防雷工程

一、防雷設計思路

由于網絡集成系統防護點多、面廣，因此，為了保護建筑物和建筑物內各向電子網絡設備不受雷電損害或使雷擊損害降低到最低程度，應從整體防雷的角度來進行防雷方案的設計?，F在都采取綜合防雷，綜合防雷設計方案應包括兩個方面：直擊雷的防護和感應雷的防護，缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潛在危險的。

   1、直擊雷的防護

如果無直擊雷防護，按IEC1312的估算幾乎所有雷電流都流經進出建筑物的導體型線路（如電源線、信號線等）侵入設備，這樣的損害就非常之嚴重，因此做好直接雷擊防護是做感應雷擊防護的前提；直擊雷防護按照國標GB50057《建筑物防雷設計規范》設計和施工，主要使用避雷針、網、線、帶及良好的接地系統，其目的是保護建筑外部不受雷擊的破壞，給建筑物內的人或設備提供一個相對安全的環境。

  2、電源系統的防護

統計數據資料表明，微電子網絡系統80%以上的雷害事故都是因為與系統相連的電源線路上感應的雷電沖擊過電壓造成的。因此，做好電源線的防護是整體防雷中不容忽視的一環。

3、信號系統的防護 

盡管在電源和通信線路等外接引入線路上安裝了防雷保護裝置，由于雷擊發生在網絡線（如雙絞線）感應到過電壓，仍然會影響網絡的正常運行，甚至徹底破壞網絡系統。雷擊時產生巨大的瞬變磁場，在1公里范圍內的金屬線路，如網絡金屬連線等都會感應到極強的感應雷擊；另外，當電源線或通信線路傳輸過來雷擊電壓時，或建筑物的地線系統在瀉放雷擊時，所產生強大的瞬變電流，對于網絡傳輸線路來說，所感應的過電壓已經足以一次性破壞網絡。即使不是特別高的過電壓，不能夠一次性破壞設備，但是每一次的過電壓沖擊都加速了網絡設備的老化，影響數據的傳輸和存儲，甚至死機，直至徹底損壞。所以網絡信號線的防雷對于網絡集成系統的整體防雷來說，是非常重要的環節。

4、等電位連接

集成網絡系統主干交換機所在的中心機房應設置均壓環，將機房內所有金屬物體，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設備外殼以及所有進出大樓的金屬管道等金屬構件進行電氣連接，并接至均壓環上，以均衡電位。

  5、接地 

機房采用聯合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網是有效防雷的關鍵。機房的聯合地網通常由機房建筑物基礎（含地樁）、環形接地（體）裝置、工作（電力變壓器）地網等組成。對于敏感的數據通訊設備的防雷，接地系統的良好與否，直接關系到防雷的效果和質量。如果地網不合要求，應改善地網條件，適當擴大地網面積和改善地網結構，使雷電流盡快地泄放，縮短雷電流引起的高過電壓的保持時間，以達到防雷要求。

二、防雷設計方案

 1、直擊雷的防護

機房所在大樓已有避雷針、避雷帶等外部防雷設施，不再作外部防雷補充設計。如之前無直擊雷防護，需在機房頂層做避雷帶或是避雷網，若機房在空曠地帶，視情況還需安裝避雷針，避雷針、避雷帶必須做好引下線，接入地網。

  2、電源系統的防雷

（1）對于網絡集成系統的電源線防護，首先，進入系統總配電房的電源進線，應采用金屬鎧裝電纜敷設，電纜鎧裝層的兩端應良好接地；如果電纜沒有鎧裝層，則就將電纜穿鋼管埋地，鋼管兩端接地，埋地的長度應不小于15米。由總配電房至各大樓的配電箱以及機房樓層配電箱的電力線路，均應采用金屬鎧裝電纜進行敷設。這樣可以大大減少電源線感應過電壓的可能性。

（2）在電源線路上安裝電源防雷器，是必不可少的防護措施。根據IEC防雷規范中有關防雷分區的要求，將電源系統分為三級保護。

1、在總配電柜處安裝三相電源防雷箱，通流容量為80KA-100KA的一級電源防雷器（型號：ZS150E-400，數量一套）；

2、在機房分配電柜安裝三相電源防雷箱，通流容量為40KA~60KA的二級電源防雷相（型號：PRAC-380C，數量一套）；

3、在機房分配電柜安裝單相電源防雷器，通流容量為20KA~40KA的三級電源防雷相（型號：ZSPD TT20K C/2，數量一套）；

4、在配電系統，額定電壓500V及以下BBNBBN 的低壓供電系統中，串聯安裝退耦器，用于增加導線感抗，彌補導線長度不足，協調不同規格防雷器之間的配合問題（型號： LS-63A，數量一套）

