“北京阿爾巴尼亞大使館雷電綜合防護(hù)系統(tǒng)改造方案（三）

雷電防護(hù)區(qū)的劃分：
根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.2.1條的規(guī)定將需要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷區(qū)，以劃定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和指明各區(qū)交界處的等電位連接點(diǎn)的位置。
各區(qū)以在其交界處的電磁環(huán)境有明顯改變作為劃分不同防雷區(qū)的特征。通常，防雷區(qū)的級(jí)數(shù)越高電磁場(chǎng)強(qiáng)度越小。
一個(gè)需要保護(hù)的建筑，從EMC（電磁兼容）的觀點(diǎn)看，由外到內(nèi)可分為幾級(jí)保護(hù)區(qū)，最外層是0級(jí)，是直接雷擊區(qū)域，危險(xiǎn)性最高，往里，則危險(xiǎn)程度越低，過(guò)電壓主要是沿線路竄入的，保護(hù)區(qū)的界面通過(guò)外部防雷系統(tǒng)、鋼筋混凝土及金屬管道等構(gòu)成的屏蔽層形成，電氣通道以及金屬管道等則經(jīng)過(guò)這些界面。
雷電的綜合防護(hù)：
雷電是常見(jiàn)的大氣層中強(qiáng)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(hù)體系，包括接閃器、引下線、接地系統(tǒng)等來(lái)防范直擊雷；還應(yīng)建立完善有效的內(nèi)部防護(hù)體系，即正確選擇機(jī)房及設(shè)備位置、實(shí)現(xiàn)有效的等電位連接、采取屏蔽措施、供電系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)采用多級(jí)加裝SPD等措施，來(lái)防范通過(guò)電磁感應(yīng)、過(guò)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(hù)，減少損失。
a
外部防護(hù)體系（直擊雷防護(hù)）：
大樓通過(guò)建筑物主鋼筋，上端與接閃器，下端與地網(wǎng)連接，中間與各層均壓網(wǎng)或環(huán)形均壓帶連接，對(duì)進(jìn)入建筑物的各種金屬管線實(shí)施均壓等電位連接，具有特殊要求的各種不同地線進(jìn)行等電位處理。應(yīng)符合下列要求：
安裝的避雷針或避雷線（網(wǎng)）應(yīng)使被保護(hù)的建筑物及風(fēng)帽、放散管等突出屋面的物體均處于接閃器保護(hù)范圍內(nèi)。
所有避雷針應(yīng)采用避雷帶互相連接。
建筑物應(yīng)裝設(shè)均壓環(huán)。
防直擊雷的接地裝置應(yīng)圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)型接地體，每根引下線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于10歐姆。
接閃器、引下線及接地系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)GB50057－94中的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工。接閃器應(yīng)使建筑物處于其滾球半徑保護(hù)范圍內(nèi)；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(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。
b
直內(nèi)部防護(hù)體系（雷擊電磁脈沖防護(hù)）：
a)    由雷電流的“集膚效應(yīng)”可知，雷電流能量大部分集中在建筑物外墻附近，而室內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度在雷電流流經(jīng)的立柱（引下線）附近最大，所以機(jī)房及機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備應(yīng)選擇在建筑物的中間位置分布，并且應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(zhǎng)的距離，通信電纜線槽以及地線線槽的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能位于距離建筑物立柱或橫梁較遠(yuǎn)的位置。
b)    使用連接導(dǎo)體或等電位連接器將防雷地、交流工作地、保護(hù)地、直流工作地等連接起來(lái)形成共地，消除在雷擊發(fā)生時(shí)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(gòu)架、門窗、地板及管線等均相互焊（連）接在一起，并與地網(wǎng)形成良好的電氣連接，構(gòu)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(hù)層應(yīng)在兩端做良好接地。
