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[图文]发射台计算机控制系统的防雷措施
 
慧聪网   2005年3月28日14时30分   信息来源:《世界广播电视》    

雷电对计算机的破坏机理

  我们知道,在计算机通信设备中,接口电路芯片的抗脉冲能力是很差的。因为这些芯片都是由CMOS电路构成的,CMOS电路的耐压极限电压均在几十伏,因而极易遭受强感应雷袭击而损坏。另外,CMOS半导体集成模块的工作电压较低,一般在5~10V,因而耐压也比较低,很难承受±5V的电压波动,过压、过流保护能力极其脆弱。美国的研究表明,当磁场强度超过0.07高斯时,无屏蔽的计算机会出现暂时性失效或误动作;当磁场强度超过2.4高斯时,会致使集成电路永久性损坏。那么雷电等过电压是通过哪些渠道侵入计算机及其弱电系统呢?下面做一分析:

  (1)直击雷经闪接器(如避雷针/带)直接入地,导致地网电位上升,该高电压由设备接地线引入电子设备而造成电子设备地电位反击;

  (2)雷电流沿引下线入地时,在引下线周围产生磁场,引下线周围各种金属管(线)感应而产生过电压,该过电压由接地线侵入电子设备;

  (3)进出大楼或机房的电源线或通信线楼外部分,受直击雷而加载的雷电压及过电流经线路窜入,入侵电子设备。

梧桐山发射基地避雷系统

  在梧桐山整个发射基地都建有地网,主机房大楼主钢筋的上端与发射塔上的接闪器连通,下端与地网连接,中间与各层均压网或环形均压带连接,对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接,具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。这样就形成了一个法拉第笼式接地系统。通过测试,接地电阻小于0.4W,完全符合避雷要求。但为什么每次雷击的时候计算机监控系统仍然会受到侵害呢?由于弱电监控系统处于室内,根据以上分析,显然不是直击雷而是感应雷造成的,由于地网电压瞬间升高而导致雷电压反击。一般情况下,最容易引雷电的就是电源系统,因为它的内阻极低,而电源系统又承担对各种电子设备供电的工作,因而就有很多电源布线。由于梧桐山发射基地计算机控制系统的信号线是与电源线路布在一起的,由此形成了二次雷电感应,致使弱电设备受损(图2)。

  针对这一问题,我们提出了以下解决方案:

  (1)电源线防雷。根据电源防雷的三级防护原则,在电源线路原有浪涌抑制器的基础上,在计算机终端的电源上增加电源防雷器,防止雷电通过电源线路对计算机造成破坏。

  (2)信号线防雷。有三个方面:(a)信号线和电源线分开布线并加套金属屏蔽管,金属屏蔽管尽可能多点接地;(b)信号线采用带有屏蔽层的线缆;(c)信号接口使用抗雷击能力强的接头。

  我们目前采用的是RS-232接口。为提高端口的抗雷击能力,可以将RS-232接口串接RS-232至RS-485的转换器。由于多了一层转换隔离,提高了抗雷击能力。如图3所示。

  另外,还可以采用RS-232至RS-485接口的无源多模光纤转换器。由于线路距离不是太长,重新布放光缆也较容易。由于采用了光纤技术,可以避免由于不同节点地电位不同而引起设备烧毁和强电磁感应、高电压引起的干扰。

  如图4所示,它不但解决了电磁干扰、地环干扰和雷电破坏的难题,避免了回路电压、浪涌、感应雷电、静电、热拔插损伤设备,而且大大提高了数据通信的可靠性和稳定性。

  除此以外,我们还在RS-232接口的两端加上信号防雷器,对通信接口进行多重保护。信号防雷器可以将侵入信号线路上的雷电脉冲泄放掉,防止了雷电波的侵入,保护了设备和人身安全。

  综上所述,雷电对计算机等电子设备造成的损害途径是多方面的,采取有效的防雷措施,是保证电子设备稳定可靠运行的重要前提。(全文完)

 
 
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