5、在機房內的重要設備（如交換機、服務器、UPS、硬盤刻錄機及電視墻設備）的供電電源進線處安裝通流容量10KA的插座式末級電源防雷插排（型號：FACP-10，數量一個，做為三級防雷保護）；

所有防雷器均應良好接地。選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性，重要場所應設置專用的接地線，切不可將防雷接地線與避雷針接地線并接，且要盡量遠離、分開入地。

 3、信號系統的防雷

網絡傳輸線主要使用的是光纖和雙絞線。其中光纖不需要特別的防雷措施，但若室外的光纖是架空的，那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線屏蔽效果較差，因此感應雷擊的可能性比較大，應將此類信號線敷設在屏蔽線槽中，屏蔽線槽應良好接地；也可穿金屬管敷設，金屬管應全線保持電氣上的連通，并且金屬管兩端應良好接地。

1、　在計算機網絡、服務器或交換機設備的進線端和出線端串聯 RJ45 端口網絡信號避雷器（型號：RJ45-E100，數量一臺），避免因雷擊感應或電磁場干擾沿雙絞線竄入而毀壞設備。

注意：所有防雷器均應良好接地，選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性，重要場所應設置專用的接地線，切不可將防雷接地線與避雷針接地線并接，且要盡量遠離、分開入地。

  4、機房等電位連接

在機房防靜電地板下，沿著地面上布置40*3紫銅排，形成閉合環接地匯流母排。將配電箱金屬外殼、電源地、避雷器地、機柜外殼、金屬屏蔽線槽、門窗等穿過各防雷區交界的金屬部件和系統設備的外殼，以及對防靜電地板下的隔離架進行多點等電位接地就進至匯流排。并采用等電位連接線4-10mm2銅芯線螺栓緊固的線夾作為連接材料。同時在機房找出建筑物主鋼筋，經測試確與避雷帶連接良好，用14mm鍍鋅圓鋼通過銅鐵轉換接頭將接地匯流母排與之連接起來。形成等電位。采用聯合接地網，目的是消除各地網之間的電位差，保證設備不因雷電的反擊而損壞。

  5、接地網制作設計

接地是避雷技術非常重要的環節之一，無論是直擊雷或感應雷，最終都是把雷電流引入大地。因此，對于敏感的數據（信號）通信設備而言，沒有合理而良好的接地系統是不能可靠避雷的。因此，對接地電阻 >1Ω 的大樓地網，需按照規范要求整改，以提高機房接地系統的可靠性。根據具體情況，通過沿機房大樓建立不同形式的接地網（包括水平接地體、垂直接地體）來擴大接地網的有效面積和改善地網的結構。

采用共用接地裝置時，共用接地電阻值不應大于1Ω；采用專用接地裝置時，其接地電阻值不應大于4Ω

基本要求如下：

（ 1 ）在大樓周圍做接地網，用較少的材料和較低的安裝成本，完成最有效的接地裝置；

（ 2 ）接地電阻值要求 R ≤1Ω ；

（ 3 ）接地體應離機房所在主建筑物 3~5m 左右設置；

（ 4 ）水平和垂直接地體應埋入地下 0.8m 左右，垂直接地體長 2.5m ，每隔 3~5m 設置一個垂直接接地體，垂直接地體采用 50×50×5mm 的熱鍍鋅角鋼，水平接地體則選 50×5mm 的熱鍍鋅扁鋼；

