防雷工程

一、防雷设计思路

由于网络集成系统防护点多、面广，因此，为了保护建筑物和建筑物内各向电子网络设备不受雷电损害或使雷击损害降低到最低程度，应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。现在都采取综合防雷，综合防雷设计方案应包括两个方面：直击雷的防护和感应雷的防护，缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潜在危险的。

   1、直击雷的防护

如果无直击雷防护，按IEC1312的估算几乎所有雷电流都流经进出建筑物的导体型线路（如电源线、信号线等）侵入设备，这样的损害就非常之严重，因此做好直接雷击防护是做感应雷击防护的前提；直击雷防护按照国标GB50057《建筑物防雷设计规范》设计和施工，主要使用避雷针、网、线、带及良好的接地系统，其目的是保护建筑外部不受雷击的破坏，给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。

  2、电源系统的防护

统计数据资料表明，微电子网络系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的。因此，做好电源线的防护是整体防雷中不容忽视的一环。

3、信号系统的防护 

尽管在电源和通信线路等外接引入线路上安装了防雷保护装置，由于雷击发生在网络线（如双绞线）感应到过电压，仍然会影响网络的正常运行，甚至彻底破坏网络系统。雷击时产生巨大的瞬变磁场，在1公里范围内的金属线路，如网络金属连线等都会感应到极强的感应雷击；另外，当电源线或通信线路传输过来雷击电压时，或建筑物的地线系统在泻放雷击时，所产生强大的瞬变电流，对于网络传输线路来说，所感应的过电压已经足以一次性破坏网络。即使不是特别高的过电压，不能够一次性破坏设备，但是每一次的过电压冲击都加速了网络设备的老化，影响数据的传输和存储，甚至死机，直至彻底损坏。所以网络信号线的防雷对于网络集成系统的整体防雷来说，是非常重要的环节。

4、等电位连接

集成网络系统主干交换机所在的中心机房应设置均压环，将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳以及所有进出大楼的金属管道等金属构件进行电气连接，并接至均压环上，以均衡电位。

  5、接地 

机房采用联合接地可有效的解决地电位升高的影响，合格的地网是有效防雷的关键。机房的联合地网通常由机房建筑物基础（含地桩）、环形接地（体）装置、工作（电力变压器）地网等组成。对于敏感的数据通讯设备的防雷，接地系统的良好与否，直接关系到防雷的效果和质量。如果地网不合要求，应改善地网条件，适当扩大地网面积和改善地网结构，使雷电流尽快地泄放，缩短雷电流引起的高过电压的保持时间，以达到防雷要求。

二、防雷设计方案

 1、直击雷的防护

机房所在大楼已有避雷针、避雷带等外部防雷设施，不再作外部防雷补充设计。如之前无直击雷防护，需在机房顶层做避雷带或是避雷网，若机房在空旷地带，视情况还需安装避雷针，避雷针、避雷带必须做好引下线，接入地网。

  2、电源系统的防雷

（1）对于网络集成系统的电源线防护，首先，进入系统总配电房的电源进线，应采用金属铠装电缆敷设，电缆铠装层的两端应良好接地；如果电缆没有铠装层，则就将电缆穿钢管埋地，钢管两端接地，埋地的长度应不小于15米。由总配电房至各大楼的配电箱以及机房楼层配电箱的电力线路，均应采用金属铠装电缆进行敷设。这样可以大大减少电源线感应过电压的可能性。

（2）在电源线路上安装电源防雷器，是必不可少的防护措施。根据IEC防雷规范中有关防雷分区的要求，将电源系统分为三级保护。

1、在总配电柜处安装三相电源防雷箱，通流容量为80KA-100KA的一级电源防雷器（型号：ZS150E-400，数量一套）；

2、在机房分配电柜安装三相电源防雷箱，通流容量为40KA~60KA的二级电源防雷相（型号：PRAC-380C，数量一套）；

3、在机房分配电柜安装单相电源防雷器，通流容量为20KA~40KA的三级电源防雷相（型号：ZSPD TT20K C/2，数量一套）；

4、在配电系统，额定电压500V及以下BBNBBN 的低压供电系统中，串联安装退耦器，用于增加导线感抗，弥补导线长度不足，协调不同规格防雷器之间的配合问题（型号： LS-63A，数量一套）

