“北京阿爾巴尼亞大使館雷電綜合防護系統改造方案（三）

雷電防護區的劃分：
根據GB50057-94《建筑物防雷設計規范》第6.2.1條的規定將需要保護的空間劃分為不同的防雷區，以劃定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴重程度和指明各區交界處的等電位連接點的位置。
各區以在其交界處的電磁環境有明顯改變作為劃分不同防雷區的特征。通常，防雷區的級數越高電磁場強度越小。
一個需要保護的建筑，從EMC（電磁兼容）的觀點看，由外到內可分為幾級保護區，最外層是0級，是直接雷擊區域，危險性最高，往里，則危險程度越低，過電壓主要是沿線路竄入的，保護區的界面通過外部防雷系統、鋼筋混凝土及金屬管道等構成的屏蔽層形成，電氣通道以及金屬管道等則經過這些界面。
雷電的綜合防護：
雷電是常見的大氣層中強電磁干擾源，為了更好地防范雷擊造成的損害，不但要建立完善的外部防護體系，包括接閃器、引下線、接地系統等來防范直擊雷；還應建立完善有效的內部防護體系，即正確選擇機房及設備位置、實現有效的等電位連接、采取屏蔽措施、供電系統和信號系統采用多級加裝SPD等措施，來防范通過電磁感應、過電壓引入、地電位反擊等途徑的雷電侵襲，真正做到雷電的綜合防護，減少損失。
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外部防護體系（直擊雷防護）：
大樓通過建筑物主鋼筋，上端與接閃器，下端與地網連接，中間與各層均壓網或環形均壓帶連接，對進入建筑物的各種金屬管線實施均壓等電位連接，具有特殊要求的各種不同地線進行等電位處理。應符合下列要求：
安裝的避雷針或避雷線（網）應使被保護的建筑物及風帽、放散管等突出屋面的物體均處于接閃器保護范圍內。
所有避雷針應采用避雷帶互相連接。
建筑物應裝設均壓環。
防直擊雷的接地裝置應圍繞建筑物敷設成環型接地體，每根引下線的沖擊接地電阻不應大于10歐姆。
接閃器、引下線及接地系統應根據GB50057－94中的規定進行設計、施工。接閃器應使建筑物處于其滾球半徑保護范圍內；采用多條引下線均勻分布，接地裝置的接地電阻值及有效長度應達到相應的標準要求。
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直內部防護體系（雷擊電磁脈沖防護）：
a)? ? 由雷電流的“集膚效應”可知，雷電流能量大部分集中在建筑物外墻附近，而室內的電磁場強度在雷電流流經的立柱（引下線）附近最大，所以機房及機房內的設備應選擇在建筑物的中間位置分布，并且應與作為引下線的立柱保持足夠距離。通信電纜以及地線的布放應盡量集中在建筑物的中部。通信電纜線槽以及地線線槽的布放應盡量避免緊靠建筑物立柱或橫梁并沿建筑物立柱或橫梁布線較長的距離，通信電纜線槽以及地線線槽的設計應盡可能位于距離建筑物立柱或橫梁較遠的位置。
b)? ? 使用連接導體或等電位連接器將防雷地、交流工作地、保護地、直流工作地等連接起來形成共地，消除在雷擊發生時各接地體之間存在的瞬間電位差，防止地電位反擊。
c)? ? 將建筑物的金屬構架、門窗、地板及管線等均相互焊（連）接在一起，并與地網形成良好的電氣連接，構成金屬屏蔽層以阻擋電磁波的侵入。屏蔽管線入戶要求采用埋地引入，其金屬保護層應在兩端做良好接地。
d)? ? 進入建筑物大摟的電源線和通訊線應在LPZ0與LPZ1、 LPZ1與LPZ2區交界處，以及終端設備的前端根據IEC1312——雷電電磁脈沖防護標準，安裝上電源類SPD，以及通訊網絡類SPD。SPD是用以防護電子設備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導電涌過電壓的有效手段。
據統計，由電力線引入雷電過電壓造成的事故約占雷擊事故的70%～80%，因此要重點加強對電源系統的雷電防護。根據IEC-61312的多級防護原則，應在各防雷保護區界面處加裝相應的雷電過壓保護器（SPD）作多級防護，最終使殘壓限制在設備可以承受的范圍內。
對于SPD的選擇，IEC也做出了明確的要求：在LPZ0區與LPZ1區的交界處加裝的SPD應滿足10/350μs的雷電測試波形，在LPZ1區與LPZ2區、LPZ2區與LPZ3區的交界處加裝的SPD應滿足8/20μs的過壓測試波形。
e)? ? 發生雷擊時，在信號系統、天饋線系統及其它傳輸線路上也會產生雷電過電壓，沿線路直接進入設備內部，造成設備損壞。所以，根據IEC-61312中多級防護原則，在信號系統、天饋線系統及其它傳輸線路穿過各防雷保護區界面處，應加裝相應的雷電過壓保護器（SPD），SPD的選擇要滿足IEC要求的雷電測試波形。
大量實例證明，造成雷害的原因是多方面的，只有采取綜合防雷保護措施，才能有效地防止雷電通過各種途徑對設備的侵襲，減少損失。雷擊是年復一年的嚴重自然災害之一。隨著我國改革開放的深入，現代化建設的不斷提高，我國的通信技術和計算機網絡系統已具有了世界先進水平。通信設備越來越多，規模越來越大，避雷、過壓防護已成為具有時代特點的一項迫切要求。隨著設備的高度集成化和計算機網絡的發展，一方面大型電子計算機網絡、程控交換機組等系統設備富含大量的CMOS半導體集成模塊，而耐過電流、耐雷電壓的水平反而隨之降低，另一方面由于信號來源路徑增多，系統較以前更容易遭受雷電波的侵入，致使雷電災害頻頻發生。
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電源系統保護：
為盡量降低侵入電源的過電壓，可如圖一樣在電力線上分區加裝浪涌保護器，通過多級避雷措施后可將侵入設備的殘壓限制到一個合理的水平。進行三級電涌過電壓是因為能量需要逐級泄放和傳輸線路會感應LEMP（雷擊電磁脈沖輻射）??
