【正文】 到某一閥值時，輕則引起系統(tǒng)失靈（誤動、信息丟失、特性變壞、運行不穩(wěn)定等），重則導(dǎo)致整個電子系統(tǒng)或其元器件永久性損壞。因而，電子系統(tǒng)（設(shè)備）特別是網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)（設(shè)備）必須實行雷電過電壓防護。信息系統(tǒng)（國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)將各種類型的電子系統(tǒng)，如計算機、通信設(shè)備、工業(yè)和商業(yè)自動化控制系統(tǒng)等歸納為信息系統(tǒng)）的防雷及過電壓防護是一種系統(tǒng)工程，必須貫徹整體防護思想，綜合運用分流（泄流）、均壓（等電位）、屏蔽、接地和保護（箝位）等各項技術(shù)，構(gòu)成一個完整的防護體系（如下圖），才能取得明顯的效果。 這是防雷措施，互相配合，各盡其職，缺一不可。 按照國家《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 GB5005794 等電位連接 等電位連接是將正常不帶電（或不帶信息）的、未接地或未良好接地的設(shè)備金屬外殼、電纜的金屬外皮、建筑物的金屬構(gòu)架、管線的橋架與 接地系統(tǒng)作電氣連接，防止在這此物件上由于感應(yīng)雷電高壓或接地裝置上雷電入地高電位的傳遞造成對設(shè)備內(nèi)部絕緣、電纜芯線的反擊。根據(jù) GB936188《計算站場地安全要求》、 GB288789《計算站場地技術(shù)條件》和 GB5017493《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)要求，機房內(nèi)設(shè)備（含電源避雷器、信號避雷器） 宜采用單點接地方式實現(xiàn)等電位連接。引入到遠端機房的非屏蔽線纜應(yīng)敷設(shè)在金屬管道內(nèi)，實現(xiàn)導(dǎo)電貫通，并連接到共用接地體上。 內(nèi)部防雷 內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要是對建筑物內(nèi)易受過電壓破壞的設(shè)備如計算機等電子設(shè)備加裝過壓保護裝置，在設(shè)備受到過電侵襲時，保護裝置能快速動作泄放能量，從而保護設(shè)備免受損壞。 電源防雷系統(tǒng) 電源防雷系統(tǒng)主要是防止雷電波通過電源線路對計算機及相關(guān)設(shè)備造成危害。一是在樓電源的總進線處安裝放電電流較大的一級電源避雷器，二是在重要樓層或重要設(shè)備電源的進線處加裝二級或三級電 Page 7 of 26 杭州尚普電氣科技有限公司 源避雷器。 信號防雷系統(tǒng) 由于雷電波在線路上能感應(yīng)出較高的瞬時沖擊能量，因此要求網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（視頻監(jiān)控設(shè)備、電力載波設(shè)備、 RTU 設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）能夠承受較高能量的瞬時沖擊，而目前大部分通信設(shè)備由于電子元器件的高度集成化而致耐過壓、耐過流水平下降，通信設(shè)備在雷電波沖擊下遭受過電壓而損壞的現(xiàn)象越來越多，其后果是可能造成整個通信系統(tǒng)的運行中斷，因此必須在網(wǎng)絡(luò)通信口處加裝必要的防雷保護裝置以確保網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安 全運行。 2．雷電過電壓防護原理 過電壓是在雷電放電、開關(guān)過程以及靜電放電時形成并沿線竄入的，其可能對信息系統(tǒng)造成危害的入侵渠道主要是：電源線、信號線和接地線。 3．