一般用途的電子信息系統(tǒng)設(shè)備防雷保護(hù)方法

1、一般用途的電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)技術(shù)彭立新 賴樂(lè)圓一、定義503432004）質(zhì)確定雷電防護(hù)等級(jí)建筑物電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)的選擇表雷電防護(hù)等級(jí)電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)電子信息系統(tǒng)1大型港口、火車樞紐站等。A級(jí)2、甲級(jí)安全防范系統(tǒng)，如國(guó)家文物、檔案庫(kù)的閉路電視監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。3、大型電子醫(yī)療設(shè)備、五星級(jí)賓館。1、中型計(jì)算中心、中型通信樞紐、移動(dòng)通信基站、大型體育場(chǎng)（館）監(jiān)控系統(tǒng)、證券中心。2、乙級(jí)安全防范系統(tǒng)，如省級(jí)文物、檔案館的閉路電視監(jiān)控B級(jí)報(bào)警系統(tǒng)。3、雷達(dá)站、微波站、高速公路監(jiān)控和收費(fèi)系統(tǒng)。4、中型電子醫(yī)療設(shè)備5、四星級(jí)賓館。1、小型通信樞紐、電信局C級(jí)2、大中型有線電視系統(tǒng)。3、三星級(jí)

2、以下賓館。DA、B、C一是工礦企業(yè)和一般企事業(yè)單位的電子信息機(jī)房。二、一般用途的電子信息機(jī)房系統(tǒng)綜合防護(hù)方案（一）雷電防護(hù)區(qū)劃分到內(nèi)部劃分為不同的雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）。防護(hù)區(qū)、后續(xù)防護(hù)區(qū)，并符合下列規(guī)定：直擊雷非防護(hù)區(qū)（LPZ0A）：擊，屬完全暴露的不設(shè)防區(qū)。直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZ0B）：屬充分暴露的直擊雷防護(hù)區(qū)。第一防護(hù)區(qū)（LPZ1）：由于建筑物的屏蔽措施，流經(jīng)各類導(dǎo)體的雷電流比直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZ0B）減小，電磁場(chǎng)得到了初步的衰減，各類物體不可能遭受直接雷擊。護(hù)區(qū)。后續(xù)防護(hù)區(qū)（LPZn）：需要進(jìn)一步減小雷電電磁脈沖，以保護(hù)第三度水平高的設(shè)備的后續(xù)防護(hù)區(qū)。（二）外部防護(hù)（直擊雷防護(hù)）目的：攔截

3、、瀉放直擊雷電流系統(tǒng)組成：由接閃器（避雷針、避雷帶）絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。（三）內(nèi)部防護(hù)（雷電電磁脈沖防護(hù)）目的：均衡系統(tǒng)電位，限制過(guò)電壓幅值。組成：由均壓等電位連接、各種過(guò)電壓保護(hù)器（避雷器）等組成。技術(shù)措施：截流、屏蔽、均壓，分流、接地。淺談電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)工程技術(shù)伴隨著科學(xué)技術(shù)的腳步，知識(shí)經(jīng)濟(jì)和信息時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。信息技術(shù)已滲透到了人類社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，各種信息設(shè)備應(yīng)用的范圍之廣品種之多數(shù)量之大是前所未有的然而以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)原電子信息設(shè)備因其集成度高工作電壓低運(yùn)算速度快，其耐過(guò)電壓、過(guò)電流和抗雷電電磁脈沖LEMP（Lightning Electro Magne

4、ticPulse）的能力差，極易遭受雷電的危害，特別是雷電電磁脈沖造成的損害更為嚴(yán)重。因此，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將雷電災(zāi)害稱為“信息時(shí)代的公害”。為了消除這一公害，人們進(jìn)行了深入的理論研究和廣泛的實(shí)踐探索，研發(fā)了品種繁多的電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)產(chǎn)品，并從理論與實(shí)踐的結(jié)合上不斷完善電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)的工程技術(shù)。電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)（以下簡(jiǎn)稱信息防雷）是一件關(guān)系到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的一件大事。應(yīng)予高度重視、認(rèn)真對(duì)待。一、加強(qiáng)雷電防護(hù)工作的必要性和重要性（一）雷電災(zāi)害劇增，損失嚴(yán)重800統(tǒng)更是雷電的重災(zāi)區(qū)。從某種意義上說(shuō)，科技越發(fā)達(dá)，雷擊對(duì)人類的危害就越大。

