雷電與雷電防護基礎講座

1第一章防雷的探索歷史

1.雷電與靜電。

英國科學家Fransis

Hauksbee對閃電的認識：根據摩擦起電產生的火花，想到雷電發生的原因。美國科學家富蘭克林的科學實驗：在室內進行一系列實驗，論證了實驗室內靜電放電現象與天空閃電的種種類似性。同時代其他科學家的工作。

最后的結論：閃電是靜電產生的火花放電。-------風箏實驗

-------崗亭實驗23發現過程現象：教堂的啟示：33年有386個教堂遭雷擊，103個教堂的司鐘員在鐘樓內遭雷擊死亡。

教堂的啟示：尖端帶電。2.避雷針的發明和被人們接受的過程。4認識過程：1753年宣布發明避雷針。人們的接受過程唯心主義認識：教堂內堆放炸藥，去掉避雷針，造成雷擊災害。1767年，威尼斯，3000多人喪生；1856年，Rhodes島，4000多人喪生。科學認識錯誤，拒絕避雷針，造成雷擊事故。東印度公司的在蘇門答蠟島事例。

3.富蘭克林的實驗51876年貝爾發明電話，架空長線出現電話通信設備和人員成為閃電襲擊的新對象，于是出現了最原始的避雷器----導電器。1887年倫敦建立電力公司，為了保護直流電力設施，經過發展，與1901年發明了磁吹間隙避雷器

4.現代設備的發明與防雷的發展：5.雷擊災害的發展和的防護措施與發展：雷擊災害變化的特點及其原因：點→線（線、管道）→面→體。防護手段發展：避雷針（單點防護）----避雷線（建筑物避雷帶）（線防護）----籠式避雷網（面、體的防護）----防電磁感應。6

軍事領域的防雷：1961年意大利“丘比特”導彈武器的一系列雷擊事故。航天航空領域的雷擊特殊防護：69年“阿波羅”載人飛船”、87“大力神”雷擊。化工場地的雷災防護弱電場所的雷電靜電防護高層建筑的雷電防護露天場地、倉儲和野外的雷電防護6.近代防雷的發展動態：77.雷電防護與科研1）防雷理論的研究。

2）防雷技術的探究。

3）防雷產品的研究。

4）雷電防護檢測理論的研究。

5）雷電防護檢測技術及檢測方法的研究。

6）防雷設計理論及方法的研究。

7）防雷施工理論及方法的研究。

8）國際、國內各種防雷規范的研究。88.現代防雷知識結構電子技術

通信技術

建筑和機械知識

法律及規范

人文知識和科學9第二章雷電的形成

什么是雷電雷電是因強對流氣候而形成的雷雨云層間和云層與大地間強烈瞬間放電現象。當雷電發生時，產生強大的雷擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、瞬變的電磁場和強烈的電磁輻射等綜合物理效應，是一種嚴重的氣象自然災害。101.大氣帶電粒子的形成

大氣：由物理性能不同的暖層（電離層）、中間層、平流層、對流層組成。雷電發生在10Km以下的對流層。低層大氣帶電離子的形成對大氣中的雷電發生有著重要作用。大氣帶電粒子形成的電離源：大氣中放射性物質輻射的射線宇宙射線波長小于1000A

的紫外線閃電、火山爆發、森林火災、塵暴和雪暴火箭、飛機、工廠產生的離子

112.大氣電離率：單位體積和單位時間內大氣分子

被電離為正、負離子對的數目，

單位：離子對/cm3·s。各種電離源產生的大氣電離率隨高度的分布123.大氣電流的產生

大氣分子

被射線電離

大氣電離子。大氣電離子隨時間、地點、大氣離子移動而變化，使大氣離子的空間分布不均勻。若同一濃度分布區：正、負離子均勻分布，混合在一起，宏觀大氣不顯電性。實際上，除電離源產生的正負離子對外，有云、霧、降水，樹枝、花草、尖端放電產生的電荷，火山爆發、沙暴、雪暴、輸電線路電暈放電、工廠排煙釋放的帶電離子等等。

受電場、重力、對流等因素的非對稱作用，大氣中各處，正、負電荷分布不均勻，使任何局部空間都不是中性，顯示有凈的體電荷分布。134.積雨云的起電學說：積雨云如何帶電，是弄清楚雷電如何產生的重要科學課題，得到了眾多大氣物理學家的關注，先后提出幾上十種積雨云起電機制的理論。然而，由于到積雨云中去觀測、實驗的困難以及在實驗作模擬實驗的局限性，關于積雨云的起點機制迄今為止仍然處于探索階段。下面簡單介紹目前比較流行的幾種理論。14

感應起電溫差起電破碎起電對流起電等

5.目前比較流行的幾種積雨云起電學說15（1）溫差起電學說：

積雨云中有大量冰晶、雹粒、過冷水滴，在對流氣流的攜帶下碰撞、摩擦，可推想它們肯定與云內起電有關。經驗與理論探索，確知冰有熱電效應，其物理機制如圖1.7.