防雷區(qū)劃分原則 將需要保護的空間劃分為不同的防雷區(qū)，是為了規(guī)定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位連接點的位置，從而決定位于該區(qū)域內(nèi)的電子設(shè)備采用何種電涌保護器在何處以何種方式實現(xiàn)與共用接地體等電位聯(lián)結(jié)； GB5005794《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》認(rèn)為： 1） 電磁場強度沒有衰減、可能遭受直接雷擊和導(dǎo)走全部雷電流的空 Page 8 of 26 杭州尚普電氣科技有限公司 間區(qū)域，確定為 LPZOA，例如：不在避雷針保護范圍內(nèi)的建筑物屋面區(qū)域，如果 電子設(shè)備、供電線路、通信線路等處于該區(qū)域內(nèi)，將可能遭受直接雷擊的襲擊，電磁場強度很大； 2） 電磁場強度沒有衰減、不可能遭到大于所選滾球半徑對應(yīng)雷電流直接襲擊的區(qū)域，確定為 LPZOB，例如：在避雷針保護范圍內(nèi)建筑物外部區(qū)域，如果電子設(shè)備、供電線路、通信線路等處于該區(qū)域內(nèi)，將可能遭受比較強大的雷擊電磁脈沖的襲擊； 3） 流經(jīng)導(dǎo)體的電流比 LPZOB 更小，不可能遭受直擊雷的襲擊區(qū)域，確定為 LPZ1，例如：在避雷針保護范圍內(nèi)建筑物內(nèi)部的最外部分，如果電子設(shè)備、供電線路、通信線路等處于該區(qū)域內(nèi)內(nèi)，將可能遭受較大的雷擊電磁脈沖的襲 擊； 4） 流經(jīng)導(dǎo)體的電流比 LPZ1 更小，不可能遭受直接雷的襲擊的區(qū)域，確定為 LPZn+1，例如：在避雷針保護范圍內(nèi)建筑物內(nèi)部的較內(nèi)部分，如果電子設(shè)備、供電線路、通信線路等處于該地區(qū)域內(nèi)，將可能遭受較小的雷擊電磁脈沖襲擊；視電子設(shè)備的精密程度，確定具體的保護分區(qū)。以下介紹的方法可以窺見影響信息系統(tǒng)工程的雷害風(fēng)險評估的各種因素，其主要原則是：綜合考慮信息系統(tǒng)所處的環(huán)境、設(shè)備重要性、雷擊后果的嚴(yán)重程度、雷擊概率、系統(tǒng)可接受的雷擊次數(shù)等，最后確定雷電防護等級。從其實際面積向外擴大。 比值 防護等級 電涌保護器保護級數(shù) Nd/ Nc50 A 34 50 Nd/ Nc20 B 23 20 Nd/ Nc5 C 2 5 Nd/ Nc D 1 以上風(fēng)險評估方法未計算雷電感應(yīng)、侵入波，也未 考慮由雷害造成的直接經(jīng)濟損失和間接經(jīng)濟損失?；蚴闺娮釉O(shè)備經(jīng)常處于浪涌沖擊狀態(tài)而降低電子設(shè)備的使用壽命，增加故障：根據(jù)在避雷針引下線附近開口金屬環(huán)上產(chǎn)生感應(yīng)電勢的計算公式： Em=2 107L Ln（ 1+X1）/X1 dI/dt，取一個 5m 5m 的開口金屬環(huán)，在 內(nèi)雷電流峰值為 100KA（概率大于 11%），距離接閃點 200m 處，其感應(yīng)電勢為 1000V，因此建筑物內(nèi)緊靠接閃器引下線的各種電纜有可能感應(yīng)出幾千伏的高電壓，足以擊壞附近的電子設(shè)備。因而電子設(shè)備的瞬間旱災(zāi)電壓應(yīng)該小于其絕緣耐壓值，正常的工作電壓應(yīng)小于保護電壓。 1． .7電子設(shè)備在設(shè)計過程中，已經(jīng)采用了許多保護器件，如快熔、空氣開關(guān)、繼電保護器件等，每種器件都有特有的動態(tài)響應(yīng)時間，每種電子設(shè)備也有保護響 Page 14 of 26 杭州尚普電氣科技有限公司 應(yīng)時間，如空氣開關(guān)、繼電保護器件其動態(tài)響應(yīng)時間約在 200ms 左右，而雷電波浪涌的波峰約在 25μ s前到達，我們平時以 8/20μ s 或 10/350μ s 波型用來模擬雷電波，當(dāng)雷電波到達時，電子設(shè)備的各種保護器件無法及時響應(yīng)，從而損壞電子設(shè)備。