（ 5 ）在地網焊接時，焊接面積應 ≥6 倍接觸點，且焊點做防腐蝕防銹處理；

（ 6 ）各地網應在地面下 0.6~0.8m 處與多根建筑立柱鋼筋焊接，并作防腐蝕、防銹處理；

（ 7 ）土壤導電性能差時采用敷設降阻劑法，使接地電阻 ≤1Ω ；

（ 8 ）回填土必須是導電狀態較好的新粘土；

（ 9 ）與大樓基礎地網多點焊接，并預留接地測試點。

以上是一種傳統的廉價實用的接地方式，根據實際情況，接地網材料也可以選用新型技術接地裝置，如免維護電解離子接地系統、低電阻接地模塊、長效銅包鋼接地棒等等

8、接地電阻的標準：要求沖擊接地電阻不大于10歐姆。

9、SPD安裝完畢后，須由施工單位技術主管再次檢查確認，保證SPD安裝正確、可靠，SPD的接地要求應小于4歐姆；如整個防雷系統采用共用接地時，其沖擊接地電阻要求應該≤1歐姆；

一、什么是雷擊（雷電）？

    所謂雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者帶電的云層與大地之間迅猛的放電。

二、雷擊的幾種表現形式：

（1）直擊雷

（2）雷電電磁脈沖：

     1、感應雷擊

     2、雷電波侵入

三、雷電活動的一般規律：

    夏季多于冬季，南方多于北方，東部多于西部，丘陵多于平原，低緯度多于高緯度地區，陸地多于海洋，水陸過渡帶多于其他地帶，城市多于鄉村，土壤電阻率（ρ）大的地方多于土壤電阻率（ρ）小的地方。

四、防雷裝置的主要構成：

（1）接閃器： 直接截受雷擊的避雷針，避雷帶(線)，避雷網，以及作接閃的金屬屋面和金屬構件等。

（2）引下線：連接接閃器與接地裝置的金屬導體。

（3）避雷器：是一種能釋放過電壓能量限制過電壓幅值的保護設備。使用時將避雷器安裝在被保護設備附近，與被保護設備并聯。在正常情況下避雷器不導通（最多只流過微安級的泄漏電流）。當作用在避雷器上的電壓達到避雷器的動作電壓時，避雷器導通，通過大電流，釋放過電壓能量并將過電壓限制在一定水平，以保護設備的絕緣。在釋放過電壓能量后，避雷器恢復到原狀態。

（4）接地線：接地線就是電氣保護中的一種方式，通過與大地層連接進行放電保護，它的作用是當連接的設備漏電或感應帶電時能夠快速通過接地線將電流引入大地從而使設備外殼不再帶電。

（5）接地裝置（接地體）：埋入土壤中或混磷土基礎中作散流用的導體。

五、最實用的防雷方法介紹：

A：直擊雷防護

B；雷電電磁脈沖的防護

六、日常生活和工作中避雷知識簡介：

（1）雷雨天減少戶外活動；

（2）打雷時盡量不接打固定電話；

（3）不要靠近戶外金屬物體；

（4）打雷時不要在大樹下躲避；

（5）不要停留在水陸交界或山坡與平過渡地帶；

（6）不要用未作任何接地處理的太陽能熱水器淋??；

（7）不要靠近金屬門窗，尤其是住戶在15米高以上的樓房；

（8）關閉家用電器電源（有SPD保護和良好接地系統的除外）；

（9）購置不動產，如房屋等類固定資產，應查看是否具有防雷驗收合格證；

（10）購買電子產品和家用電器應仔細查看安裝說明書，并認真檢查安裝人員是否按照說明書進行安裝

雷電簡介

    雷電是不可避免的自然災害。地球上任何時候都有雷電在活動。據統計，每秒鐘造就1800陣雷雨，伴隨600次閃電，其中就有100個炸雷擊落地面，造成建筑物。發電、通訊和影視設備的破壞，引起火災，斃傷人、畜、每年經濟損失約10億美元，死亡3000人以上。其中美國每年有將近400人被雷擊死，財產損失達2.6億美元。1996年7月20日，印度東北地區雷雨不斷，雷電擊中了比哈爾邦的一座校舍，造成15名小學生死亡，多人受傷。雷電還將樹下5個人全部燒死。將另外4名在田間勞作的農民擊死。

