第一章 概 述

雷電(diàn)灾害是最严重的十种自然灾害之一。全球每年因雷击造成人员伤亡，财产损失不计其数，导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生，卫星、通信、导航、计算机网络，乃至到每个家庭的家用(yòng)電(diàn)器都会受到雷電(diàn)灾害的严重威胁。我國(guó)雷暴活动也十分(fēn)频繁，全國(guó)有(yǒu)21个省会城市，雷暴日都在50天以上，最多(duō)达134天。随着计算机技术（Computer）、控制技术（Control）、通讯技术（Communication）、显示技术（CRT）的发展和广泛应用(yòng)，各系统集数据采集、信息传送于一體(tǐ)的网络形成，随之引入了大量设备。由于这些设备大量采用(yòng)高度集成化的CMOS電(diàn)路和CPU单元，其对瞬间过電(diàn)压的承受能(néng)力大幅降低，将成為(wèi)受雷電(diàn)损害的主要设备。所以对于雷雨多(duō)发地區(qū)各系统采取有(yǒu)效的保护措施是非常必要的，明析瞬间过電(diàn)压产生途径和危害是正确采取防护措施的前提。据美國(guó)通用(yòng)研究公司提供磁场脉冲超过0.07高斯，就可(kě)引起计算失效；磁场脉冲超过2.4高斯就可(kě)以引起集成電(diàn)路永久性损坏。那么如何设置防雷措施和接地、有(yǒu)效抑制雷击过電(diàn)压及電(diàn)磁干扰是一个全新(xīn)的课题，也是大多(duō)数技术人员迫切需要解决的问题，因為(wèi)它是保障网络畅通，设备运行完好及人身安全的重要技术手段和环节，是众多(duō)信息技术产业人员在网络维护及财产管理(lǐ)工作的重要组成部分(fēn)。

本方案制定的目的是考虑实际环境因素和用(yòng)户实际需要而做出一套比较完整而易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案，从而达到机房网络设备、電(diàn)子设备安全地运行。

第二章 雷電(diàn)防护原理(lǐ)

① 直击雷

直接雷击的防护应采用(yòng)避雷针或避雷带。按照滚球法计算被保护物(wù)应在接闪器的保护范围内，接地冲击電(diàn)阻不大于10Ω。避雷装置包括：接闪器、引下線(xiàn)和接地装置。

② 感应雷

感应雷击防护应主要从線(xiàn)路防护考虑。机房電(diàn)源进線(xiàn)处应加装電(diàn)源避雷器，机房信号进線(xiàn)处应加装信号避雷器。计算机场地的安全保护接地应不大于4Ω，交流工作接地应不大于4Ω。直流工作接地如果设备有(yǒu)特殊要求，按设备的特殊要求接地，无特殊要求则参照交流工作接地的要求，应不大于4Ω。

机房用(yòng)電(diàn)是由配電(diàn)房集中供電(diàn)实现的，既：由总配電(diàn)房内配電(diàn)柜分(fēn)动力、空调、照明等多(duō)条供電(diàn)線(xiàn)路分(fēn)别供至楼内用(yòng)電(diàn)系统。因此，对网络数据及语音、安全防范等系统设备供電(diàn)線(xiàn)路防感应雷保护也要整體(tǐ)考虑。

第三章 防雷措施

由于雷電(diàn)的危害巨大，人类一直以来都在研究对雷電(diàn)的防护措施，目前对雷電(diàn)进行防护的措施主要包括以下几种方法。

3-1：外部防雷

根据GB50057-2010《建筑物(wù)防雷设计规范》（2010年版）规范的要求，必须对弱電(diàn)系统所在建筑物(wù)做外部防雷措施。在设计建筑物(wù)外部防雷时，对其建筑物(wù)设计时必须考虑到楼顶上须设避雷带及避雷针，另外，建筑物(wù)应采用(yòng)暗敷设引下線(xiàn)(可(kě)以利用(yòng)建筑物(wù)构造柱内的主筋做引下線(xiàn))，其间距不大于25米。