5、國(guó)外情況 據(jù)美國(guó)國(guó)家雷電安全研究所關(guān)于雷電所造成的經(jīng)濟(jì)影響的一份調(diào)查報(bào)告表明，美國(guó)每年因雷擊造成的損失約50603，50%野外火災(zāi)與雷電有關(guān)；3045801997872231.66%。215013430004000501001998519993819961999614369915 億元； 1989812起特大火災(zāi)和爆炸，庫(kù)區(qū)幾乎被夷為平地，死亡 19 人，傷 78 人，直接經(jīng)濟(jì)損失 2700 多萬(wàn)元。據(jù)氣象部門的不完全統(tǒng)計(jì)，20011747853（483417），直接經(jīng)2102001電信、廣電、金融、建筑、石化等部門，雷電造成傷亡主要發(fā)生在野外田間勞作的人們。電子信息系統(tǒng)受損比重急劇增加 電氣

6、和電子技術(shù)是現(xiàn)代物質(zhì)文明的基礎(chǔ)，其迅猛發(fā)展促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，加速了社90二、電子信息系統(tǒng)綜合防雷技術(shù)二十世紀(jì)五十年代以后，各種電子信息設(shè)備大量涌現(xiàn)、廣泛使用，特別是微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微電子器件的集成化、小型化、高速化的水平不斷提高，而“三化”的必然結(jié)果是導(dǎo)致各種電子信息設(shè)備的耐過(guò)壓、耐過(guò)流和抗雷電電磁脈沖的能力大大MC1488103VMC148910V35V。對(duì)于磁場(chǎng)，當(dāng)LEMP0.072.4就會(huì)發(fā)生永久性損壞。一方面，由于電子信息設(shè)備十分“嬌嫩”，對(duì)雷電電磁脈沖“十分”敏感。因此，其遭受感應(yīng)雷擊的幾率比遭受直擊雷襲擊的幾率高的多。所以，在同樣的雷電電磁環(huán)境下，其受損的也比建筑設(shè)施和一般

7、的機(jī)電設(shè)備高得多。另一方面，由于電子信息設(shè)備的種類多、數(shù)量龐大、工作環(huán)境復(fù)雜、雷電侵入的通道多。因此，信息防雷遇到了比傳統(tǒng)防雷復(fù)雜的多的問(wèn)題。信息防雷包括對(duì)直擊雷的防護(hù)和對(duì)雷電電磁脈沖（感應(yīng)雷）的防護(hù)。對(duì)雷電電磁脈沖的防護(hù)應(yīng)綜合考慮雷電成災(zāi)的多種物理因素，針對(duì)雷電的各種耦合途徑、耦合通道及其危害機(jī)理，采用相應(yīng)的綜合防雷技術(shù)和措施。對(duì)于電子信息設(shè)備而言，雷電電磁（的傳導(dǎo)耦合；二是通過(guò)地線通道的傳導(dǎo)耦合（地電位反擊）；三是雷電電磁脈沖能量通過(guò)空間通道的輻射耦合。由于雷電的侵襲這些防護(hù)措施和技術(shù)可概括為：兩個(gè)部分（外部防護(hù)、內(nèi)部防護(hù)）和五項(xiàng)技術(shù)（攔截、屏蔽、均壓、分流和接地）。不同部分和各項(xiàng)技術(shù)都有

