弹药仓库信息网络防雷措施

摘要：为确保弹药仓库的安全，针对信息化条件下弹药仓库信息网络系统这个特殊的主体，分析传统防雷措施的不足，给出信息化网络设备的典型防雷措施和对相关防雷设施检查维护工作的建议。

关键词：弹药仓库信息网络系统；防雷措施；检查维护

前言

我军弹药仓库普遍配置了装备管理信息系统，与之配套使用的包括外接通信网络、控制线路及电源线路等。考虑到信息系统电磁兼容性高，抗电磁干扰及耐过压的水平比较低，容易导致雷击事故，同时弹药又具有易燃易爆的特性，雷击可能会引起弹药燃烧和爆炸，因此，必须重视弹药仓库信息网络系统的防雷工作，采取有效的防雷措施，确保弹药仓库及库内设施的安全。

1雷电的破坏作用

雷击放电形成的雷电具有电流大、时间短、频率高、电压高等特点。雷电具有很强的破坏作用，其中电方面表现为高压冲击波毁坏电气设备，放电导致火灾或爆炸。热方面表现为巨大电流通过导体，瞬间产生大量的热能，引起金属熔化、可燃物或爆炸物燃烧，产生火灾或爆炸。机械方面主要表现为被击物遭到破坏，甚至爆裂成碎片。雷电的造成的破坏往往多方面并存，以火灾和爆炸最为严重。

2传统的防雷措施及不足

防雷的基本原理是将雷电所产生高电位、大电流及时引入大地。常规防雷主要是防直击雷的危害,措施主要是装设避雷针（线、网、带、笼）保护,通过避雷装置将雷电引向自身，降低周围对象遭受雷击的可能性，从而达到保护建筑物的目的。传统的避雷方式能够发挥有效的防雷效果，但在信息网络时代对建筑物内的电子设备或信息网络设备的防护却会产生负面影响。一个30kA的中等雷电，击中避雷针接闪的瞬间，雷击电流通过避雷针流入大地，受雷电流陡度di/dt的作用，雷击电流会在周围的导体中产生感应脉冲电压，此时的感应电压可用式（1）表示。（1）式（1）中，c为雷电流引线与被感应导体间的平行距离；di/dt为雷电流陡度，为30/2.6=11.5（kA/μs）。感应脉冲电压uj与平行距离c之间的关系见表1。从表1可以看出，避雷针附近300m范围内的电子信息系统仍能受到强烈的感应脉冲电压的侵害，且离避雷针越近，电子信息系统受到感应电压的影响越大。雷击电流引入大地后，地电位会在瞬间升高，此时的地电位可用式（2）表示。ux=iR+l0hdi/dt（kV）（2）式（2）中，i为雷击电流，R为接地电阻，l0为引线每米电感量，h为接地下引线的长度。由于雷击产生的瞬间电流及电流陡度都非常大，如果离避雷针的接地系统间距不够大就会产生地电位反击，使设备遭到损坏或人身受到伤害。由此可见，常规的避雷针式的避雷方法虽然在保护建筑免遭直击雷方面能够起到作用，但是会产生二次效应即感应雷和雷击电磁脉冲，这种二次效应对于建筑物内的电子信息系统不但不能起到保护的作用，反而会增加雷击概率和地电位反击，造成破坏。

3弹药仓库信息网络系统防雷措施

弹药仓库配置装备信息管理系统实现对弹药的登记统计管理的同时，每个仓库还配备1台或多台电子监控设备对库内装备存贮状态及温湿度进行实时监测，库房内多处安放传感系统，库区内铺设光纤配置成一个局域网络。整个库区形成一个大型信息网络系统，各个仓库作为终端向中心服务器传输装备贮存信息和监测数据。由于信息化设备是由大量高集成、低电压的集成电路和微电子控制单元构成，存在对过电压和过电流耐受能力差、抗电磁干扰能力弱等缺点，一旦遭到雷击，轻则受电磁脉冲影响导致信息正常传输受阻，重则受过电压影响致使电路短路，导致设备失效甚至烧毁。鉴于弹药易燃易爆的特性，一旦受到信息网络系统不稳定的干扰，弹药仓库容易发生爆炸事故。按照相关规定，信息网络系统总的防雷原则有4点。①将绝大部分雷电流通过外部直击雷防护装置引入地下泄散（外部保护）。②阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）。③限制窜入被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。④屏蔽雷击电磁场，防止雷击电磁场干扰（屏蔽）。因此，弹药仓库信息网络系统的防雷，应该根据信息系统对雷电的敏感性和雷害途径进行综合性的防护。要求不仅能有效保护建筑物本身，而且必须为其内部的各类信息技术设备和网络系统提供良好的电磁环境，并为信息系统的雷击电磁脉冲防护提供必要的基础条件，达到弹药安全稳定存储的防雷条件。防雷设施的设计、建设及维护要在满足《建筑物电子信息系统防雷技术规范》通用要求的基础上，严格按照《后方弹药仓库防雷技术要求》专业要求实施。具体的防护内容包括电源系统的保护、网络和控制线路的保护、雷击的电磁屏蔽以及等电位处理。

