办公大楼静电感应的防护

　　[摘要]静电感应是感应雷击的一种形式，也是引起灾害最多最大的一种形式。而办公大楼静电感应的防护应因势利导，方能事半功倍。
　　[关键词]静电感应、制高点。
　　
　　
　　引言
　　静电感应是感应雷击的一种表达形式。隐形雷击是雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用，所以称它为感应雷击。它悄悄的发生，不易察觉，但后果严重，需引起足够的重视。在实际的工作中，我们发现，在感应雷击引起的雷击灾害中，静电感应是最主要的一种，不仅出现的频率高，而且引起的灾害也更多更大。尤其是目前越来越多的智能化办公大楼，住宅楼更是如此。
　　1、静电感应的成因及分布特点
　　1.1静电感应的成因
　　静电感应是在雷云电场和雷击先导通道电场的作用下，在其辐射范围内的线路或网络上形成的一种感应束缚电荷的屯集现象。由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用，使建筑物上的金属物件，如管道、钢筋、电线、反应装置等感应出与雷雨云电荷相反的电荷，造成放电所引起，感应雷击主要破坏电子设备。而且，随着雷云电场的加强或先导通道电场的加强和临近，感应的电荷量也会加大。而一旦出现雷云电场或先导通道电场的剧变，如云内闪击或云—地闪击，而屯集于线路上的感应电荷也会因瞬间失去部分束缚力而转化为自由电荷，并以电流的形式向大地或远端泄放，这就是静电感应雷击。
　　静电荷累积到一定程度，会与接地体之间产生火花放电。如果此时火花间隙中存在着的可燃物与空气的混合比达到爆炸极限浓度，且电火花能量达到并超过可燃物的最小点火能量时，该电火花就会成为爆炸性混合物的引燃源。静电荷会越积越多，当电位差达到一定程度时，就会发生放电现象，产生电火花，引起易燃易爆物质燃烧爆炸
　　1.2静电感应的分布特点
　　根据静电感应的成因，我们不难知道，在大楼内部的各种线路和网络上的感应电荷都会向线路和网络的制高点处屯集，换句话说，感应电荷会集中于位置最高的区段上，这是由于静电荷的趋表效应和源电场总位于大楼上方所致。
　　感应雷可由静电感应产生，也可由电磁感应产生，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内的弱电设备威胁巨大，计算机网络系统及电话程控交换机的防雷工作重点是防止感应雷入侵。对于建筑物中电子设备群体来说，引入感应雷的通道主要有6条：1、建筑物中一切电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线都是建筑物的进雷通道；2、出入建筑物中各种电源线路及建筑物内部“长”距离信号线路；3、具有公共接地的建筑物中的一切金属管道，在直接雷电流流经其上时，其周围产生的磁场涡流在金属表面感应出来的雷电冲击波；4、雷电放电时，在金属表面感应出来的雷电冲击波；5、直接雷击落雷点建筑物的雷电高位冲击；6、直接雷击落雷点建筑物的雷电反冲电流。这种电流可通过相邻建筑物的接地线路进入其电子设备，使电子设备的机壳和机芯之间产生放电现象而损坏。
　　2、静电电感应的防护
　　2.1传统防护的误区
　　目前，人们在办公大楼内的各种各样的线路和网络上都加装有浪涌保护器，但许多情况下浪涌保护器没能发挥应有的作用，这是由于保护器的设计不合理，位置不合适所致。比如在大楼的电源线路上的保护器，人们通常是在所谓的界面处设置，如配电室、楼房进线处、机房、设备端等，但是，这些地方通常并不是整个系统的制高点，因而也不是静电感应电荷的屯集处。而一旦感应电荷泄放，一方面无形中延长了感应电荷的运行距离和时间，延长了过电压在线路上存在的时间，而且，由于沿线的阻挠、感抚、容抚作用也推高了过电压的峰值；另一方面，也使感应电荷有更多的机会选择其它入地通道（如保护地、零线地等）向大地泄放。同时，还可以形成由于其它通道分流而降低了到达保护器的电压值而使浪涌保护器不启动而形成虚设。
　　2.2静电感应的保护