8、其重要作用，相互之間緊密聯(lián)系，不能將它們割裂開來(lái)，也不存在替代性。分述如下：（一）現(xiàn)代綜合防雷的兩個(gè)部分外部防護(hù)（直擊雷防護(hù)）作用：攔截、瀉放雷電流系統(tǒng)組成：由接閃器（避雷針、避雷帶）、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。內(nèi)部防護(hù)（雷電電磁脈沖防護(hù)）作用：均衡系統(tǒng)電位，限制過(guò)電壓幅值。組成：由均壓等電位連接、各種過(guò)電壓保護(hù)器（避雷器）等組成。技術(shù)措施：截流、屏蔽、均壓，分流、接地。（二）防雷保護(hù)區(qū)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)的防雷擊電磁脈沖（LEMP）（IEC61312），信息防雷應(yīng)根據(jù)雷電電磁脈沖的嚴(yán)重程度，將需要保護(hù)的空間劃分為不同等級(jí)的雷電保護(hù)區(qū)（LPZ）。防雷保護(hù)區(qū)稱電磁兼

9、容分區(qū)。是按人、物和信息系統(tǒng)對(duì)雷電及雷電電磁脈沖的感受強(qiáng)度不同，把建筑物內(nèi)、外電磁環(huán)境分成幾個(gè)區(qū)域。LPZ0A 區(qū) 本區(qū)內(nèi)的各物體地都可能遭到直接雷擊，因此各物體都可能導(dǎo)走全部雷電流，且本區(qū)內(nèi)雷電電磁脈沖沒(méi)有衰減。LPZ0B 區(qū) 本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區(qū)內(nèi)雷電電磁脈沖也沒(méi)有衰減。LPZ1LPZ0B墻的屏蔽而衰減。01設(shè)備。LPZ2 區(qū) 本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊。雷電電磁脈沖經(jīng)建筑物內(nèi)墻的再次屏蔽而衰減。又稱后續(xù)防雷區(qū)。如果需要進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的雷電流和電磁場(chǎng)，就應(yīng)引入后續(xù)防雷區(qū)。應(yīng)按照需要保護(hù)的系統(tǒng)所要求的電磁環(huán)境選擇滿足后續(xù)防雷區(qū)要求的條件。如建立專用的屏蔽室等。LP

10、Z3區(qū)機(jī)殼內(nèi)部保護(hù)區(qū)序號(hào)越高預(yù)期的干擾能量和干擾電壓越低在現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)中劃分防雷保護(hù)區(qū)的意義在為內(nèi)部防雷技術(shù)措施和有關(guān)防雷器件的選用提供電磁環(huán)境的依據(jù)。（三）現(xiàn)代綜合防雷的主要技術(shù)措施攔截 信息防雷的第一道防線是攔截直擊雷。最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法仍然是避雷針（避雷帶、避雷網(wǎng)）對(duì)于電子信息設(shè)備有很多負(fù)作用，對(duì)其應(yīng)抱趨利避害、積極、穩(wěn)妥的態(tài)度，采取有效的技術(shù)措施予以抑制。防止或降低外界電磁輻射能量向被保護(hù)的空間傳播。由于電場(chǎng)、磁場(chǎng)及電磁場(chǎng)的性質(zhì)不同，因而屏蔽的機(jī)理也不同。按屏蔽的要求不同可分別采用屏蔽室（盒、管）的完整屏蔽體，或金屬網(wǎng)、波導(dǎo)管及蜂窩結(jié)構(gòu)的非完整屏蔽體。屏蔽一般分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏

11、蔽及電磁場(chǎng)屏蔽幾種。靜電屏蔽（電場(chǎng)屏蔽） 是為了消除和抑制靜電電場(chǎng)的干擾。磁場(chǎng)屏蔽 是為了消除或抑制由磁場(chǎng)耦合引起的干擾。磁場(chǎng)屏蔽又分為低頻屏蔽和高頻磁屏蔽兩種情況。 電磁場(chǎng)屏蔽 一般在遠(yuǎn)離干擾源的空間單純的電場(chǎng)或磁場(chǎng)是少見(jiàn)的，干擾是以電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在的高頻電磁場(chǎng)輻射的形式發(fā)生的。雷電電磁脈沖在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下可看作平面電磁場(chǎng)傳播。因此，應(yīng)同時(shí)考慮電場(chǎng)和磁場(chǎng)的屏蔽。 信號(hào)傳輸電纜的全屏蔽 電纜的屏蔽是一項(xiàng)很重要的技術(shù)措施，它要求對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)、外所有架空、埋地的電纜都用金屬層屏蔽起來(lái)，以防雷電電磁脈沖的干擾，這稱作全屏蔽。當(dāng)全屏蔽電纜接觸或穿過(guò)另一金屬部分時(shí)，還要采用中間接地點(diǎn)。因此， 全屏蔽電纜要求多