另外对中心机房应金属均压环，并将其与房内金属导電(diàn)外壳等做等電(diàn)位连接。

3-2：内部防雷

3-2-1等電(diàn)位连接：把各种金属物(wù)用(yòng)粗的导線(xiàn)焊接起来，或把它们直接焊接起来，以保证等電(diàn)位。也包括物(wù)體(tǐ)与结构件之间或者同一物(wù)體(tǐ)的各部分(fēn)金属外套之间做到電(diàn)性的连接。

3-2-2传导：传导的作用(yòng)是把闪電(diàn)的巨大能(néng)量引导到大地下耗散掉。不是它对保护的对象产生破坏作用(yòng)。

3-2-3分(fēn)流：分(fēn)流的做法是将凡是从室外进来的导體(tǐ)（包括電(diàn)力電(diàn)源線(xiàn)、電(diàn)话線(xiàn)、信号線(xiàn)或者这类電(diàn)線(xiàn)的金属外壳等）都要并联一种避雷器至接地線(xiàn)。不仅是在入户处，在每个需要做防雷保护的仪器设备的入机壳处都要安装。它的作用(yòng)是把沿导線(xiàn)传入的过電(diàn)压波在避雷器处经避雷器分(fēn)流入地，也就是类似于把雷電(diàn)流的所有(yǒu)入侵通道堵截了，而且不至一级堵截。

3-2-4接地：接地是闪電(diàn)能(néng)量的泻放入地，虽然接地措施在整个防雷措施中是配角，但是如果没有(yǒu)很(hěn)好的接地措施，所有(yǒu)的措施包括等電(diàn)位连接、传导、分(fēn)流这三个防雷措施都不可(kě)能(néng)达到预期的效果。因此接地也是整个防雷措施的基础，接地的妥当与否，成為(wèi)历来防雷技术上特别受重视的项目，它又(yòu)是最费工、费钱、费力的防雷措施，是防雷工程的重点和难点。

3-2-5屏蔽：屏蔽就是用(yòng)金属网、箔、壳、管等导體(tǐ)把需要保护的对象包裹起来，形成一个近似于法拉第笼式的保护装置。从物(wù)理(lǐ)意义上来讲，就是把闪電(diàn)的脉冲電(diàn)磁场从空间入侵的通道阻隔起来。各种屏蔽措施也同样要接地。

第四章 设计依据

依据國(guó)际電(diàn)工委员会IEC标准和中國(guó)GB标准与部委颁发的设计规范的要求，大楼和大楼内之计算机房、程控机机房等设备都必须有(yǒu)完整完善之防浪涌保护措施，保证该系统能(néng)正常运作。这包括電(diàn)源供電(diàn)系统、不间断供電(diàn)系统，電(diàn)脑网络、卫星通信设备等装置，均应有(yǒu)SPD防护装置保护。设计依据包括有(yǒu)：

（1）《建筑物(wù)防雷设计规范》（2010版） GB50057-2010

（2）《電(diàn)子计算机机房设计规范》 GB50174-93

（3）《雷電(diàn)電(diàn)磁脉冲的防护》 IEC 6I312

（4）《过電(diàn)压保护器》 IEC 61643

（5）《SPD 通讯网络防雷器》 IEC 61644

（6）《低压配電(diàn)设计规范》 GB 50054-95

（7）《工业与民(mín)用(yòng)電(diàn)力装置的过電(diàn)压保护设计规范》 GBJ 64-83

（8）《電(diàn)子设备雷击保护导则》 GB 7450-87

（9）《電(diàn)气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB 50169-92

（10）《建筑物(wù)防雷》 IEC 61024

（11）《建筑与建筑群综合布線(xiàn)系统工程设计规范》 GB/T50311-2000

（12）《建筑物(wù)電(diàn)子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2004

第五章 防雷方案设计

5．1電(diàn)源系统防雷措施

根据IEC1312防雷及过電(diàn)压规范中有(yǒu)关防雷分(fēn)區(qū)的划分(fēn)，针对重要系统的防雷应分(fēn)為(wèi)三个區(qū)，分(fēn)别加以考虑。只做单级防雷可(kě)能(néng)会带来因雷電(diàn)流过大，而导致的泄流后残压过高而破坏设备，或者因保护能(néng)力不足引起的设备损坏。電(diàn)源系统多(duō)级保护，可(kě)防范从直击雷到工业浪涌的各级过電(diàn)压的侵袭。