第一級電涌過電壓的目的： 防止直接的傳導雷進入 LPZ1區，將上萬至數十萬付的浪涌電壓限制到2500伏
第二級電涌過電壓的目的： 進一步將通過第一級浪涌保護器的殘余浪涌電壓或限制到1500-2000伏，對LPZ1 - LPZ2 實施等電位連接。
第三級電涌過電壓的目的： 最終保護設備的手段，將殘余浪涌電壓的值降低到1000伏以內，使浪涌的能量不致損壞設備。
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網絡通訊系統的保護：
信息傳輸線的雷電防護原理與電源線是基本相同的，只不過通過信息傳輸線的雷電流和工作電流均較小，這樣放電器、耦合阻抗的體積都較小，可以在一個浪涌保護器內實現多級電涌過電壓措施。另外無線傳輸網絡的天線工作在LPZ0A區，電磁環境惡劣，應加裝天線浪涌保護器。為方便安裝和保證網絡信息傳送通暢，應根據網絡的工作參數和連接方式選用合適的網絡浪涌保護器。
總的來說，采用浪涌保護器還應注意：
a)? ? 電涌過電壓保護器必須經過接地端以盡可能短的路徑接地
b)? ? 各種接地盡可能統一，構成等電位，防止地電流反擊
c)? ? 信號浪涌保護器連接必須與數據進線方向一致
d)? ? 不同類型的數據傳輸線應選用不同類型的保護器
e)? ? 電源、信號多級保護（在進線處、戶內線距較長、線與線間的反串）
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等電位連接
在IEC標準中指出等電位連接是內部電涌過電壓措施的一部分，其目的在于減少雷電流所引起的電位差。等電位，是用連接導線或過電壓（電涌）保護器，將處在需要電涌過電壓空間內的電涌過電壓裝置和建筑物的金屬構架、金屬裝置、外來導線、電氣裝置、電信裝置等連接起來，形成一個等電位連接網絡，以實現均壓等電位。
所有從室外進入的金屬導體（包括水管、氣管，電纜屏蔽層或電纜屏蔽管）應在進入電涌過電壓區的交界處就近直接接地，不能直接接地的導體（如電力線、傳輸線等）應通過浪涌保護器接地，電力、通信電纜應穿金屬管并埋地進入機房，穿管埋地的距離應大于25米。室內設備的金屬部分應可靠接地，所有的接地必須實在同一個接地基準點上，這個基準點在工程上稱為匯流排或均壓環，這樣就能保證室內設備不會因為地電位升高而產生電位差。
實行等電位連接的主體應為：
設備所在建筑物的主要金屬構件和進入建筑物的金屬管道；
供電線路含外露可導電部分；
電涌過電壓裝置；
由電子設備構成的信息系統。
信息系統的等電位連接：
當采用S型等電位連接網絡時，該信息系統的所有金屬組件，除等電位連接點外，應與共用接地系統的各組件有足夠的絕緣（＞10kV 1.2/50μs）。本網絡應僅通過唯一的一點(即接地基準點 ERP)組合到共用接地系統中去。在此情況下，在各設備之間的所有線路和電纜應按照星形結構與各等電位連接線平行敷設，以避免產生感應環路。由于采用唯一的一點進行等電位連接，故不會有與雷電有關聯的低頻電流進入信息系統，而信息系統內的低頻干擾源也不會產生大地電流。做等電位連接的這唯一的點也是接浪涌保護器以限制傳導來的過電壓的理想連接點。
如果采用M型等電位連接網絡，則該信息系統的各金屬組件不應與共用接地系統各組件絕緣。M型等電位連接網絡應通過多點組合到共用接地系統中去。通常，本網絡用于延伸較大和開環的系統，而且在設備之間敷設許多線路和電纜，服務性設施和電纜在幾個點進入該信息系統。本網絡用于各種高頻也能得到一個低阻抗網絡。這種網絡所具有的多重短路環路對磁場將起到衰減環路的作用，從而在信息系統的鄰近區使初始磁場減弱。
在復雜系統中，兩種型式(M型和 S型)的優點可組合在一起。