12、點(diǎn)接地。均壓（均衡） 均壓也稱電位均衡連接（簡(jiǎn)稱等電位連接）。就是把所有導(dǎo)體相互作良好的導(dǎo)電性連接，并與接地系統(tǒng)連通。其中非帶電導(dǎo)體直接用導(dǎo)線連接，帶電導(dǎo)體通過(guò)避雷器連接。其本質(zhì)是由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線、等電位連接器（即避雷器、地線隔離器）和所有導(dǎo)體組成一個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)。電部件之間不能存在顯著的電位差，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人身安全的目的。等電位連接 AB帶電金屬物體。如電源線、各種信號(hào)傳輸線等。分流能多、盡可能 將多余能量在引入信息系統(tǒng)之前泄放入地。由于雷電過(guò)電壓的能量很大，單一的措施或一道防線都無(wú)法消除雷電過(guò)電壓的侵害，必須采取多級(jí)防護(hù)措施才能將侵入的雷電過(guò)電壓限制在安全的、

13、設(shè)備能夠承受的范圍之內(nèi)。雷電能量分配模型 （設(shè)有避雷針的建筑物）LPZ0BLPZ110/3505050%的能量。后三個(gè)系統(tǒng)中，阻抗大者分配的能量5017%。進(jìn)入200KA100KA33KA3（31）11KA（8.3KA）。后續(xù)評(píng)估模式 用于評(píng)估LPZ18/20s許多行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中都規(guī)定在低壓電源系統(tǒng)應(yīng)安裝多級(jí)避雷器，使雷電流分級(jí)瀉放入地。各級(jí)避雷器的規(guī)格要與各級(jí)可能承擔(dān)的雷電能量和各級(jí)設(shè)備的耐壓配合。接地接地是分流和瀉放直擊雷和雷電電磁干擾能量的最有效的手段之一，也是電位均衡補(bǔ)償系統(tǒng)基礎(chǔ)。目的是使雷電流通過(guò)低阻抗接地系統(tǒng)向大地泄放，從而保護(hù)建筑物、人員和設(shè)備的安全。沒(méi)有良好的接地系統(tǒng)或者接

14、地不良的避雷設(shè)施會(huì)成為引雷入室的禍患；避雷裝置接地不好，還提供了雷電電磁脈沖對(duì)電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生電感性、電容性耦合干擾的機(jī)會(huì)。三、電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)工程近十幾年來(lái)，隨著社會(huì)需求的拉動(dòng)和理論探索的深入，信息防雷技術(shù)有了較大的發(fā)展。信息防雷是在閃電通道和避雷針泄流通道及其周圍整個(gè)三維空間內(nèi)對(duì)雷電的全面防護(hù)，這是一個(gè)全新的思維。即，不但要防直擊雷，更重要的是防感應(yīng)雷（雷電電磁脈沖）；不但要進(jìn)行“路”的防護(hù)，更重要的是對(duì)“場(chǎng)”的防護(hù)。全面的信息防雷原則和行之有效的工程技術(shù)方法應(yīng)為“整體設(shè)計(jì)、綜合治理、系統(tǒng)實(shí)施”原則和“有效攔截、良好屏蔽、均衡連接、合理接地、堵截通道、全面防御”的工程技術(shù)方法。（一）