d)    進(jìn)入建筑物大摟的電源線和通訊線應(yīng)在LPZ0與LPZ1、 LPZ1與LPZ2區(qū)交界處，以及終端設(shè)備的前端根據(jù)IEC1312——雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，安裝上電源類SPD，以及通訊網(wǎng)絡(luò)類SPD。SPD是用以防護(hù)電子設(shè)備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導(dǎo)電涌過(guò)電壓的有效手段。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，由電力線引入雷電過(guò)電壓造成的事故約占雷擊事故的70%～80%，因此要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)電源系統(tǒng)的雷電防護(hù)。根據(jù)IEC-61312的多級(jí)防護(hù)原則，應(yīng)在各防雷保護(hù)區(qū)界面處加裝相應(yīng)的雷電過(guò)壓保護(hù)器（SPD）作多級(jí)防護(hù)，最終使殘壓限制在設(shè)備可以承受的范圍內(nèi)。
對(duì)于SPD的選擇，IEC也做出了明確的要求：在LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)的交界處加裝的SPD應(yīng)滿足10/350μs的雷電測(cè)試波形，在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)、LPZ2區(qū)與LPZ3區(qū)的交界處加裝的SPD應(yīng)滿足8/20μs的過(guò)壓測(cè)試波形。
e)    發(fā)生雷擊時(shí)，在信號(hào)系統(tǒng)、天饋線系統(tǒng)及其它傳輸線路上也會(huì)產(chǎn)生雷電過(guò)電壓，沿線路直接進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，造成設(shè)備損壞。所以，根據(jù)IEC-61312中多級(jí)防護(hù)原則，在信號(hào)系統(tǒng)、天饋線系統(tǒng)及其它傳輸線路穿過(guò)各防雷保護(hù)區(qū)界面處，應(yīng)加裝相應(yīng)的雷電過(guò)壓保護(hù)器（SPD），SPD的選擇要滿足IEC要求的雷電測(cè)試波形。
大量實(shí)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(hù)措施，才能有效地防止雷電通過(guò)各種途徑對(duì)設(shè)備的侵襲，減少損失。雷擊是年復(fù)一年的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深入，現(xiàn)代化建設(shè)的不斷提高，我國(guó)的通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已具有了世界先進(jìn)水平。通信設(shè)備越來(lái)越多，規(guī)模越來(lái)越大，避雷、過(guò)壓防護(hù)已成為具有時(shí)代特點(diǎn)的一項(xiàng)迫切要求。隨著設(shè)備的高度集成化和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，一方面大型電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程控交換機(jī)組等系統(tǒng)設(shè)備富含大量的CMOS半導(dǎo)體集成模塊，而耐過(guò)電流、耐雷電壓的水平反而隨之降低，另一方面由于信號(hào)來(lái)源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波的侵入，致使雷電災(zāi)害頻頻發(fā)生。
c
電源系統(tǒng)保護(hù)：
為盡量降低侵入電源的過(guò)電壓，可如圖一樣在電力線上分區(qū)加裝浪涌保護(hù)器，通過(guò)多級(jí)避雷措施后可將侵入設(shè)備的殘壓限制到一個(gè)合理的水平。進(jìn)行三級(jí)電涌過(guò)電壓是因?yàn)槟芰啃枰鸺?jí)泄放和傳輸線路會(huì)感應(yīng)LEMP（雷擊電磁脈沖輻射）  
第一級(jí)電涌過(guò)電壓的目的： 防止直接的傳導(dǎo)雷進(jìn)入 LPZ1區(qū)，將上萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)付的浪涌電壓限制到2500伏
第二級(jí)電涌過(guò)電壓的目的： 進(jìn)一步將通過(guò)第一級(jí)浪涌保護(hù)器的殘余浪涌電壓或限制到1500-2000伏，對(duì)LPZ1 - LPZ2 實(shí)施等電位連接。
第三級(jí)電涌過(guò)電壓的目的： 最終保護(hù)設(shè)備的手段，將殘余浪涌電壓的值降低到1000伏以內(nèi)，使浪涌的能量不致?lián)p壞設(shè)備。
d
網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的保護(hù)：
信息傳輸線的雷電防護(hù)原理與電源線是基本相同的，只不過(guò)通過(guò)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(gè)浪涌保護(hù)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)多級(jí)電涌過(guò)電壓措施。另外無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的天線工作在LPZ0A區(qū)，電磁環(huán)境惡劣，應(yīng)加裝天線浪涌保護(hù)器。為方便安裝和保證網(wǎng)絡(luò)信息傳送通暢，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的工作參數(shù)和連接方式選用合適的網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器。
