触的一切与大地有直接联系的金属物体通通实现电气连接，减少地线及金属物体之间的电位差，避免雷击引起机房内部金属物体之间的电位差，最大限度的保护机房内部人员的人身安全。

2．设备防护：一种人乘电梯，人与电梯是等电位关系，不管电梯运营到哪个楼层，人与电梯都是相对等电位如果说，电梯是防雷器，则人是用电器，它们同步上、同步下，永远保持等电位的关系设备与防雷系统必须保持绝对的等电位关系，才干保证防雷工作的成功，这是原则问题三、 等电位与等电位连接：等电位的完毕是靠等电位连接来实现的，在操作时常常浮现许多问题，其中有许多具体操作方式可以导致雷电防护的失败讲一种真实的故事：广东某机房安装电源防雷器件，采用某进口电源防雷器件，安装2个月后，在一次雷暴中，将计算机设备所有击毁，而防雷器件安然无恙，这是为什么？如图所示：雷电袭击电源线雷电袭击电源线电源防雷器件计算机设备UPS电源计算机设备UPS电源电源防雷器件aCeIfdb均压等电位铜带大地其中，a点和b点之间通过导线连接到均压等电位铜带，c点和d点之间通过导线连接到均压等电位铜带，e点和f点之间通过导线连接到均压等电位铜带由于b、d、f均连接在均压等电位铜带上，则：Ub=Ud=Uf，由于Icd=0，Ief=0，则：Uc=Ud，Ue=Uf现场的防雷器件安装在墙壁上，故ab之间线长度大概1米，防雷器件在8/20 μS雷电电磁脉冲感应过电压的额定通流容量为40KA。

一旦雷击发生，防雷器件开始工作，假设防雷器件所有将雷电吸取，将雷电高压转变成电流形式入地，电流假设为额定通流容量即：40KA，则ab线路上的电位差Uab=Iab×Rab[假设Rab=0]+Lab×dI/dt=1米×1μH×40KA/8μS=5KV[假设每米电缆线长度电感按照1μH计算]，即：Uab电位差可以达到5KV，由于Ub=Ud=Uf，此时Uab电位所有传递给UPS电源和计算机设备[并联电路电压到处相等原理]，机房设备损坏在讲一种真实的故事：内蒙古某盟委机要局机房安装了电源防雷器件，安装一年后，在一次雷暴中，将计算机设备击毁，而防雷器件安然无恙，这是为什么？如图所示：雷电袭击电力线 市 a电 I进 入 b配电柜 C d计算机机房设备电源防雷器件电源防雷器件并联在配电柜的电源进线与地排上，其中a到b和c到d是防雷器件的安装连线防雷器件在8/20 μS雷电电磁脉冲感应过电压的额定通流容量为40KA，且此时的最大残存电压为1400V，a到d是防雷器件的安装连线，总长为0.5米。

一旦雷击发生，防雷器件开始工作，假设防雷器件所有将雷电吸取，将雷电高压转变成电流形式入地，电流假设为额定通流容量即：40KA，则ad线路上的电位差Uad=Iad×Rad[假设Rad=0]+UC[UC为防雷器件的残存电压1400V]+Lad×dI/dt=0.5米×1μH×40KA/8μS+1400V=3900V[假设每米电缆线长度电感按照1μH计算]，即：Uad电位差可以达到3900V，此时Uad电位所有传递给计算机设备[并联电路电压到处相等原理]，导致机房设备损坏如何对的解决上述问题呢？早在国标和IEC原则中有过明确的论述，但是由于任何原则在开始执行时还没有操作性很强的注解资料，许多问题要靠实践中摸索和总结2．因地制宜的解决等电位问题：雷电袭击电源线雷电袭击电源线电源防雷器件计算机设备UPS电源计算机设备UPS电源电源防雷器件aCeIb均压等电位铜带大地如果我们变化一下接线方式，实行绝对的等电位连接，就可以有效的避免雷电防护失败将a点和b点重叠即防雷器件火线[或零线]接点，将c点和d点重叠即防雷器件地线接点，那么，不管雷击大小，在防雷器件线长上不会产生电位烧毁计算机设备这是最抱负的等电位防雷保护系统安装措施。