離子濃度大離子濃度小帶正電荷帶負電荷熱冷熱冷端端端端

冷塊剖面（a）冷塊剖面（b）

⊕表示較輕的正氫離子

表示較重的負氫氧根離子

冷的熱電起電效應

⊕⊕

⊕

⊕⊕

向冷端擴散

⊕⊕

⊕⊕

⊕

⊕

⊕⊕

⊕⊕⊕⊕

電場

方向

⊕⊕

⊕⊕

⊕⊕

⊕⊕

162.破碎起電學說大雨滴大雨滴

上升氣流上升氣流

（a）（b）

大雨滴小雨滴

上升氣流上升氣流

（c）（d）雨滴破碎起電機制的剖面圖

173.對流起電學說

傳導電流

––––––––––––––++++––+–++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++++++++++++++++++++++++++++++

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

地面的端頭放電這一學說最早是由Grenet（1947）和Vonnegut（195提出的。在這種機智中，云的的對流運動反抗著電場施加的力，輸送和集聚起電的云粒子。最終集聚的正、負電荷會要增加現有電場的強度和范圍，因而增加它的能量。對此過程所需的正、負電荷，都取自云外。約為1安培的傳導電流（已知其由云上的潔凈高層大氣流入）將小的184.積雨云的電結構19

根據閃電出現位置、形狀、聲音和危害分類5.雷電的分類6.積雨云的電結構6.積雨云的電結構20最常出現的一種無聲放電是被叫做"愛爾馬圣火"的。由于暴風雨等原因，大氣中的電場強度大大地增長起來，在地球表面的突出物體附近，電場強度很容易達到30kV/cm的強度，導致在突出部分發生靜寂放電。這是一種并非雷云與大地間放電和沒有雷聲的閃光現象，實際上就是尖端電暈放電。放電時，突出物周圍會呈冒煙狀或光膜狀的放電現象。當電場強度很強時，就會形成單獨束狀放電，由物體周圍放射出來。這種放電現象對電訊系統有干擾。（1）無聲放電21（2）片狀閃電片狀閃電是出現在云的表面上的閃光，它有時可能是被云塊遮沒的火花閃電的延光，也可能是在云的上部發出來的叢集的、若隱若現的一種特殊的放電作用的光。這種閃電，表示云中電場的能量雖然已經足夠產生放電作用，但是新加入的電量卻太少，以致在閃爍放電尚未轉變到火花（線狀）放電以前，原有的儲電量已經用完了。僅僅伴隨有片狀閃電的雷暴是屬于弱的一類，對電力系統一般只會引進不大的感應過電壓。

22

（3）線裝閃電線狀閃電一般都是一種蜿蜒曲折枝義縱橫的巨型電氣火花，長2-3公里，也有長達10公里的，是閃電中最強烈的一種，對電力、電訊系統及人畜和建筑物等威脅最大。當雷云與大地間或雷云相互間的電場強度由于游離電荷的逐漸累積而增長到足以使空氣絕緣破壞的強度（最高時可達100kV/m）時，就會產生種強烈的放電現象，在放電的瞬間具有極大的能量，電壓可以積累到1,000-100,000kV以上，放電電流可高達數十萬安培，而放電時間只不過千分之幾秒。線狀閃電大多是雷云與大地間的放電，但也有的是雷云之間的放電。這種閃電可以同時擊在不同的地方，一般分為前導放電和主放電等階段。在大多數情況下（約50-70%以上），雷云與大地間的放電過程不是單一的而是多重的，也就是說由若干個先后在同一通道上發展的單一的放電所組成。重復放電的數目一般為1-27次，單次放電的延續時間一般為0.001~0.02秒，各次放電的間隔時間為0.01~0.05秒。

23

（4）鏈形閃電、球形閃電鏈形閃電比較罕見，是一條發光的虛線，像一條鏈子一樣，在云與大地間放電或云與云間放電時均可能出現。似乎是介于線狀閃電與球形閃電之間的一種過渡形式。

球形閃電是最奇妙、最罕見和最神秘莫測的一種閃電，由拳頭般大小到足球那樣大的球形發光體所組成，活動速度不大，可以看到移動，它走的路徑極不規則，往往與風向一致，它出現時，常有尖哨聲或嗡嗡聲，有時會安然地消失，但有時也會發生可怖的爆炸。它消失時，往往留下具有刺激性的輕煙霧。球形閃電存在的時間可由幾秒到幾分鐘，它能在一個地方停留一些時候，一面冒煙，一面發出火花，目前，國際上對于球形閃電也還沒有很完善的解釋，科學家們仍在研究中。24閃電除了是一種明亮的電氣火花以外，同時還伴有強大的響聲，這就是雷聲。

