|
外殼端口儀器儀表的外殼端口保護不僅僅是建筑物外殼，也應當包括某個設備的外殼或者某套系統的外殼，比如說機柜、計算機室等。按照IEC1312—1《雷電電磁脈沖的防護
》第一部分（一般原則）的適用范圍為：建筑物內或建筑物頂部儀器儀表系統有效的雷電防護系統的設計、安裝、檢查、維護。其保護方法主要有三種：接地、屏蔽及等電位連接。
1.1接地；IEC1024—1已經闡述了建筑物防雷接地的方法，主要通過建筑物地下網狀接地系統達到要求。儀器儀表系統防雷時還要求對相鄰兩建筑物之間通過的電力線，通信電纜均必須與建筑物接地系統連接起來（不能形成回路），以利用多條并行路徑減少電纜中的電流。
儀器儀表系統的接地更應當注意系統的安全性和防止其它系統干擾。一般來說工作狀態(tài)下儀器儀表系統接地不能直接和防雷地線相連，否則將有雜散電流進入儀器儀表系統引起信號干擾。正確的連接方式應當在地下將兩個不同地網，通過放電器低壓避雷器連接，使其在雷擊狀態(tài)下自動連通。
1.2屏蔽；從理論上考慮，屏蔽對儀器儀表外殼防雷是非常有效的。但從經濟合理角度來看，還是應當從設備元器件抗擾度及對屏蔽效能的要求來選擇不同的屏蔽方法。線路屏蔽，即在儀器儀表系統中采用屏蔽電纜已被廣泛應用。但對于設備或系統的屏蔽需要視具體情況而定。IEC提出了采用建筑物鋼筋連到金屬框架的措施舉例。IEC1312—2作了如下描述：建筑物內部儀器儀表系統的主要電磁干擾源是由一次閃擊是的幾個雷擊的瞬時電流造成的瞬態(tài)磁場。如果包含儀器儀表系統的建筑物或房間，用大空間屏蔽，通常在這樣的措施下瞬時電場被減少到一個足夠低的值。
1.3等電位接連；等電位連接的目的是減小儀器儀表之間和儀器儀表與金屬部件之間的電位差。在防雷區(qū)的界面處的等電位連接要考慮建筑物內的儀器儀表系統，在那些對雷電電磁脈沖效應要求最小的地方，等電位連接帶最好采用金屬板，并多次與建筑物的鋼筋連接或連接在其它屏蔽物的構件上。對于儀器儀表系統的外露導電物應建立等位連接網，原則上一個電位連接網不需要直接連在大地，但實際上所有等電位連接網都有通大地的連接。
2.2信號線端口信號線端口保護現在已經在已有許多類型的較為成熟的保護器件，比如儀器儀表信號網絡不同接口保護器、天饋線保護器、終端設備的保安單元等。在保護器選擇時除了保護器本身的性能外，應該注意保護設備的傳輸速率、插入衰耗限值、駐波比、工作電壓、工作電流等相關指標，如果在同一系統（或網絡）使用多級保護還應該考慮相互配合問題。值得提出的是，當前由于商業(yè)因素，在同一網絡中有過多使用保護器的傾向，其反而帶來降低速率、增大衰耗、傳輸失真、信息丟失等問題。因此筆者認為對某一網絡的信號端口保護應在網絡信號進出的交界面處安裝合適的保護器即可。
在信號端口竄入的瞬態(tài)電流最容易損壞信號交換或轉換單元及過程控制計算機，如主板、并行口、信號接口卡等。事實上瞬態(tài)電流或浪涌可能通過不同途徑被引入到信號傳輸網絡中，IEEE802—3以太網標準中列出了四種可能對網絡造成威脅的情況：
①局域網絡元件和供電回路或受電影響的電路發(fā)生直接接觸。
②局域網電纜和元件上的靜電效果。
③高能量瞬態(tài)電流同局域網絡系統耦合（由網絡電纜附近的電纜引入）。
④彼此相連的網絡元件的地線電壓間有細小差別（例如兩幢不同建筑的安全地線電壓就有可能略有不同）。以數據通信線為例，在RS—232的串、并行口的標準中，用于泄放高能浪涌和故障電流的地線同數據信號的返回路徑共享一條線路，而小至幾十伏的瞬態(tài)電壓都有可能通過這些串、并行口而毀壞計算機及打印機等設備，信號傳輸線也能直接將戶外電源線上的瞬態(tài)浪涌傳導進來，而信號接口能夠傳導由閃電和靜電泄漏引起的浪涌電壓。
用戶應當對數據線保護器慎重選擇，有些保護器雖然起到了“分流”作用，但常常是將硅雪崩二極管（SAD）接在被保護線路和保護器外殼之間，測試表明SAD的鉗位性能很好，但它電涌分流能力有限。同時壓敏電阻（MOV）也不能在數據線保護器上使用。先進的過程控制系統的信號接口防雷保護裝置（無論是RS—232串等通信接口還是計算機同軸網絡適配器接口）目前均采用瞬態(tài)過電壓半導體放電管，其沖擊殘壓參數指標很重要。有條件能夠采取多級保護設計電路效果更佳。天饋線保護器基本采用波導分流原理，其中發(fā)射功率400W，額定測試放電電流（8/20μs）5kA，傳輸頻率＜2.5GHz，插入損耗＜0.8dB,響應時間＜100ns。
2.3電源端口原則上采用多級SPD做電源保護，但信息系統的電源保護由于其敏感性必須采用較低的殘壓值的保護器件，且此殘壓應當低于需要保護設備的耐壓能力。同時還必須考慮到電磁干擾對儀器儀表系統的影響，因此帶過濾波的分流設計應當更加理想。所以對于儀器儀表系統電源保護特別注意的兩點是：前兩級采用通流容量大的保護器，在儀器儀表終端處則采用殘壓較低的保護器。最后一級的保護器中最好有濾波電路。對儀器儀表系統電源端口安裝SPD時應注意以下問題：
①多級SPD應當考慮能量配合、時間配合、距離配合。如果配合不當的話，效果將適得其反。
②連接防雷保護器的引線應當盡量粗和短。
③全保護時盡可能將所有連接線捆扎在一起。
|