      我國也是一個雷電災害頻發的國家。例如。山東臨沂地區平均每年約有39人因雷擊傷亡。又如，湖南省溆浦縣戈竹坪鄉山背村是個罕見的雷區，近10多年來曾先后被雷電擊死8人，擊傷115人（其中重傷24人），還擊傷耕牛5頭，擊死擊傷豬50余頭，擊死雞、鴨、鵝等家禽450多只。村里變壓器也先后5次被雷電擊毀，房屋、樹木。莊稼和田地被毀數十次，真是令人震驚的數字。又如1996年7月10日，湖北省隨州市黃坑體育場內正在踢足球的12名青年集體遭到雷電襲擊，當場死亡2人，6名重傷者全身烏紫，昏迷不醒，被送往醫院搶救，意識障礙達10多個小時。因此，了解雷電的規律，掌握正確的預防措施和自救方法是十分必要的。

     那么讓我們先了解下雷電是怎么形成的呢。雷電是大氣中的放電現象，多形成在積雨云中，積雨云隨著溫度和氣流的變化會不停地運動，運動中摩擦生電，就形成了帶電荷的云層，某些云層帶有正電荷，另一些云層帶有負電荷。另外，由于靜電感應常使云層下面的建筑物。樹木等帶有異性電荷。隨著電荷的積累，雷云的電壓逐漸升高，當帶有不同電荷的雷云與大地凸出物相互接近到一定溫度時，其間的電場超過25～30kv／cm，將發生激烈的放電，同時出現強烈的閃光。由于放電時溫度高達2000℃，空氣受熱急劇膨脹，隨之發生爆炸的轟鳴聲，這就是閃電與雷鳴。雷電的大小和多少以及活動情況，與各個地區的地形、氣象條件及所處的緯度有關。一般山地雷電比平原多，沿海地區比大陸腹地要多，建筑越高，遭雷擊的機會越多。

    雷擊有極大的破壞力，其破壞作用是綜合的，包括電性質、熱性質和機械性質的破壞。根據雷電產生和危害特點的不同，雷電可分為以下四種：

1.直擊雷

    直擊雷是云層與地面凸出物之間的放電形成的。直擊雷可在瞬間擊傷擊斃人畜。巨大的雷電流流入地下，令在雷擊點及其連接的金屬部分產生極高的對地電壓，可能直接導致接觸電壓或跨步電壓的觸電事故。另外，直擊雷的巨大的雷電流通過被雷擊物，在極短的時間內轉換成大量的熱能，造成易燃物品的燃燒或造成金屬熔化飛濺而引起火災。

2.球形雷

    球形雷是一種球形。發紅光或極亮白光的火球，運動速度大約為2m／s。球形雷能從門。窗。煙囪等通道侵入室內，極其危險。

3．雷電感應，也稱感應雷

     雷電感應分為靜電感應和電磁感應兩種。靜電感應是由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應出大量異性電荷所致。在雷云與其他部位放電后，凸出物頂部的電荷失去束縛，以雷電波形式，沿突出物極快地傳播。電磁感應是由于雷擊后，巨大雷電流在周圍空間產生迅速變化的強大磁場所致。這種磁場能在附近的金屬導體上感應出很高的電壓，造成對人體的二次放電，從而損壞電氣設備。  

4．雷電侵入波

    雷電沖擊波是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。其傳播速度為3x108m／s。雷電侵入波可毀壞電氣設備的絕緣，使高壓竄人低壓，造成嚴重的觸電事故。屬于雷電侵人波造成的雷電事故很多，在低壓系統這類事故約占總雷害事故的70% 。

    既然雷電的威脅如此大，那么我們有什么方法預防雷電的危害并利用它嗎?防直擊雷的主要措施是在建筑物上安裝避雷針、避雷網、避雷帶。在高壓輸電線路上方安裝避雷線。一套完整的防雷裝置包括接閃器。引下線和接地裝置。上述的針、線、網、帶實際上都只是接閃器。接岡器是利用其高出被保護物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過引下線和接地裝置把雷電流泄入大地，以此保護被保護物免遭雷擊。接閃器截面銹蝕30％以上時應予更換。如果引入線斷了或接地裝置接觸電阻太大，避雷器不僅起不到防雷作用，還能吸引雷電，增加建筑物遭雷擊的機會。因此，引下線應滿足機械強度，耐腐蝕和熱穩定的要求。應取最短的途徑。要盡量避免彎曲，不得用鋁線做防雷引下線。要教育孩子不要拉引下線玩。為了防止雷電侵入波沿低電壓線路進入室內，低壓線路最好采用地下電纜供電，并將電纜的金屬外皮接地。采用架空線供電時，在進戶外裝設一組低壓閥型避雷器或2～3mm的保護間隙，并與絕緣子鐵腳一起接地。接地裝置可以與電氣設備的接地裝置并用。接地電阻不得大于5～30Ω。閥型避雷器裝在被保護物的引人端。其上端接在線路上，下端接地。正常時，避雷器的間隙保持絕緣狀態，不影響系統的運行，當因雷擊，有高壓沖擊波沿線路襲來時，避雷器間隙擊穿而接地，從而強行切斷沖擊波，這時進人被保護物的電壓僅雷電流通過避雷器及其引線和接地裝置產生的殘壓。雷電流通過以后避雷器間隙又恢復絕緣狀態，以便系統正常運行。另外，目前世界各國專家都在研究消除雷擊的新技術，以提高防雷效率。經過多年努力，發明了一些新型裝置。例如，電離防雷裝置，放射性同位索避雷針，高脈沖避雷針，激光防雷裝置，半導體少長針消雷器等，這些新型的防雷裝置效能如何，還要靠實踐來驗證。