根据國(guó)家有(yǒu)关低压防雷的有(yǒu)关规定，外接金属供電(diàn)線(xiàn)路进入建筑物(wù)之前，必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物(wù)，且要在建筑物(wù)的線(xiàn)路进入端加装低压避雷器。必须做到在電(diàn)源的进入端安装低压端的总電(diàn)源防雷器，将由外部線(xiàn)路可(kě)能(néng)引入的雷击过電(diàn)压、过電(diàn)流引至大地泄放，以确保后接设备的安全。

5-2计算机机房网络通信系统防雷设计

广域网遠(yuǎn)距离传输数据通信，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端应安装具备二级保护的防雷保护器，第一级一般為(wèi)惰性气體(tǐ)火花(huā)间隙放電(diàn)器，通过RLC解偶后，进入第二级半导體(tǐ)过電(diàn)压保护器。需要防护線(xiàn)与線(xiàn)之间、線(xiàn)与大地之间的雷電(diàn)入侵，保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有(yǒu)关要求。

数据传输線(xiàn)路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保护器必须能(néng)够抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5KA雷電(diàn)流，须具备線(xiàn)路与大地之间及線(xiàn)与線(xiàn)之间的雷電(diàn)保护。进行PSDN等防雷设计，必须在使用(yòng)前详细了解電(diàn)涌保护器件及设备的工作要求。例如：PSDN调制解调器有(yǒu)带铃压和不带铃压二类，带铃压调制解调器工作電(diàn)压為(wèi)48v至54v，铃压為(wèi)175v至180v，電(diàn)涌保护器的保护電(diàn)压应大于180v；不带铃压的调制解调器工作電(diàn)压為(wèi)48v至54v，電(diàn)涌保护器的保护電(diàn)压应不小(xiǎo)于54v。如果两类電(diàn)涌保护器混装，将对前者造成通讯信号短路，对后者造成防雷工作能(néng)力丧失。

局域网雷電(diàn)防护的重点是做好局域网网線(xiàn)的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷電(diàn)防护。局域网络通常以双绞線(xiàn)传输数据，无屏蔽保护，布線(xiàn)也往往不尽规范，除了有(yǒu)可(kě)能(néng)遭受感应雷击的袭击外，交流線(xiàn)路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器，可(kě)有(yǒu)效地防止各种过電(diàn)压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷電(diàn)防护措施，服務(wù)器、网络交换机、集線(xiàn)器等端口应加设专用(yòng)電(diàn)涌保护器。出户的局域网線(xiàn)及BNC遠(yuǎn)程局域网也须安装電(diàn)涌保护器。485数据線(xiàn)接口、422数据線(xiàn)并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的電(diàn)涌保护器，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。

无線(xiàn)通讯经常在建筑物(wù)上架设天線(xiàn)，属于地面特别突出物(wù)，是雷電(diàn)释放的危险途径。馈線(xiàn)进入设备前应加装電(diàn)涌保护器。電(diàn)涌保护器的插入损耗要求较小(xiǎo)，所以一般只能(néng)使用(yòng)间隙放電(diàn)器件进行有(yǒu)效防护。光缆一般不会传导雷電(diàn)，但光缆金属护套和金属芯線(xiàn)可(kě)能(néng)引入雷電(diàn)烧毁设备，必须在进入设备之前，使芯線(xiàn)和护套接地，以达到避雷的目的。

5-3 监控系统防雷设计

监控系统一般由以下三部分(fēn)组成：1、前端部分(fēn)。主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。2、传输部分(fēn)。使用(yòng)同轴電(diàn)缆、電(diàn)線(xiàn)、多(duō)芯線(xiàn)采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。3、终端部分(fēn)。主要由画面分(fēn)割器、监视器、控制设备等组成。