雷聲的大上與閃電的強弱相應，雷不僅僅是由于空氣在溫度高達18000℃左右的閃電渠道中因突然而強烈的受熱和隨之而起的急速冷卻，致空氣因急速膨脹和壓縮的振動而發生的響聲；同時雷也是水和空氣在高電壓（火花）的作用下分解所產生的瓦斯爆炸時發出的聲音。由于爆炸波的特性、多次放電和聲音來回反射等關系，雷聲隆隆不絕。云間放電時，雷聲延續的時間比云與大地間放電的時間短。一般一次閃電的雷聲平均延續時間約30-40秒，在個別場合下可達到1分鐘。25

線狀閃電

圖1.4球狀閃電

圖1.5聯珠狀閃球狀閃電帶狀閃電

聯珠狀閃262728地閃的結構類型29地閃的典型結構30預擊穿梯級先導連接過程首次回擊擊間過程直竄先導--繼后回擊連續電流擊間過程31閃電照片32人工引發雷電靜態照片33雷電活動(1)雷電活動及雷電活動日雷電活動從季節來講以夏季最活躍，冬季最少，從地區分布來講是赤道附近最活躍，隨緯度升高而減少，極地最少。評價某一地區雷電活動的強弱，通常用兩種方法。其中一種是習慣使用的“雷電日”，即以一年當中該地區有多少天發生耳朵能聽到雷鳴來表示該地區的雷電活動強弱，雷電日的天數越多，表示該地區雷電活動越強，反之則越弱。我國平均雷電日的分布，大致可以劃分為四個區域，西北地區一般15日以下；長江以北大部分地區（包括東北）平均雷電日在15~40日之間；長江以南地區平均雷電日達40日以上；北緯23°以南地區平均雷電日達80日。廣東的雷州半島地區及海南省，是我國雷電活動最劇烈的地區，年平均雷電日高達120--130日。總的來說，我國是雷電活動很強的國家。34雷擊的選擇性一、雷擊區與地質結構有關1.地面土壤電阻率的分布不均勻，雷擊位置經常在土壤電阻率較小的土壤上，而電阻率較大的多巖石土壤被擊中的機會很小。這是因為在雷電先驅放電階段中，地中的電導電流主要是沿著電阻率較小的路徑流通，使地面電阻率較小的區域被感應而積累了大量與雷云相反的異性電荷，雷電自然就朝這些地區發展。2.土壤電阻率較大的山區和平原，雷電選擇性都比較明顯；3.雷擊經常發生在有金屬礦床的地區、河岸、地下水出口處、山坡與稻田接壤的地上和具有不同電阻率土壤的交界地段。在湖沼、低洼地區和地下水位高的地方也容易遭受雷擊。35二.與外地面上的設施情況有關當放電通道發展到離地面不遠的空中時，電場受地面物體影響而發生畸變。如果地面上有一座較高的尖頂建筑物，例如一座很高的鐵塔，由于這些建筑物的尖頂具有較大的電場強度，雷電先驅自然會被吸引向這些建筑物，這就是高聳突出的建筑物容易遭受雷擊的緣故。在曠野，即使建筑物并不高，但是由于它是比較孤立、突出，因此也比較容易遭受雷擊。調查結果表明，在田野里供休息的涼亭、草棚、水車棚等遭受雷擊的事故是很多的。從煙囪冒出的熱氣柱和煙囪常含有大量導電微粒和游離分子氣團，它們比一般空氣易于導電，這就等于加高了煙囪的高度，這也是煙囪易于遭受雷擊的原因之一。因此，在一支較高的煙囪附近，如果有一支較低的煙囪，在36高煙囪不冒煙而低煙囪冒煙的情況下，雷電往往直接擊在低煙囪上。所以在高低兩條煙囪并排時，即使低煙囪在高煙囪雷電保護范圍之內，但仍然要求兩條煙囪都要裝避雷裝置。三、與建筑的結構、內部設備情況和狀態，對雷擊選擇性都有很大關系。金屬結構的建筑物、內部有大型金屬體的廠房，或者內部經常潮濕的房屋，如牲畜棚等，由于具有很好的導電性，都比較容易遭受雷擊。37第三章雷電的危害