5、在机房内的重要设备（如交换机、服务器、UPS、硬盘刻录机及电视墙设备）的供电电源进线处安装通流容量10KA的插座式末级电源防雷插排（型号：FACP-10，数量一个，做为三级防雷保护）；

所有防雷器均应良好接地。选用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性，重要场所应设置专用的接地线，切不可将防雷接地线与避雷针接地线并接，且要尽量远离、分开入地。

 3、信号系统的防雷

网络传输线主要使用的是光纤和双绞线。其中光纤不需要特别的防雷措施，但若室外的光纤是架空的，那么需要将光纤的金属部分接地。而双绞线屏蔽效果较差，因此感应雷击的可能性比较大，应将此类信号线敷设在屏蔽线槽中，屏蔽线槽应良好接地；也可穿金属管敷设，金属管应全线保持电气上的连通，并且金属管两端应良好接地。

1、　在计算机网络、服务器或交换机设备的进线端和出线端串联 RJ45 端口网络信号避雷器（型号：RJ45-E100，数量一台），避免因雷击感应或电磁场干扰沿双绞线窜入而毁坏设备。

注意：所有防雷器均应良好接地，选用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性，重要场所应设置专用的接地线，切不可将防雷接地线与避雷针接地线并接，且要尽量远离、分开入地。

  4、机房等电位连接

在机房防静电地板下，沿着地面上布置40*3紫铜排，形成闭合环接地汇流母排。将配电箱金属外壳、电源地、避雷器地、机柜外壳、金属屏蔽线槽、门窗等穿过各防雷区交界的金属部件和系统设备的外壳，以及对防静电地板下的隔离架进行多点等电位接地就进至汇流排。并采用等电位连接线4-10mm2铜芯线螺栓紧固的线夹作为连接材料。同时在机房找出建筑物主钢筋，经测试确与避雷带连接良好，用14mm镀锌圆钢通过铜铁转换接头将接地汇流母排与之连接起来。形成等电位。采用联合接地网，目的是消除各地网之间的电位差，保证设备不因雷电的反击而损坏。

  5、接地网制作设计

接地是避雷技术非常重要的环节之一，无论是直击雷或感应雷，最终都是把雷电流引入大地。因此，对于敏感的数据（信号）通信设备而言，没有合理而良好的接地系统是不能可靠避雷的。因此，对接地电阻 >1Ω 的大楼地网，需按照规范要求整改，以提高机房接地系统的可靠性。根据具体情况，通过沿机房大楼建立不同形式的接地网（包括水平接地体、垂直接地体）来扩大接地网的有效面积和改善地网的结构。

采用共用接地装置时，共用接地电阻值不应大于1Ω；采用专用接地装置时，其接地电阻值不应大于4Ω

基本要求如下：

（ 1 ）在大楼周围做接地网，用较少的材料和较低的安装成本，完成最有效的接地装置；

（ 2 ）接地电阻值要求 R ≤1Ω ；

（ 3 ）接地体应离机房所在主建筑物 3~5m 左右设置；

（ 4 ）水平和垂直接地体应埋入地下 0.8m 左右，垂直接地体长 2.5m ，每隔 3~5m 设置一个垂直接接地体，垂直接地体采用 50×50×5mm 的热镀锌角钢，水平接地体则选 50×5mm 的热镀锌扁钢；