5-3-1前端设备的防雷：

前端设备有(yǒu)室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直击雷击，但需考虑防止雷電(diàn)过電(diàn)压对设备的侵害，比如安装在地下停車(chē)场等的摄象机等。而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导體(tǐ)）有(yǒu)效保护范围之内。為(wèi)了施工方便避雷针一般架设在摄像机的支撑杆上，引下線(xiàn)可(kě)直接利用(yòng)金属杆本身或选用(yòng)Φ 8的镀锌圆钢或35mm2铜导線(xiàn)，此时应注意依据GB50198-94《民(mín)用(yòng)闭路监视電(diàn)视系统工程技术规范》第2章、第2.5节、供電(diàn)、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用(yòng)专用(yòng)接地装置时，其接地電(diàn)阻不得大于4Ω。為(wèi)防止電(diàn)磁感应，沿杆引上摄像机的電(diàn)源線(xiàn)和信号線(xiàn)应穿金属管屏蔽。為(wèi)防止雷電(diàn)波沿線(xiàn)路侵入前端设备，应在设备前的每条線(xiàn)路上加装WJX系列的“三合一”或者“二合一”的监控摄象机多(duō)功能(néng)電(diàn)涌保护器。

5-3-2传输線(xiàn)路的防雷：

CCTV系统主要是传输信号線(xiàn)和電(diàn)源線(xiàn)。室外摄像机的電(diàn)源可(kě)从终端设备处引入，也可(kě)从监视点附近的電(diàn)源引入。控制信号传输線(xiàn)和报警信号传输線(xiàn)一般选用(yòng)芯屏蔽软線(xiàn)，架设（或敷设）在前端与终端之间。GB50198-94《民(mín)用(yòng)闭路监视電(diàn)视系统工程技术规范》的规定，传输部分(fēn)的線(xiàn)路在城市郊區(qū)、乡村敷设时，可(kě)采用(yòng)直埋敷设方式，当条件不充许时，可(kě)采用(yòng)通信管道或架空方式。采用(yòng)通信管道或架空方式时，应注意传输線(xiàn)缆与其它線(xiàn)路其它線(xiàn)路共沟的最小(xiǎo)间距和与其它線(xiàn)路共杆架设的最小(xiǎo)垂直间距。比如与220V交流配電(diàn)線(xiàn)的最小(xiǎo)间距為(wèi)0.5米，与通讯電(diàn)缆的最小(xiǎo)间距為(wèi)0.1米，与1～10KV電(diàn)力線(xiàn)的最小(xiǎo)垂直间距為(wèi)2.5米，与1KV以下電(diàn)力線(xiàn)的最小(xiǎo)垂直间距為(wèi)1.5米，与广播線(xiàn)的最小(xiǎo)垂直间距為(wèi)1.0米，与通信線(xiàn)的最小(xiǎo)垂直间距為(wèi)0.6米等等。

直埋敷设方式防雷效果较好，而架空線(xiàn)比较容易感应雷击。為(wèi)避免首尾端设备损坏，在使用(yòng)架空線(xiàn)传输时，应在每一支撑杆上做接地处理(lǐ)，架空線(xiàn)缆的吊線(xiàn)和架空線(xiàn)缆線(xiàn)路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和電(diàn)源均应分(fēn)别接入合适的避雷器。传输線(xiàn)埋地敷设也并不能(néng)完全阻止雷击设备的发生，统计数据显示雷击造成埋地線(xiàn)缆故障大约占总故障的30％左右，即使雷击比较遠(yuǎn)的地方，也仍然会有(yǒu)部分(fēn)雷電(diàn)流流入電(diàn)缆。所以采用(yòng)带屏蔽层的線(xiàn)缆或線(xiàn)缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的電(diàn)气连通。对防护電(diàn)磁干扰和電(diàn)磁感应非常有(yǒu)效，这主要是由于金属管的屏蔽作用(yòng)和雷電(diàn)流的集肤效应。如電(diàn)缆全程穿金属管有(yǒu)困难时，可(kě)在電(diàn)缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地長(cháng)度不得小(xiǎo)于15米，在入户端将電(diàn)缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。

5-4、等電(diàn)位连接与共用(yòng)接地

5-4-1等電(diàn)位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入中心大楼的各类管線(xiàn)的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等電(diàn)位连接后接地。在进入设备前再进行二次等電(diàn)位连接后接地。将各种进入大楼的電(diàn)缆的外层和其它管線(xiàn)外层在进入大楼前进行等電(diàn)位连接后接地。

