漏电保护器作为机房电源防雷存在的安全隐患-职称论文发表

分类：推荐论文 时间：2011-06-12 15:04 关注：(1)

 漏电保护器作为机房电源防雷存在的安全隐患

梁丹1 易达仁2 杨德荣3

摘 要：本文对信息机房安装漏电保护器免遭雷击这一误区，从漏电保护器的设计和作用、雷电流的特性和漏电保护器动作时间等特性和因素，结合漏电保护器的工作原理，综合分析信息机房用漏电保护器作为电源线路防雷措施存在的安全隐患，提出安全有效的雷电防护措施，确保安全避免危害。

关键词：信息机房 漏电保护器 雷电防护 电源避雷器

引言

随着社会的发展和信息时代的需要，计算机通信系统成为生活中不可缺少的一个组成部分，大量先进的以大规模或超大规模集成电路为基础的信息设备广泛地进入我们的生活，各行各业对计算机信息的依赖程度越来越高，为了人身安全与设备安全，漏电保护器作为一项有效的电气安全技术装置已经被广泛使用，并起到了举足轻重的作用。但在实际工作中，发现人们对漏电保护器在信息机房网络防雷作用认识普遍存在着误区，夸大了漏电保护器对防护雷电的作用，认为在信息机房的电源进线处安装漏电保护器，当有雷击过电流漏电保护器会自动跳闸，从而不用安装电源避雷器就能保护机房设备免遭雷击，通过对漏电保护器在信息机房防雷存在的安全隐患进行综合分析，提出安全有效的雷电保护措施，确保安全避免危害。

1 漏电保护器简介

漏电保护器俗称漏电开关，全称漏电电流动作保护器，主要是用来在设备发生漏电故障时，对有致命危险的人身触电进行保护。漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等)、执行元件(主开关) 以及试验元件等几个部分。

2 漏电保护器的工作原理

图1 是三相四线制供电系统的漏电保护器工作原理示意图。TA 为零序电流互感器, GF 为主开关, TL 为主开关的分励脱扣器线圈。



图1 漏电保护器工作原理图

在被保护电路工作正常, 没有发生漏电或触电的情况下, 由克希荷夫定律可知, 通过TA 一次侧的电流相量和等于零,这样TA 的二次侧不产生感应电动势, 漏电保护器不动作, 系统保持正常供电。当被保护电路发生漏电或有人触电时, 由于漏电电流的存在, 通过TA 一次侧各相电流的相量和不再等于零,产生了漏电电流Ik。在铁心中出现了交变磁通，在交变磁通作用下, TL二次侧线圈就有感应电动势产生, 此漏电信号经中间环节进行处理和比较, 当达到预定值时, 使主开关分励脱扣器线圈TL 通电, 驱动主开关GF 自动跳闸, 切断故障电路,从而实现保护。

3 漏电保护器作为信息机房电源防雷存在的安全隐患

3.1从漏电保护器的设计和作用分析

漏电保护器主要是通过检测电路中地线和火线中电流大小差异来控制开关的，当设备发生碰壳故障、电线绝缘破损或人体直接触及相线电压等而引起火线有漏电时（单线触电）通过进户火线的电流大，而通过进户地线的电流小，引起绕在漏电保护器铁芯上磁通变化，而自动关掉开关，切断电路。从漏电保护器的设计角度看，其并未考虑到雷击因素，在源头上来说，完全利用漏电保护器做防雷措施是不可靠的。

3.2从雷电流的特性和漏电保护器动作时间分析

3.2.1雷电流的特性

户外线路遭到直接雷击后（如机房外露电源线），线路中的大电流窜入大楼内部，从而引起对内部设备的损坏，或当雷雨云之间、雷雨云对大地之间放电时，雷闪电流的高频电磁场对暴露在空间的电源线感应过电压，传至用电设备，使其损坏。雷电流在流通过程中，它的大小并非始终都是相同的，开始它增长很快(很陡)，特别是首次雷击。

在极短时间内(几微秒)达最大值,然后慢慢下降,约在几十到上百微秒内降到零，雷电波侵入速度是以纳秒计算的（表1）。

表1：首次雷击和后续雷击的雷电流参量

雷电流参数 防雷类别

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

首次雷击的雷电流参量 峰值电流I/kA 200 150 100

视在波前时间T1/μs 10 10 10

视在半峰值时间T2/μs 350 350 350

后续雷击的雷电流参量 峰值电流I/kA 200 150 100

视在波前时间T1/μs 0.25 0.25 0.25

视在半峰值时间T2/μs 100 100 100

3.2.2漏电保护器动作时间相对雷电流侵入滞后

从漏电保护器的工作原理可以知道，当人身触电或电器设备漏电接地时，当漏电流达到危险值I0时，由于从相线流入漏电开关的一部分电流从PE线(保护线)流回中性点而不经N线(零线)，致使相线和N线两线电流不等，W1和W2产生的磁场不能相互抵消，互感器二次绕组中的输出信号电势给放大电路，放大电路将信号放大，采推动脱扣器动作，使其达到保护作用。漏电保护器额定漏电动作时间是以秒（S）计，一般不大于0.1S，当计算机机房遭到雷击时，雷电波则是以纳秒级的速迅速沿金属线窜入，漏电保护器来不及动作已被击坏；即使漏电保护器动作跳闸，因雷电流太大(一般电流为30KA)，完全有可能击穿间隙，电离空气窜入计算机网络，造成危害。由此可见，漏电保护器是起不到很好的防雷作用的。

4 整改措施

电源避雷器是一种能释放过电压能量限制过电压幅值的保护设备。为了减少雷电给机房设备以及操作人员造成的危害，可以在机房的电源进线处安装多级相应的电源避雷器：第一级安装在主配电房的低压部分，第二级安装在楼层的电源配电箱上，第三级安装在机房的电源开关处（可以在漏电保护器的前面或后面安装一个合适的避雷器），条件允许还可以多安装一级。

5 结束语

防雷是一个系统工程，要做好信息机房的防雷，就要综合考虑，做到综合防护，此种在信息机房的电源进线处安装漏电保护器能完全保护计算机设备免遭雷击想法和做法，无意中夸大了漏电保护器的作用，是存在安全隐患的。因此，人们要不断增强雷电灾害意识，因地制宜，采取综合的防雷方法，完善信息机房的防雷设施，以确保防雷安全，防止或减少雷击所发生的人身伤亡和设备财产损失。

参考资料：

[1]中华人民共和国国家标准 建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004

[2]中华人民共和国国家标准 雷电电磁脉冲的防护第一部分：通则IEC 61312-1：1995，IDT

[3] 姚讳,郭德增. 计算机网络防雷系统误区分析

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[5]丁溢锋. 电源避雷器选型与安装应注意的事项[J].气象研究与应用，2007，28（4）：64－66

[6]洪展，李健荣. 电子信息系统防雷[J].气象研究与应用，2008，29（3）：66－67