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接地系統：
現在的城市，在一座建筑物內有許多不同性質的電氣設備，需要多種接地裝置，如避雷接地、電氣安全接地、交流電源工作接地、通信及計算機系統接地（也叫直流接地，在數字邏輯系統中叫邏輯接地）等，這麼多系統的接地到底采用哪重好呢？現一一解釋如下：根據實踐證明，共用接地是應用最為廣泛的接地方式。
獨立接地：如上面所談到的需要接地的部分，都分別獨立地建立自己的接地系統，這種接地方式稱為獨立接地。它的好處是各系統之間不會造成互相干擾，這對通信系統尤其重要。但網絡容易被雷擊壞，故除有防爆炸要求的危險環境必須要采用獨立的避雷方式外，一般不主張采用獨立接地的方式。這種獨立接地在六、七十年代以前采用比較多，現在多被共用接地所取代。?
共用接地：也叫統一接地。它是把需要接地的各個系統統一接到一個接地裝置上，或者把各系統原來的接地裝置通過地下或者地上用金屬導體連接起來，使它們之間成為暢通的電氣接地統一地網，這樣的接地方式為共用接地。共用接地是目前應用最廣泛的接地方式。
一點接地：把各系統的接地線接到接地母線同一點或同一金屬平面上，這樣的方法叫“一點”接地法。一點接地法能解決各系統接地線的等電位問題，所以能夠降低各系統之間的干擾程度，尤其是50Hz工頻信號對系統的干擾基本上得以消除，所以一點接地法在工程上得到廣泛應用。?
一點接地消除了公共阻抗耦合和低頻接地環路引起的干擾。能很好地工作于1MHZ及以上的額頻率，當整個系統的連接點尺寸較小時（最大尺寸小于L /20，L為干擾信號的波長）可以應用到10MHz。
多點接地：各系統的接地線采用多點短連線的接地方式，稱作多點接地。?
當信號或電磁干擾的頻率相當高或采用快速邏輯時，電容耦合效應將會產生某種干擾耦合，這時引線長度成為主要矛盾，必須采用多點接地使串聯阻抗減至最小，并將駐波減至最小。多點接地方式應用于高頻電路（f>10MHz）。?
在二三十年以前，干擾被稱為無線電頻率干擾，因為絕大多數的噪音和干擾信號出自無線電頻率。現今電子計算機、數字技術和邏輯電路不斷擴大應用領域，現在的干擾被稱為電磁干擾。電磁干擾包括導電性電磁干擾，其干擾能量通過導線或電纜從一電路傳送到另一電路。減少導電性電磁干擾是通過電路的合理設計，采用濾波器和電路的合理接地來實現的；輻射性電磁干擾其能量是通過空氣中的電磁場傳送的。在設計外殼和箱體時，通過選用合理的屏蔽材料，構造技術和設備布置以及采用合理的接地技術等等來減少輻射性電磁干擾。其中處理好接地工程是防電磁干擾最重要的技術措施。?
低頻率干擾絕大部分是通過線路互相耦合而來的，即前面所提到的共阻抗耦合。當兩個電路電流流經同一個公共阻抗時一個電路上的電流在這個阻抗上形成的電壓就會影響到另一個電路，這就是共阻抗耦合。如果一個公用的接地網在不同的地方分別接上連線。由于共阻抗耦合關系，各連線之間將有Vg1和Vgz的電壓，各連線的接地點電壓不會一樣。Vg1和Vgz就是干擾電壓，經放大后就可能直接影響通信或控制信號。?
多點接地的優點允許存在許多接地環路，這時同時使用低頻率的電路是有害的，如有上述情況時，可考慮采用混合接地的方法。?
混合接地：所謂混合接地是在一部設備內的各電路板以最短的導線與機殼連接，或者信號電路相關的幾部設備，以最短的導線與同一個金屬體連接接地，然后多臺設備分別用金屬線接到地網的同一點上。像這樣的接地方式稱為混合接地。?
混合接地在工程上最簡單的辦法，是在交流電源送進房屋的總開關處，把零線重復接地（或把零線接到房屋的結構主鋼筋上），然后在電源的零線處引出一條PE線連接所有應該接地的點。