5-4-2将分(fēn)开的外导電(diàn)装置用(yòng)等電(diàn)位连接导體(tǐ)连接后接地，以减少系统设备所在的建筑物(wù)金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的電(diàn)位差。利用(yòng)钢筋混凝土结构的建筑物(wù)内所有(yǒu)金属构件的多(duō)重连接建立一个三维的连接网络是实现等電(diàn)位连接的最佳选择。為(wèi)方便等電(diàn)位连接施工，应在一些合适的地方预埋等電(diàn)位连接预留件。

进入系统所在建筑物(wù)的各类水管、采暖和空调管道等金属管道的金属外层在进入建筑物(wù)处应做等電(diàn)位连接，燃气管道入户后应在法兰盘连接处插入一块绝缘板，并在绝缘板两端用(yòng)开关型SPD连接后户内金属管道要参加等電(diàn)位连接，并与建筑物(wù)组合在一起的大尺寸金属件连接在一起，按GB50054的要求做总等電(diàn)位连接之后，接向总等電(diàn)位连接带，并可(kě)靠连通接地。

5-4-3在建筑物(wù)入口处，即LPZOB与LPZ1區(qū)交界处进行总等電(diàn)位连接后接地，在后续的雷電(diàn)防护區(qū)交界处按总等電(diàn)位连接的方法进行局部等電(diàn)位连接，连接主體(tǐ)应包含系统设备本身（含外露可(kě)导電(diàn)部分(fēn)）、PE線(xiàn)、机柜、机架、電(diàn)气和電(diàn)子设备的外壳、直流工作地、防静電(diàn)接地、金属屏蔽線(xiàn)缆外层、管道、屏蔽槽、電(diàn)涌保护器SPD的接地等均应以最短的距离就近与这个等電(diàn)位连接带直接连接。连接基本方法应采用(yòng)网型（M）结构或星型（S）结构。网型结构的环行等電(diàn)位连接带应每隔5m经建筑物(wù)墙内钢筋、金属立面与接地系统连接。当采用(yòng)S型等電(diàn)位连接网格时，系统的所有(yǒu)金属组件除在接地基准点，即ERP处连接外，均应与共同接地系统的各组件有(yǒu)足够的绝缘（大于10KV，1.2/50μs）。

5-4-4宜利用(yòng)建筑物(wù)的基础钢筋地网作為(wèi)共同接地系统。如建筑物(wù)没有(yǒu)基础钢筋地网，宜在建筑物(wù)四周埋设人工垂直接地體(tǐ)和水平环型接地體(tǐ)。接地體(tǐ)的接地電(diàn)阻不宜大于４Ω。原则上应在各雷電(diàn)防护區(qū)界面处做等電(diàn)位连接，但由于工艺要求或其它原因，被保护设备的安装位置不会正好设在界面处而是设在其附近，在这种情况下，当線(xiàn)路能(néng)承受可(kě)能(néng)发生的電(diàn)涌電(diàn)压时，電(diàn)涌保护器安装在被保护设备处，而線(xiàn)路的金属保护层工屏蔽层宜首先在界面处做一次等電(diàn)位连接接地。

5-4-5埋于土壤中的人工垂直接地體(tǐ)宜采用(yòng)铜包钢接地极。其直径不应小(xiǎo)于10mm扁钢截面不应小(xiǎo)于100mm2，其厚度不应小(xiǎo)于4mm；角钢不应小(xiǎo)于40X40X4mm；钢管壁厚不应小(xiǎo)于3.5mm。人工垂直接地體(tǐ)的長(cháng)度宜為(wèi)2.5m。人工垂直接地體(tǐ)间的距离及人工水平接地體(tǐ)间的距离為(wèi)5m，当受条件限限制时可(kě)适当减小(xiǎo)。人工接地體(tǐ)在土壤中的埋设深度不应小(xiǎo)于0.5m，在冻土區(qū)人工接地體(tǐ)应埋设在冻土层以下。接地體(tǐ)应遠(yuǎn)离由于砖窑、烟道等高温影响土壤電(diàn)阻率升高的地方。

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