15、整體設(shè)計(jì)、綜合治理、系統(tǒng)實(shí)施制訂技術(shù)方案，并依據(jù)國(guó)家和有關(guān)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，進(jìn)行正規(guī)的工程設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，應(yīng)從宏觀到微觀、從內(nèi)部防雷到外部防雷、從天線到地線、從強(qiáng)電到弱電統(tǒng)籌考慮、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。即對(duì)避雷針、地線、屏蔽、均壓接地網(wǎng)絡(luò)，以及雷電過(guò)電壓容易侵入的通道，如電源系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)等有針對(duì)性地采取相應(yīng)的技術(shù)措施，進(jìn)行綜合治理。施工過(guò)程中也應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙實(shí)施。（二）有效攔截、良好屏蔽有效攔截其思路是：改善直擊雷措施是根據(jù)技術(shù)規(guī)范完善避雷針、避雷帶等設(shè)施。必要時(shí)采用各種經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的、對(duì)雷電流某一物理效應(yīng)有明顯效果的新型避雷針和優(yōu)化避雷針，以降低雷電流陡度（di/d

16、t），從而減小二次雷擊的感應(yīng)電壓?；蛟跅l件允許、經(jīng)濟(jì)可承受的前提下，盡量降低接地電阻等。良好屏蔽信號(hào)電纜的屏蔽，要點(diǎn)是：過(guò)早地敷設(shè)、排流防雷、穿管（槽）體是否接地以及它的敷設(shè)形式有關(guān)。電纜不同的敷設(shè)形式，其屏蔽效果也大不相同，架空電纜比埋地電纜更易受雷電損壞。接地。（三）均衡連接、合理接地均衡連接一個(gè)統(tǒng)一的、適應(yīng)不同負(fù)載特性和頻率的低阻攔接地網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)由總等電位連接箱、局部等電位連接箱和等電位連接導(dǎo)線組成。該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各部分之間只能由等電位連接點(diǎn)（公共接地點(diǎn)）中應(yīng)注意處理好如下幾個(gè)方面的等電位連接問(wèn)題：各種金屬機(jī)械設(shè)備的外殼和它們間的金屬管路等。建筑物頂不帶電金屬物的等電位連接：如電梯、通風(fēng)、空

17、調(diào)、旗桿、廣告牌、鐵欄桿等。建筑物外帶電金屬物的等電位連接：如上述設(shè)施的電源線、信號(hào)線、控制線等。合理接地金屬接地模塊和高效降阻劑，以減小地線電阻，從而為降低反擊電位和“共地”提供前提條件。合理接地，最好將信息系統(tǒng)的接地和防雷接地實(shí)行共地。即由公共接地點(diǎn)提供保護(hù)接地、工作接地和防雷接地等所需的基準(zhǔn)零電位，避免出現(xiàn)因各系統(tǒng)分別接地在個(gè)各地線間產(chǎn)生毀壞性電位差。工程實(shí)踐中應(yīng)注意處理好如下幾個(gè)方面的接地問(wèn)題：A電子信息設(shè)備的單點(diǎn)接地。 B電子信息設(shè)備接地與建筑物防雷接地。 C信號(hào)傳輸電纜的全屏蔽（多點(diǎn)接地）上述措施運(yùn)用得當(dāng)，可在一定程度上抑制建筑避雷系統(tǒng)對(duì)信息系統(tǒng)的負(fù)作用，即為感應(yīng)雷的防護(hù)提供了良好的前提。（四）堵截通道、全面防御最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)的措施是分別加裝避雷裝置，以堵截雷電過(guò)電壓。加裝避雷裝置的實(shí)質(zhì)是使帶電金屬導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)等電位均壓連接。多級(jí)防護(hù)原則；能量配合原則；絕緣配合原則；區(qū)別不同接地制式原則。同時(shí)，在施工中應(yīng)嚴(yán)格遵從接線、接地和接熔絲的要求。的天饋避雷裝置。一般在室外端和室內(nèi)與設(shè)備的接口端分兩級(jí)設(shè)置。信號(hào)傳輸通道 信息系統(tǒng)是一個(gè)廣義概念，包括的專業(yè)領(lǐng)域很多。如程控電話交換（語(yǔ)音通信）、數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、有線電視（閉路電視）發(fā)展，已有針對(duì)不同信息系統(tǒng)防雷要求的、標(biāo)準(zhǔn)化的防雷器件與它們相適應(yīng)。這就為防雷工程的應(yīng)用提供了很大的方便。信號(hào)傳輸系統(tǒng)同樣應(yīng)根據(jù)雷暴日分區(qū)