（ 5 ）在地网焊接时，焊接面积应 ≥6 倍接触点，且焊点做防腐蚀防锈处理；

（ 6 ）各地网应在地面下 0.6~0.8m 处与多根建筑立柱钢筋焊接，并作防腐蚀、防锈处理；

（ 7 ）土壤导电性能差时采用敷设降阻剂法，使接地电阻 ≤1Ω ；

（ 8 ）回填土必须是导电状态较好的新粘土；

（ 9 ）与大楼基础地网多点焊接，并预留接地测试点。

以上是一种传统的廉价实用的接地方式，根据实际情况，接地网材料也可以选用新型技术接地装置，如免维护电解离子接地系统、低电阻接地模块、长效铜包钢接地棒等等

8、接地电阻的标准：要求冲击接地电阻不大于10欧姆。

9、SPD安装完毕后，须由施工单位技术主管再次检查确认，保证SPD安装正确、可靠，SPD的接地要求应小于4欧姆；如整个防雷系统采用共用接地时，其冲击接地电阻要求应该≤1欧姆；

一、什么是雷击（雷电）？

    所谓雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者带电的云层与大地之间迅猛的放电。

二、雷击的几种表现形式：

（1）直击雷

（2）雷电电磁脉冲：

     1、感应雷击

     2、雷电波侵入

三、雷电活动的一般规律：

    夏季多于冬季，南方多于北方，东部多于西部，丘陵多于平原，低纬度多于高纬度地区，陆地多于海洋，水陆过渡带多于其他地带，城市多于乡村，土壤电阻率（ρ）大的地方多于土壤电阻率（ρ）小的地方。

四、防雷装置的主要构成：

（1）接闪器： 直接截受雷击的避雷针，避雷带(线)，避雷网，以及作接闪的金属屋面和金属构件等。

（2）引下线：连接接闪器与接地装置的金属导体。

（3）避雷器：是一种能释放过电压能量限制过电压幅值的保护设备。使用时将避雷器安装在被保护设备附近，与被保护设备并联。在正常情况下避雷器不导通（最多只流过微安级的泄漏电流）。当作用在避雷器上的电压达到避雷器的动作电压时，避雷器导通，通过大电流，释放过电压能量并将过电压限制在一定水平，以保护设备的绝缘。在释放过电压能量后，避雷器恢复到原状态。

（4）接地线：接地线就是电气保护中的一种方式，通过与大地层连接进行放电保护，它的作用是当连接的设备漏电或感应带电时能够快速通过接地线将电流引入大地从而使设备外壳不再带电。

（5）接地装置（接地体）：埋入土壤中或混磷土基础中作散流用的导体。

五、最实用的防雷方法介绍：

A：直击雷防护

B；雷电电磁脉冲的防护

六、日常生活和工作中避雷知识简介：

（1）雷雨天减少户外活动；

（2）打雷时尽量不接打固定电话；

（3）不要靠近户外金属物体；

（4）打雷时不要在大树下躲避；

（5）不要停留在水陆交界或山坡与平过渡地带；

（6）不要用未作任何接地处理的太阳能热水器淋浴；

（7）不要靠近金属门窗，尤其是住户在15米高以上的楼房；

（8）关闭家用电器电源（有SPD保护和良好接地系统的除外）；

（9）购置不动产，如房屋等类固定资产，应查看是否具有防雷验收合格证；

（10）购买电子产品和家用电器应仔细查看安装说明书，并认真检查安装人员是否按照说明书进行安装

雷电简介

    雷电是不可避免的自然灾害。地球上任何时候都有雷电在活动。据统计，每秒钟造就1800阵雷雨，伴随600次闪电，其中就有100个炸雷击落地面，造成建筑物。发电、通讯和影视设备的破坏，引起火灾，毙伤人、畜、每年经济损失约10亿美元，死亡3000人以上。其中美国每年有将近400人被雷击死，财产损失达2.6亿美元。1996年7月20日，印度东北地区雷雨不断，雷电击中了比哈尔邦的一座校舍，造成15名小学生死亡，多人受伤。雷电还将树下5个人全部烧死。将另外4名在田间劳作的农民击死。