總的來(lái)說(shuō)，采用浪涌保護(hù)器還應(yīng)注意：
a)    電涌過(guò)電壓保護(hù)器必須經(jīng)過(guò)接地端以盡可能短的路徑接地
b)    各種接地盡可能統(tǒng)一，構(gòu)成等電位，防止地電流反擊
c)    信號(hào)浪涌保護(hù)器連接必須與數(shù)據(jù)進(jìn)線方向一致
d)    不同類型的數(shù)據(jù)傳輸線應(yīng)選用不同類型的保護(hù)器
e)    電源、信號(hào)多級(jí)保護(hù)（在進(jìn)線處、戶內(nèi)線距較長(zhǎng)、線與線間的反串）
e
等電位連接
在IEC標(biāo)準(zhǔn)中指出等電位連接是內(nèi)部電涌過(guò)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(dǎo)線或過(guò)電壓（電涌）保護(hù)器，將處在需要電涌過(guò)電壓空間內(nèi)的電涌過(guò)電壓裝置和建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來(lái)導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接起來(lái)，形成一個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位。
所有從室外進(jìn)入的金屬導(dǎo)體（包括水管、氣管，電纜屏蔽層或電纜屏蔽管）應(yīng)在進(jìn)入電涌過(guò)電壓區(qū)的交界處就近直接接地，不能直接接地的導(dǎo)體（如電力線、傳輸線等）應(yīng)通過(guò)浪涌保護(hù)器接地，電力、通信電纜應(yīng)穿金屬管并埋地進(jìn)入機(jī)房，穿管埋地的距離應(yīng)大于25米。室內(nèi)設(shè)備的金屬部分應(yīng)可靠接地，所有的接地必須實(shí)在同一個(gè)接地基準(zhǔn)點(diǎn)上，這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)在工程上稱為匯流排或均壓環(huán)，這樣就能保證室內(nèi)設(shè)備不會(huì)因?yàn)榈仉娢簧叨a(chǎn)生電位差。
實(shí)行等電位連接的主體應(yīng)為：
設(shè)備所在建筑物的主要金屬構(gòu)件和進(jìn)入建筑物的金屬管道；
供電線路含外露可導(dǎo)電部分；
電涌過(guò)電壓裝置；
由電子設(shè)備構(gòu)成的信息系統(tǒng)。
信息系統(tǒng)的等電位連接：
當(dāng)采用S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該信息系統(tǒng)的所有金屬組件，除等電位連接點(diǎn)外，應(yīng)與共用接地系統(tǒng)的各組件有足夠的絕緣（＞10kV 1.2/50μs）。本網(wǎng)絡(luò)應(yīng)僅通過(guò)唯一的一點(diǎn)(即接地基準(zhǔn)點(diǎn) ERP)組合到共用接地系統(tǒng)中去。在此情況下，在各設(shè)備之間的所有線路和電纜應(yīng)按照星形結(jié)構(gòu)與各等電位連接線平行敷設(shè)，以避免產(chǎn)生感應(yīng)環(huán)路。由于采用唯一的一點(diǎn)進(jìn)行等電位連接，故不會(huì)有與雷電有關(guān)聯(lián)的低頻電流進(jìn)入信息系統(tǒng)，而信息系統(tǒng)內(nèi)的低頻干擾源也不會(huì)產(chǎn)生大地電流。做等電位連接的這唯一的點(diǎn)也是接浪涌保護(hù)器以限制傳導(dǎo)來(lái)的過(guò)電壓的理想連接點(diǎn)。
如果采用M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)，則該信息系統(tǒng)的各金屬組件不應(yīng)與共用接地系統(tǒng)各組件絕緣。M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)應(yīng)通過(guò)多點(diǎn)組合到共用接地系統(tǒng)中去。通常，本網(wǎng)絡(luò)用于延伸較大和開(kāi)環(huán)的系統(tǒng)，而且在設(shè)備之間敷設(shè)許多線路和電纜，服務(wù)性設(shè)施和電纜在幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)入該信息系統(tǒng)。本網(wǎng)絡(luò)用于各種高頻也能得到一個(gè)低阻抗網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)所具有的多重短路環(huán)路對(duì)磁場(chǎng)將起到衰減環(huán)路的作用，從而在信息系統(tǒng)的鄰近區(qū)使初始磁場(chǎng)減弱。
在復(fù)雜系統(tǒng)中，兩種型式(M型和 S型)的優(yōu)點(diǎn)可組合在一起。
f
接地系統(tǒng)：