已具備了一定的防（雷擊）浪涌能力，但大部分的電子設(shè)備至多只考慮了一級防雷措施，而且其最大放電電流一般只有 500A，最大也只有 3000A 左右，較大的雷電流將可能擊壞保護器件而串入到后續(xù)設(shè)備，也因雷電波經(jīng)一級泄流后產(chǎn)生的較大殘壓（一般為 12002020 伏）經(jīng)常沖擊后續(xù)設(shè)備而損壞或降低了設(shè)備使用壽命，尤其對使用在野外的設(shè)備； 2. 雷害途徑 2. 1 直擊雷 雷電直接擊中地面建筑物，然后經(jīng)接地裝置泄放入地。所處地理環(huán)境為平原水域，容易吸引空間雷電，相對增加雷擊概率。 2. 3 雷電波侵入 與大樓各種供電設(shè)備、弱電設(shè)備相連的各種引入線纜（如電力電纜、有線電視線纜、衛(wèi)星饋線線纜、郵電通信線纜、視頻監(jiān)控線纜、設(shè)備控制線纜等）遭受直擊雷或感應(yīng)，雷電流沿線侵入。 3. 雷擊隱患 由于雷電 的 多發(fā)特征，對于強電而言，通過建筑物外部避雷設(shè)施引雷泄流過程中產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖容易造成智能樓宇室內(nèi)現(xiàn)代化智能設(shè)備 受 損。 （ 2） 、 信息傳輸線路外部引入的光纜雖然雷擊電磁脈沖不易侵入，但通過光電轉(zhuǎn)換后的五類線 等各種信號線路 在各 設(shè)備的遠距離 連接仍可能受雷擊電磁脈沖侵入致?lián)p弱電設(shè)備。 1． 設(shè)計依據(jù) Page 16 of 26 杭州尚普電氣科技有限公司 1)、《中華人民共和國氣象法》 2020 2)、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 GB 5005794（ 2020 版） 3)、 《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》 GB 5017493 4)、 《雷電電磁脈沖的防護》 IEC61312 5)、 《 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范 》 YGJ/T16 6)、 《 計算機機房場地技術(shù)要求 》 GB288789 7)、 《 計算機機房場地安全要求 》 GB936188 8）、 GA 273 2．措施和要求 2． 1 措施 室內(nèi)防雷 就三個方面對設(shè)備和系統(tǒng)進行雷擊電磁脈沖防護： （ 1） 供電線路的雷擊電磁脈沖防護 電源防雷系統(tǒng)主要是防止雷電波通過電源線路對計算機及相關(guān)設(shè)備造成危害。一是在樓電源的總進線處安裝放電電流較大的一級電源避雷器，二是在 各 樓層或重要設(shè)備電源的進線處加裝二級或三級電源避雷器。 （ 2） 信號線路的雷擊電磁脈沖防護 由于雷電波在線路上能感應(yīng)出較高的瞬時沖擊能量，因此要求網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（視頻監(jiān)控設(shè)備、電力載波設(shè)備、 消控 設(shè)備、 廣播設(shè)備、 計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）能夠承受較高能量的瞬時沖擊，而目前大部分通信設(shè)備由于電子元器件的高度集成化而致耐過壓、耐過流水平下降，通信設(shè)備在雷電波沖擊下遭受過電壓而損壞的現(xiàn)象越來越多，其后果是可能造成整個通 信信息系統(tǒng)的運行中斷，因此必須在網(wǎng)絡(luò)通信口 等 處加裝必要的防雷保護裝置以確保網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全運行。根據(jù) GB500579