雷电袭击电力线 市 电 进 入 配电柜 I计算机机房设备电源防雷器件如果我们变化一下接线方式，实行绝对的等电位连接，就可以有效的避免雷电防护失败将a点为一种基本接地点，即防雷器件接地点从a点水平接到c点和e点[设备外壳接点点]，再从a点竖直接到b点[接大地]那么，不管雷击大小，在ab线上产生的电位不能影响到后续的计算机设备这也是最抱负的等电位防雷保护系统安装措施由防雷系统连接处实行后续负载等电位连接，发现防雷器件到地的电位差再高，防护系统与被防护系统开始做电梯，不管雷电有多大，只要不烧毁防雷器件，则永远不也许烧毁计算机设备，这就是等电位的防护精髓四、 实现等电位防护时存在的误区：1．单一的实行等电位不能替代雷电防护：有个单位没有安装防雷器件，但按照国标实行了非常正规的等电位及等电位连接一种雨季过去了，等电位连接有效的保护了机房内人身安全，但机房内计算机设备遭受了多次雷击，设备直接损失较大这是由于等电位是建立在雷电防护的基本上，不能考虑一种因素而忽视了另一种因素，这一点十分重要。

这个单位由于地理状况十分复杂[半山区]，第一次雷击时关掉了总电源开关，即火线开关，成果也雷电高压从零线与大地间侵入机房烧毁设备，第二次雷击时即关掉了总电源开关[三联火线开关]，又关掉了分路开关[火线与零线的双联开关]，成果也因雷电产生的地电位高压反击到机房的UPS设备，与UPS内部电池电压之间产生了电位差，烧毁了UPS电源和UPS供电的其他设备事实阐明雷电防护是一种系统工程，不是简朴的堆砌这一点同样十分重要2．等电位与地线的关系：我们在位于高山、海岛上的军事阵地上实行雷电防护工程，许多阵地上只有石头没有土，主线无法做地线那么我们把地钎砸在岩石缝内，许多接地电阻不小于100欧姆，但是我们严谨的根据国标和IEC原则，实行等电位防护，达到了雷电防护的目的安装在阵地的雷电防护系统至今已经运营了数年，效果良好结论：地线是为设备提供人身安全保障和设备运营的基本环境，与雷电防护成功与否无关雷电防护的成败重要是等电位问题3．等电位的相对性与绝对性：等电位可以是一种大楼的系统建立等电位，也可以是一种局部建立等电位即可以机房内减少人员的雷电安全隐患，又可以是一种防护与被防护的雷电安全隐患问题要实现真正的等电位是十分困难的。

在学习原则的同步一定要因地制宜，不能简朴的机械等电位我们在实行北京市[常营]看守所监控机房雷电防护时，发现监控主机视频信号接受机的外壳与配电保护地线之间有2V的电位差，我们开始机械的等电位[拧在一起]，发现监控主机的视频信号忽然消失，如果发现这种状况，绝对不能机械等电位，只有通过SPD进行瞬态等电位同样，部分厂家生产的卫星接受系统和GPS系统，设备地线在与配电保护地线之间有2V的电位差时，也不能机械等电位，也要实行瞬态等电位结论：认真学习雷电防护原则，同步，还要学习被保护设备的有关技术资料只有认真学习之后，再实行雷电防护工作，才干减少和杜绝不必要的失误4．及时修正工程安装时的错误：如果通过学习发既有的工程安装时欠推敲，也许存在事故隐患，那么一定不要顾及自己的面子，赶紧改正错误，一定要为顾客着想说句心里话：如果你有一种防雷工程失败，那么就意味着你将退出这个地区的防雷市场五、 结束语：防雷工程波及到方方面面的工作，但归根结底是等电位问题要真正做好等电位工作，第一必须认真学习雷电防护原则第二必须要消化被被保护设备的技术资料第三要因地制宜的实行雷电防护等电位问题第四要认真总结自己和她人的经验。