    其實雖然雷電的威脅大，但并不是不能預防的，而且如果經過合理的改造和利用，雷電還可以為人造福，讓我們合理的預防雷電使其不能對我們造成危害，還要合理的利用它讓它為人類造福

 七、防雷安全知識

1、打雷時，在家里怎樣使用電器?
   切斷電源，拔掉電話插頭，同時不要接觸煤氣管道、自來水管道以及各種帶電裝置，更不要在雷電交加時用噴頭沖涼，因為巨大的雷電會沿著水流襲擊淋浴者。不要使用設有外接天線的收音機和電視機，不要接打電話。強雷鳴閃電時，一定不要使用手機。

2、如果打雷、閃電時，我們在戶外，那該怎么辦？
    不要停留在高樓平臺上，不要進入孤立的棚屋、崗亭，不要在大樹下躲避雷雨，如萬不得已，則須與樹干保持3米距離，下蹲并雙腿靠攏。如果在雷電交加時，頭、頸、手處有螞蟻爬走感，頭發豎起，說明將發生雷擊，應趕緊趴在地上，盡量低下頭，因為頭部較之身體其他部位最易遭到雷擊，這樣可以減少遭雷擊的危險，并取下身上佩戴的金屬飾品和發卡、項鏈等。不宜在水面和水邊停留，不宜在河邊洗衣服、釣魚、游泳、玩耍，不宜快速開摩托、快速騎自行車和在雨中狂奔。

3、在野外，如找不到合適的避雷場所，應該怎么辦？

找一塊地勢低的地方，蹲下且雙腳并攏，手放膝上，身向前屈。遠離樹木、電線桿、煙囪等尖聳、孤立的物體。不宜進入孤立的棚屋、崗亭等低矮建筑物。

 4、在空曠場地手是不宜拿哪些東西，不宜做哪些運動？

不宜打傘，不宜把金屬工具、羽毛球拍、高爾夫球棍等物品扛在肩上。切勿游泳或從事其他水上運動，不宜進行戶外球類、攀爬、騎駕等運動，盡快離開水面以及其他空曠場地，尋找有防雷設施的地方躲避。不宜開摩托車、騎自行車趕路，打雷時切忌狂奔。

5、在室內怎樣防雷？
    關好門窗，盡量遠離門窗、陽臺和外墻壁。 在室內不要靠近、更不要觸摸任何金屬管線，包括水管、暖氣管、煤氣管等。 .在無防雷設施的房間里盡量不要使用家用電器，包括電視機、計算機、有線電話、有源收音機、電冰箱、洗衣機、微波爐等。建議拔掉所有的電源插頭。 在雷雨天氣不要使用太陽能熱水器洗澡。發生雷擊火災時，要趕快切斷電源，并迅速報警。

6、雷擊燒傷如何急救？

雷擊時的電流熱效應可引起電燒傷，使人體炭化成焦狀。 如果遭受雷擊者衣服著火，可往傷者身上潑水，或者用厚外衣、毯子把傷者裹住，以撲滅火焰。對呼吸、心跳停止者，先做心肺復蘇，再處理燒傷創面。用冷水冷卻傷處，然后蓋上敷料，若無敷料可用清潔的布、衣服等包裹。 及時轉送當地醫院救治，并采取抗休克措施。