　　为了防止静电感应产生的高电压，应将办公楼建筑物内的金属设备、金属管道、金属构架、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮以及突出层面的放散管、风管等金属物件与防雷电感应的接地装置相连。屋面结构钢筋应绑扎或焊接成闭合回路。根据办公楼的不同屋顶，应采取相应的防止静电感应的措施：对于金属屋顶，应将屋顶妥善接地；对于钢筋混凝土屋顶，应将屋面钢筋焊成边长5-12m的网络，练成通路并予以接地；对于非金属屋顶，宜在屋顶上加装边长5-12m的金属网格，并予以接地。
　　了解了静电感应的成因及分布特点，对静电感应的保护就十分明确。在一个大楼内，无论是什么线路，都应选择在整个系统或网络的制高点处设置浪通保护器，而且接地也应以就近为原则，而直接与避雷带连通为最佳选择。
　　浪涌保护器是通过泄放雷电流、限制浪涌电压来保护电子设备，是电子设备防雷的主要手段，也是内部防雷保护的主要措施，从而成为综合防雷体系中的重要组成部分。浪涌保护器并联在被保护设备两端，通过泄放浪涌电流、限制浪涌电压来保护电子设备。泄放雷电流、限制浪涌电压这两个作用都是由其非线性元件完成的。
　　对于自动化控制系统的所需浪涌保护应在系统设计中进行综合考虑，针对自动化控制装置的特性，应用于该系统的浪涌保护器基本上可以分为三级，对于自动化控制系统的供电设备来说，需要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护器。数据通信和测控技术的接口电路，比各终端的供电系统电路显然要灵敏得多，所以必须对数据接口电路进行细保护。
　　在被保护电路正常工作，瞬态浪涌未到来以前，此元件呈现极高的电阻，对被保护电路没有影响；而当瞬态浪涌到来时，此元件迅速转变为很低的电阻，将浪涌电流旁路，并将被保护设备两端的电压限制在较低的水平。到浪涌结束，该非线性元件又迅速、自动地恢复为极高电阻。安装浪涌保护器一定要根据要保护的设备的实际情况，什么供电方式、有哪类的信号线，还有自身环境的雷电强度情况选择。对于既有电源、又有信号线的设备切不能只安装电源避雷器或信号避雷器。静电感应周界阻挡报警系统从本质上有别于传统的微波、红外对射、振动电缆、泄漏电缆及高压电网等周界报警系统，具有性能稳定、安装适应性强、性价比高等多项优点。
　　有时，线路过于复杂庞大，找不到制高点，则可以通过人为拉一条线，把其位置抬升到最高，也是一种可行的选择。
　　2.3感应雷击防雷器
　　感应雷击的防护主要使用感应雷击防雷器。避雷器并联在被保护设备或设施上，正常时处在不通的状态。出现雷击过电压时，击穿放电，切断过电压，发挥保护作用。过电压终止后，避雷器迅速恢复不通状态，恢复正常工作。避雷器主要用来保护电力设备和电力线路，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。
　　从我们对多次遭受雷击的通信网络系统进行的现场勘测发现：大多数受到雷击损坏的计算机网络所在建筑物屋顶中央多装有铁塔或避雷针，建筑物为框架结构，铁塔基座、避雷针、避雷带与建筑物主框架钢筋相连，并通过建筑物主钢筋作为避雷引下线。由此看来，建筑物本身防雷状况良好的同时，并不能保证建筑物内部电子设备不受影响。因此，当前电子设备受到雷电袭击的主要途径是：电源线路、信号线路被感应雷电而产生瞬态过电压，进而损坏设备。最佳的解决方法是在上述设备前端安装防雷器，雷电压达到其设备端子的残压一般可控制在800V以下，使电子设备处于不被雷电损坏的范围之内。
　　
　　3、结论
　　从本质上讲，本文提出的静电感应的防护方法是一种因势利导的方法。它不仅仅适用于办公大楼等，也适用于其它场合。包括在高压输电线路上，也十分利于采取这种方法。因为在输电线路上的感应雷击，也以静电感应为主，而高压输电线路的结构与分布，也十分方便采用这种因势利导的防护手段，它甚至可以把输电线上所有的感应电荷全部转送到避雷线上而使输电线路，从此免遭静电感应的困扰。
　　参考文献
　　[1]《电磁场与电磁波》杨显清
　　[2]《电力系统过电压》解广润
　　[3]《电磁兼容原理与设计》马宏达

《办公大楼静电感应的防护》

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