      我国也是一个雷电灾害频发的国家。例如。山东临沂地区平均每年约有39人因雷击伤亡。又如，湖南省溆浦县戈竹坪乡山背村是个罕见的雷区，近10多年来曾先后被雷电击死8人，击伤115人（其中重伤24人），还击伤耕牛5头，击死击伤猪50余头，击死鸡、鸭、鹅等家禽450多只。村里变压器也先后5次被雷电击毁，房屋、树木。庄稼和田地被毁数十次，真是令人震惊的数字。又如1996年7月10日，湖北省随州市黄坑体育场内正在踢足球的12名青年集体遭到雷电袭击，当场死亡2人，6名重伤者全身乌紫，昏迷不醒，被送往医院抢救，意识障碍达10多个小时。因此，了解雷电的规律，掌握正确的预防措施和自救方法是十分必要的。

     那么让我们先了解下雷电是怎么形成的呢。雷电是大气中的放电现象，多形成在积雨云中，积雨云随着温度和气流的变化会不停地运动，运动中摩擦生电，就形成了带电荷的云层，某些云层带有正电荷，另一些云层带有负电荷。另外，由于静电感应常使云层下面的建筑物。树木等带有异性电荷。随着电荷的积累，雷云的电压逐渐升高，当带有不同电荷的雷云与大地凸出物相互接近到一定温度时，其间的电场超过25～30kv／cm，将发生激烈的放电，同时出现强烈的闪光。由于放电时温度高达2000℃，空气受热急剧膨胀，随之发生爆炸的轰鸣声，这就是闪电与雷鸣。雷电的大小和多少以及活动情况，与各个地区的地形、气象条件及所处的纬度有关。一般山地雷电比平原多，沿海地区比大陆腹地要多，建筑越高，遭雷击的机会越多。

    雷击有极大的破坏力，其破坏作用是综合的，包括电性质、热性质和机械性质的破坏。根据雷电产生和危害特点的不同，雷电可分为以下四种：

1.直击雷

    直击雷是云层与地面凸出物之间的放电形成的。直击雷可在瞬间击伤击毙人畜。巨大的雷电流流入地下，令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压，可能直接导致接触电压或跨步电压的触电事故。另外，直击雷的巨大的雷电流通过被雷击物，在极短的时间内转换成大量的热能，造成易燃物品的燃烧或造成金属熔化飞溅而引起火灾。

2.球形雷

    球形雷是一种球形。发红光或极亮白光的火球，运动速度大约为2m／s。球形雷能从门。窗。烟囱等通道侵入室内，极其危险。

3．雷电感应，也称感应雷

     雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体的二次放电，从而损坏电气设备。  

4．雷电侵入波

    雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。其传播速度为3x108m／s。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触电事故。属于雷电侵人波造成的雷电事故很多，在低压系统这类事故约占总雷害事故的70% 。

    既然雷电的威胁如此大，那么我们有什么方法预防雷电的危害并利用它吗?防直击雷的主要措施是在建筑物上安装避雷针、避雷网、避雷带。在高压输电线路上方安装避雷线。一套完整的防雷装置包括接闪器。引下线和接地装置。上述的针、线、网、带实际上都只是接闪器。接冈器是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免遭雷击。接闪器截面锈蚀30％以上时应予更换。如果引入线断了或接地装置接触电阻太大，避雷器不仅起不到防雷作用，还能吸引雷电，增加建筑物遭雷击的机会。因此，引下线应满足机械强度，耐腐蚀和热稳定的要求。应取最短的途径。要尽量避免弯曲，不得用铝线做防雷引下线。要教育孩子不要拉引下线玩。为了防止雷电侵入波沿低电压线路进入室内，低压线路最好采用地下电缆供电，并将电缆的金属外皮接地。采用架空线供电时，在进户外装设一组低压阀型避雷器或2～3mm的保护间隙，并与绝缘子铁脚一起接地。接地装置可以与电气设备的接地装置并用。接地电阻不得大于5～30Ω。阀型避雷器装在被保护物的引人端。其上端接在线路上，下端接地。正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统的运行，当因雷击，有高压冲击波沿线路袭来时，避雷器间隙击穿而接地，从而强行切断冲击波，这时进人被保护物的电压仅雷电流通过避雷器及其引线和接地装置产生的残压。雷电流通过以后避雷器间隙又恢复绝缘状态，以便系统正常运行。另外，目前世界各国专家都在研究消除雷击的新技术，以提高防雷效率。经过多年努力，发明了一些新型装置。例如，电离防雷装置，放射性同位索避雷针，高脉冲避雷针，激光防雷装置，半导体少长针消雷器等，这些新型的防雷装置效能如何，还要靠实践来验证。