3.1电源系统的保护

电源系统属于设备与外界联系的接口，也是信息网络系统易遭受雷电损害的重要部位之一，电源防雷的主要措施是安装避雷器，即浪涌保护器（SurgeProtectiveDevice，SPD），其作用是限制瞬态过电压从电源供入端进入设备，原理是当过电压达到一定限定值时通过避雷器中的非线性元件瞬间对地放电，当过电压过后又能够恢复原来的状态，限制过电压窜入被保护设备。电源防雷措施有5项。（1）引入室内的交流电力线使用铠装电缆，采用直埋式低压电力电缆埋地引入室内，电缆金属护套的两端应做良好的接地。（2）按照国家标准，信息网络供电采用TN-S或TN-C-S制式。（3）电缆金属护套在入室处作保护接地。（4）室内所有交流用电及配电设备均采取接地保护。交流保护接地从接地汇集线上专引，严禁采用中性线作为交流保护接地线。（5）对三相总电源、进入室内的电源和用电设备前安装避雷器进行三级保护。

3.2网络和控制线路的保护

信息网络系统包含大量的数据线、控制电路和通信线路等外接线路，雷击发生时，网络线路感应到过电压将影响网络的正常运行甚至导致整个网络瘫痪，对网络和控制线路的保护措施有3项。（1）在交换机中继线入口加装信号线路浪涌保护器，每线1个。（2）在与外部连接的宽带通信线路或SON和DN专线等加装信号浪涌保护器。（3）在有天馈线接入到大楼内部的地方加装天馈线的避雷器，设计上可以根据不同的同轴电缆接口提供不同的产品。

3.3雷击电磁屏蔽

信息网络设备内部多采用集成电路和电子元器件，雷击发生时产生的暂态电磁脉冲可以直接辐射到这些元器件上，造成器件或电路的损坏。防护的方法是将通过屏蔽阻挡或衰减电磁辐射的传播，具体屏蔽措施有3项。（1）在信息网络设备外表做金属屏蔽处理并做好屏蔽接地，使雷电电磁感应通过屏蔽层泄流到大地。（2）在库房外部加装金属屏蔽网。（3）对传输电缆加装金属护套。

3.4等电位处理

为了消除雷电暂态电流路径与金属物体之间的击穿放电，需要对库内的各种金属构件进行等电位连接，即将室内的电子设备、组件和元件的金属外壳或构架连接在一起，并与建筑物的防雷接地系统相连接，形成一个电气上的连续整体，可以在发生雷击时避免在不同的金属外壳或构架之间出现暂态电位差，使得它们彼此间等电位。机房局部等电位连接如图1所示。

4防雷设施的检查与维护

为确保防雷设施处于良好的技术状态，应经常对其进行检查与维护。军械仓库防雷设施设备的检测与维护主要包括日常检查、定期检测和维护检修。防雷设施的日常检查包括外观检查和测量检查2个方面。

4.1日常检查

日常检查由仓库专业人员，结合日常查库进行，每月≥2次。主要是对防雷装置的外观和可视部分实施例行检查。日常检查的主要内容可归结为6项。（1）防雷装置各部分的连接是否牢固可靠，是否发生变形、松动、倾斜、倾覆。（2）接地线和引下线是否发生断裂、锈蚀、损伤，引下线距地面2m以内的安全保护段有无损伤，防雷接地装置周围的土壤有无沉陷和流失。（3）接闪器有无熔化、折断，支撑物有无腐蚀，断接测试卡有无接触不良或开裂情况。（4）避雷针上是否架设交叉或平行的各种线路，新引入防雷场所的各种线路是否采取了防雷措施。（5）避雷器外绝缘套是否完整，有无破损、裂纹及放电痕迹，避雷器外绝缘套表面是否沾有污物，避雷器的上下引线有无断线、断股和烧蚀痕迹，避雷器的固定是否牢固，有无松动、倾斜。（6）铠装电缆的金属外皮与避雷器的连线、铠装电缆末端的金属外皮与保护接地的连线是否有松动和断线情况。等电位连接端子板的连接有无松动，浪涌保护器接线端子有无松动，浪涌保护器状态指示标志有无变化。

