摘要：分析讨论浪涌保护器（SPD）的接线长度与接线方式，闭合电气环路处理，公共地网中防雷与防工频故障电流干扰等问题，提出处理这些问题的方法，以雷电入侵计算机通信网络造成损坏的问题为重点，详细分析讨论雷电瞬变空间电磁场入侵途径及造成损坏的直接原因，阐述了降低瞬态互感电动势的思路及有效的措施，必须合理布线，恰当屏蔽，正确接地。关键词：接线长度；接线方式；总流零线；瞬变电磁场；瞬态过电压；闭合环路中图分类号：TN895：TM862文献标识码：B文章编号：1009-5373（2001）03-0048-06
在防雷接地中存在着3个普通而不为人们注意（SPD选用和安装标准草案）也作了相应规定，即但又重要的问题，即合理选择浪涌保护器的接线长度及接线方式，妥善处理闭合环路和使防雷与防工频故障电流干扰的兼容并蓄。本文分析讨论这3个问题，力图引起防雷工作者对这些问题的足够重视。
一、浪涌保护器接线长度及接线方式的合理选择
标定工程有限公司提供的下面一组数据是对浪涌保护器（SPD）在相同试验条件下两种不同接线长度与接线方式进行试验而测得的（表1）。从数据可知：
表1 标定公司的试验数据
接线长度被保护设备SPD上电压接线电压
m 布线情况端压v vv
2散开布线230060017002捆扎12006001100
散开布线810600210
捆扎63060030
1.接线上的电压VL 与接线长度成正比
SPD接线长度为2m时，线上压降为1700V，接线长度为0.25m时，电压为210V，接线长度与线上的电压的关系，后者与前者之比都同为1/8。这是由于接线上的电压是自感电压，即VL=-L ddit ，VL∝ L，而自感量L是与接线长度成正比的，即接线上的自感电压随接线长度的增长按比例增高。因而加于被保护设备的电压也就越高。
正鉴于此，很多公司对其SPD产品的接线长度都作明确的规定，如“雷电通”规定了电源SPD接线不得超过0.25m，信号线不长于1m。LEC364-5-534SPD连线全长，不宜超过0.5m，显然，规定接线长度标准的用意，就在于限制接线上的自感电压，而使被保护设备上承受的浪涌电压尽量低。
2. 采取特殊连接技术可以有效地降低接线上的自感电压2m捆扎接线较相同长度的散开接线，其接线上的电压由1700V减到1100V，减少了600V；0.25m的，由散开接线上的电压210V减到捆扎接线时的30V，减少了180V，且SPD为捆扎接线时的端电压630V与SPD残压800V相近，可见SPD捆扎接线较相同长度的散开接线上的电压小许多。
从图1可以看出捆扎接线上感应电感之所以较小，是因为感应电流流过平行紧扎的进、出2条线时会产生2个等量反向的磁场，按右手定则可知，两线间中部磁场则相互抵消，故感应电压大大减小。由此则产生了凯文接线法和多组引线并接法（接线较长时），借以提高保护效果。
图1SPD接线平行紧扎磁场分布加于设备的电压E，为SPD之残压Vp 与接线上电压VL 之和，即E = Vp+ VL
以上两点，即所谓高压浪涌具有的高频特性。若防雷工程实施中未充分注意到这一高频特性，SPD未采取高频连线短直特殊的连线技术，被保护设备上就将加上E=Vp+ VL，电压在810V～2300V，甚至更高。可见。SPD安装方法不仅影响到SPD的效能，而更为重要的是还危及到被保护设备的安全。为此，SPD的接线长度须按规定要求选取，接线方法尽可能采用进出线紧扎或凯文等方式。当因条件限制，接线较长时也须使之越短越好，并采用多组引线并接紧扎方法，因为多组引线并接紧扎，其电感电流将均分于各组引线上，故所产生的磁场强度将随之减弱到一组紧扎的1/（n为引线并接紧扎组数n-理论值）。
二、闭合环路问题的妥善处理
雷电闪击时，将在空间产生强大瞬变电磁场，处于邻近的如图2所示，矩形开口环路上，将以互感耦合形式在闭合环路开口处（ab）产生如下式的瞬态
冲击过电压：E=-Mddit。
M =µ0·l·lnl + D
2π D
则E=0.2×10-6·l·lnl+ DD·ddit ［1］
式中µ0 为空气导磁率，µ0=4π×10-7（H/M），M为互感系数，其他参数如图2所示。
图2 雷电闪击附近开口环路示意图
1. 油罐内金属环路的无间缝处理将D=500m，l=10m，di=104kA，dt=2.5µs代入（1）式，即E=0.2×10-6·l·lnl + DD·ddit =0.2×10-6·l·ln 500+10 · 1040005002.5×10-6 =1.6（kV）这就是震惊全国的某油库爆炸的诱因［1］。式中：D=500m是距油罐500m以外发生的雷电闪击；l=10m为非金属油罐内金属10m×10m接触不良（开口），等效矩形环路之边长；di=104kA是当时测得的3次落地雷中最大一次雷电峰值电流；dt= 2.5 µs，雷电前沿时间取值。可见，当导体环路有接触不良情况那怕仅有1mm间隙时，也会产生电火花而引爆燃油挥发气体。因此，必须严禁金属环路有间隙和接触不良情况出现。当然，改非金属油罐为全金属油罐势在必行。但值得一提的是，全金属油罐的罐盖与罐体在开启和盖上时，难免不出现间隙或接触不良情况。为此，必须将罐盖与罐体作可靠的电气软连接，以禁绝电火花出现。
2. 机房接地母线的闭合处理
如果将图2中开口环路当作机房接地母排，在其开口（ab）处通过2条接地线引到相邻通信设备上，那么，发生雷击时两设备间则会出现瞬态过电压，而可能导致两设备同时损坏。因此，应尽量将接地母排作成闭合环路。这样不但使接地母排阻抗成倍减小，而且更有利于通信设备的“就近”接地，亦使地线母排更趋等位均压。不仅如此，雷电通过传导和互感方式耦合到闭合电气接地环路内，并以瞬态过电流形式将一部分能量消耗掉，从而减少楼层间接地环路电位差；减轻雷电对接地总汇集排产生的影响；减弱同轴电缆引雷到其它导体上的感应。
3. 计算机通信网络闭合环路面积的压缩处理
有人对计算机雷击损坏情况作过抽样调查，发现计算机局域通信网络遭受雷击损坏最为严重，其中以同轴网络适配卡损坏数量最多，接口适配卡如RS232居其次。抽样调查的结论是，雷电瞬变空间［2］电磁场是造成其局域通信网络损坏的重要因素。雷电瞬变空间电磁场要造成损坏，亦如前面所述，必以闭合电气环路为依托，并以互感耦合形式产生浪涌电量（瞬态过电压、瞬态过电流）实现，显然，通信网络中构成的闭合电气环路是雷电瞬变空间电磁场的入侵途径，在闭合环路内产生的电浪涌是造成损坏的直接原因。弄清这两点，对于针对性地采取措施，进行通信网络的防雷综合治理有重要意义。下面仅就此对雷电损坏最多的同轴网络适配卡和接口卡的损坏情况进行分析讨论。[本文共有 3 页，当前是第 1 页] <<上一页 下一页>>
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