    其实虽然雷电的威胁大，但并不是不能预防的，而且如果经过合理的改造和利用，雷电还可以为人造福，让我们合理的预防雷电使其不能对我们造成危害，还要合理的利用它让它为人类造福

 七、防雷安全知识

1、打雷时，在家里怎样使用电器?
   切断电源，拔掉电话插头，同时不要接触煤气管道、自来水管道以及各种带电装置，更不要在雷电交加时用喷头冲凉，因为巨大的雷电会沿着水流袭击淋浴者。不要使用设有外接天线的收音机和电视机，不要接打电话。强雷鸣闪电时，一定不要使用手机。

2、如果打雷、闪电时，我们在户外，那该怎么办？
    不要停留在高楼平台上，不要进入孤立的棚屋、岗亭，不要在大树下躲避雷雨，如万不得已，则须与树干保持3米距离，下蹲并双腿靠拢。如果在雷电交加时，头、颈、手处有蚂蚁爬走感，头发竖起，说明将发生雷击，应赶紧趴在地上，尽量低下头，因为头部较之身体其他部位最易遭到雷击，这样可以减少遭雷击的危险，并取下身上佩戴的金属饰品和发卡、项链等。不宜在水面和水边停留，不宜在河边洗衣服、钓鱼、游泳、玩耍，不宜快速开摩托、快速骑自行车和在雨中狂奔。

3、在野外，如找不到合适的避雷场所，应该怎么办？

找一块地势低的地方，蹲下且双脚并拢，手放膝上，身向前屈。远离树木、电线杆、烟囱等尖耸、孤立的物体。不宜进入孤立的棚屋、岗亭等低矮建筑物。

 4、在空旷场地手是不宜拿哪些东西，不宜做哪些运动？

不宜打伞，不宜把金属工具、羽毛球拍、高尔夫球棍等物品扛在肩上。切勿游泳或从事其他水上运动，不宜进行户外球类、攀爬、骑驾等运动，尽快离开水面以及其他空旷场地，寻找有防雷设施的地方躲避。不宜开摩托车、骑自行车赶路，打雷时切忌狂奔。

5、在室内怎样防雷？
    关好门窗，尽量远离门窗、阳台和外墙壁。 在室内不要靠近、更不要触摸任何金属管线，包括水管、暖气管、煤气管等。 .在无防雷设施的房间里尽量不要使用家用电器，包括电视机、计算机、有线电话、有源收音机、电冰箱、洗衣机、微波炉等。建议拔掉所有的电源插头。 在雷雨天气不要使用太阳能热水器洗澡。发生雷击火灾时，要赶快切断电源，并迅速报警。

6、雷击烧伤如何急救？

雷击时的电流热效应可引起电烧伤，使人体炭化成焦状。 如果遭受雷击者衣服着火，可往伤者身上泼水，或者用厚外衣、毯子把伤者裹住，以扑灭火焰。对呼吸、心跳停止者，先做心肺复苏，再处理烧伤创面。用冷水冷却伤处，然后盖上敷料，若无敷料可用清洁的布、衣服等包裹。 及时转送当地医院救治，并采取抗休克措施。