4.2定期检测

定期检测由仓库主管业务部门组织，由专业技术人员在每年雷雨季节之前进行。主要是对防雷装置的各项技术指标进行测试检查，必要时对防雷装置中的不可视部分通过拆卸和开挖进行检查。定期检测的主要内容可概括为4项。（1）对所有防雷接地装置的接地电阻进行测试并作好记录。接地电阻的测试宜在每年雷雨季节之前进行，但雨后不宜进行接地电阻的测试。（2）测试仪器可选用数字或指针式接地电阻测试仪。使用配有电压和电流探针的测试仪，按规定距离选择电压探针和电流探针的位置。（3）每组接地装置的测试次数≥3次，且选择不同方位插入电压和电流探针，接地电阻值取实测的平均值，并根据土壤性质进行修正。（4）接地电阻值变化较大的接地装置，需进行挖开检查。对运行时间超过10a的接地装置，应按一定比例挖开检查其锈蚀程度，检查的重点部位是引下线从地面至地下0.5m段及接地线与接地体的焊接点。各种防雷设施接地装置的接地电阻，应符合规定的数值。弹药库房避雷针的接地电阻≤10Ω。各种避雷设施和电气设备接地装置的接地电阻检查方法相同。测量时，电气设备必须断开电源。测量接地电阻的方法可分为电流表、电压表测量和专用仪器测量2种。一是用电流表、电压表测量接地电阻。测量原理如图2所示。电源用一般交流电源，但该电源不允许接地，可采用双线圈变压器，容量≥1000V•A，否则误差较大。辅助接地装置的接地电阻不宜太大，可采用1根直径45～60mm、长2.5m的钢管。接地棒采用直径25mm、长1m的圆钢或钢管。为测量准确，接地棒之间的距离为20m。测量时先接通电源，接地电流沿辅助接地装置和接地装置构成回路，电流表的读数，就可近似地看作是通过被测接地装置的电流I，电压表的读数即为被测接地装置此时的对地电压U。按欧姆定律可求得被测接地电阻R。用这种方法测量的结果比较准确，测量设备也容易解决。缺点是准备工作较麻烦，需要独立的交流电源和装设辅助接地部件等。被测接地装置和辅助接地装置都呈现对地电压，特别是辅助接地装置由于电阻较大，对地电压也较高，因此，在接通电源时人员必须远离，防止接触电压和跨步电压危及人身安全。二是用专用仪器测量接地电阻。测量接地电阻有电桥型、流比型、电位计型以及晶体管型等仪器。这些仪器本身都能产生交变的接地电流，不需要外加电源，而且操作简单，携带方便，受干扰较小，测量过程安全可靠。图3所示是一种接地电阻测试仪使用时的接线方法。3个接线柱E，P，C分别与被测接地装置、接地棒、辅助接地装置相接。以大约120r/min的速度转动测试仪手柄，可产生适当的交流电流，此电流沿被测接地装置和辅助接地装置构成回路，待稳定后，即可直接从仪表上读出被测接地电阻的数值。

4.3维护检修

维护检修是对日常检查和定期检测中发现的问题及防雷设施遭受雷击后造成的损坏进行处理。应在仓库主管业务部门的组织下，由专业技术人员及时实施。维护检修的主要内容有5项。（1）对日常检查和定期检测中发现故障的处理。（2）对遭受雷击、自然灾害和供电系统发生故障造成的各种损坏的处理。（3）当浪涌保护器状态指示标志发生变化或分段显示剩余容量降至20%时应及时更换。（4）对锈蚀程度超过30%的接地装置进行大修。（5）更换性能测试不合格的氧化锌避雷器。

5结语

弹药仓库信息网络系统的防雷工作是弹药仓库安全防护工作中十分重要的一部分。分析直击雷防护的工作原理，指出仓库传统防雷措施并不利于信息网络系统的防雷。针对信息网络系统的特点，提出以电源系统的保护、网络和控制线路的保护、雷击的电磁屏蔽以及等电位处理为主要思路的防雷措施，能够有效解决信息网络系统的防雷问题。结合实际，给出防雷设施日常检查和定期检测工作的主要内容。随着信息网络技术的发展，信息网络系统及其设备对防雷的要求也越来越高。只有严格按照标准规范要求对信息网络系统采取综合防雷设计，才能有效防止雷击灾害的发生，保证整个信息网络系统的安全运行。

参考文献

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作者：孙靖杰 王晓彤 王汉昌 单位：海军航空工程学院青岛校区

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