現(xiàn)在的城市，在一座建筑物內(nèi)有許多不同性質(zhì)的電氣設(shè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)接地（也叫直流接地，在數(shù)字邏輯系統(tǒng)中叫邏輯接地）等，這麼多系統(tǒng)的接地到底采用哪重好呢？現(xiàn)一一解釋如下：根據(jù)實(shí)踐證明，共用接地是應(yīng)用最為廣泛的接地方式。
獨(dú)立接地：如上面所談到的需要接地的部分，都分別獨(dú)立地建立自己的接地系統(tǒng)，這種接地方式稱為獨(dú)立接地。它的好處是各系統(tǒng)之間不會(huì)造成互相干擾，這對(duì)通信系統(tǒng)尤其重要。但網(wǎng)絡(luò)容易被雷擊壞，故除有防爆炸要求的危險(xiǎn)環(huán)境必須要采用獨(dú)立的避雷方式外，一般不主張采用獨(dú)立接地的方式。這種獨(dú)立接地在六、七十年代以前采用比較多，現(xiàn)在多被共用接地所取代。 
共用接地：也叫統(tǒng)一接地。它是把需要接地的各個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個(gè)接地裝置上，或者把各系統(tǒng)原來(lái)的接地裝置通過(guò)地下或者地上用金屬導(dǎo)體連接起來(lái)，使它們之間成為暢通的電氣接地統(tǒng)一地網(wǎng)，這樣的接地方式為共用接地。共用接地是目前應(yīng)用最廣泛的接地方式。
一點(diǎn)接地：把各系統(tǒng)的接地線接到接地母線同一點(diǎn)或同一金屬平面上，這樣的方法叫“一點(diǎn)”接地法。一點(diǎn)接地法能解決各系統(tǒng)接地線的等電位問(wèn)題，所以能夠降低各系統(tǒng)之間的干擾程度，尤其是50Hz工頻信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾基本上得以消除，所以一點(diǎn)接地法在工程上得到廣泛應(yīng)用。 
一點(diǎn)接地消除了公共阻抗耦合和低頻接地環(huán)路引起的干擾。能很好地工作于1MHZ及以上的額頻率，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的連接點(diǎn)尺寸較小時(shí)（最大尺寸小于L /20，L為干擾信號(hào)的波長(zhǎng)）可以應(yīng)用到10MHz。
多點(diǎn)接地：各系統(tǒng)的接地線采用多點(diǎn)短連線的接地方式，稱作多點(diǎn)接地。 
當(dāng)信號(hào)或電磁干擾的頻率相當(dāng)高或采用快速邏輯時(shí)，電容耦合效應(yīng)將會(huì)產(chǎn)生某種干擾耦合，這時(shí)引線長(zhǎng)度成為主要矛盾，必須采用多點(diǎn)接地使串聯(lián)阻抗減至最小，并將駐波減至最小。多點(diǎn)接地方式應(yīng)用于高頻電路（f>10MHz）。 
在二三十年以前，干擾被稱為無(wú)線電頻率干擾，因?yàn)榻^大多數(shù)的噪音和干擾信號(hào)出自無(wú)線電頻率。現(xiàn)今電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字技術(shù)和邏輯電路不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)在的干擾被稱為電磁干擾。電磁干擾包括導(dǎo)電性電磁干擾，其干擾能量通過(guò)導(dǎo)線或電纜從一電路傳送到另一電路。減少導(dǎo)電性電磁干擾是通過(guò)電路的合理設(shè)計(jì)，采用濾波器和電路的合理接地來(lái)實(shí)現(xiàn)的；輻射性電磁干擾其能量是通過(guò)空氣中的電磁場(chǎng)傳送的。在設(shè)計(jì)外殼和箱體時(shí)，通過(guò)選用合理的屏蔽材料，構(gòu)造技術(shù)和設(shè)備布置以及采用合理的接地技術(shù)等等來(lái)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(shù)措施。 
低頻率干擾絕大部分是通過(guò)線路互相耦合而來(lái)的，即前面所提到的共阻抗耦合。當(dāng)兩個(gè)電路電流流經(jīng)同一個(gè)公共阻抗時(shí)一個(gè)電路上的電流在這個(gè)阻抗上形成的電壓就會(huì)影響到另一個(gè)電路，這就是共阻抗耦合。如果一個(gè)公用的接地網(wǎng)在不同的地方分別接上連線。由于共阻抗耦合關(guān)系，各連線之間將有Vg1和Vgz的電壓，各連線的接地點(diǎn)電壓不會(huì)一樣。Vg1和Vgz就是干擾電壓，經(jīng)放大后就可能直接影響通信或控制信號(hào)。 
多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)允許存在許多接地環(huán)路，這時(shí)同時(shí)使用低頻率的電路是有害的，如有上述情況時(shí)，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(shè)備內(nèi)的各電路板以最短的導(dǎo)線與機(jī)殼連接，或者信號(hào)電路相關(guān)的幾部設(shè)備，以最短的導(dǎo)線與同一個(gè)金屬體連接接地，然后多臺(tái)設(shè)備分別用金屬線接到地網(wǎng)的同一點(diǎn)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(jiǎn)單的辦法，是在交流電源送進(jìn)房屋的總開(kāi)關(guān)處，把零線重復(fù)接地（或把零線接到房屋的結(jié)構(gòu)主鋼筋上），然后在電源的零線處引出一條PE線連接所有應(yīng)該接地的點(diǎn)。