一、雷電危害的類型：1.直擊雷2.雷電感應高電壓及雷電電磁脈沖輻射（LEMP）兩大類。381.直擊雷

直擊雷是雷雨云對大地和建筑物的放電現象。它以強大的沖擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、強烈的電磁輻射損壞放電通道上的建筑物、輸電線、室外設備，擊死擊傷人、畜造成局部財產和人、畜傷亡。392.雷電感應高電壓及雷電電磁脈沖（LEMP）

雷電感應高電壓及雷電電磁脈沖是由于雷雨云之間和雷雨云與大地之間放電時，在放電通道周圍產生的電磁感應、雷電電磁脈沖輻射以及雷云電場的靜電感應、使建筑物上的金屬部件，如管道、鋼筋、電源線、信號傳輸線、天饋線等感應出雷電高電壓，通過這些線路進入室內的管道、電纜、走線橋架等引入室內造成放電，損壞電子、微電子設備。403.電磁感應過電壓電感性偶合過電壓，主要是指雷電電磁場的劇烈場強變化，通過電磁感應偶合到系統中的過電壓。414.靜電感應過電壓

電容性偶合過電壓，主要是指在雷雨云電荷集累的過程中，由于線路（或設備）的分布電容使線路上集聚的異性電荷在雷云對大地或云內放電后在系統中形成的過電壓。

425.電子信息系統設備有從外部引入與這些設備連接的天饋線、電源線、信號線，而在天饋線、電源線、信號線系統中，存在以下幾種過電壓須要防護：

雷電過電壓操作過電壓暫時過電壓高電位反擊

43雷電危害圖片44

過境火和雷擊引發大興安嶺森林大火

新華社2006.05.2809:172006年6月8日下午3時多，由大連經停青島飛往武漢的MU2518次波音737—300型客機，在天河機場降落過程中，突遭雷擊，起落架艙周邊被雷擊中，出現4個雷擊點，但飛機安全降落天河機場，百余名乘客安然無恙。

萬分之一秒生死相隔江濤遭雷擊慘死現場直擊

悲劇發生在2004年3月10日周三下午3時50分左右，空中突然響起一聲悶雷，隊中身材高大的后衛隊員江濤頓時四肢伸展著倒在綠茵場上，旁邊的人看到一股焦煙從他身上冒起。45據美聯社報道，馬來西亞南部柔佛州新山市東南約20多公里處的柔佛港內儲油區的油庫2006年4月28日遭雷雨電擊而起火，至少有5座儲油罐著火，伴隨著巨大的爆炸聲，熊熊火焰和滾滾黑煙沖向空中。據新華社電韓國“亞洲航空公司”一架客機2006年6月9日傍晚準備降落時突遭雷擊，機頭嚴重受損，但在兩名飛行員的努力之下，客機最終成功迫降，機上200多名乘客安然無恙。

46雷電災害實例古老的雷災 ——布達拉宮建于七世紀初，762年雷擊火災將1000多間房燒毀，只余曲結竹普、帕巴拉康兩處，重建于十七世紀。——明永樂十九年（1421年）五月初九，奉天、華蓋謹身三大殿等250間房焚毀，波斯貢臣稱如“十萬火把”。——1718年4月法國布列塔尼市24座教堂遭雷擊，其中毀壞一座并使二人死亡——1767年威尼斯一教堂遭雷擊，引爆炸藥，3000人喪生——1232年10月，金朝工部尚書蒲乃速遭雷擊身亡。——1874年9月22日，澳門天主教堂雷擊起火，大火中死者近千人，此日被定為“天災日”

47——1988年6月14日至9月11日美國黃石公園森林大火，僅救火費就用了3.5億美元。——1989年8月12日黃島油庫大火燃燒了104小時，19人死亡、78人受傷，直接損失3500萬元。——1998年4月26日下午三點半至四點，臨洮縣鋁業股份公司變電站遭受強雷電直擊，擊毀電解鋁整流變壓器一臺，造成直接經濟損失140萬元，停產損失60多萬元，其它損失無法計算。——1999年2.7月8日23時55分，蘭州市七里區西津坪農變電所發生嚴重雷擊事故，雷電落處，白光一片，數公里之處都可看見，頃刻之間整個變電站現于癱瘓，全部設備基本報廢。變電所所負責的３個鄉，15個自然村的人畜用水，21個鄉鎮企業、2萬多畝農田和山地綠化灌溉用電全部中斷一個多月，斷電造成的經濟損失無法估量。48——2004年6月26日，浙江省臨海市杜橋鎮17名農民遭雷擊死亡——2004年7月25日，甘肅慶陽市西峰區農民胡某遭雷擊死亡。——2004年7月23日，居庸關長城8號敵樓內7名游客雷擊受傷——2005年5月30日，延慶村民張某在家接電話遭雷擊身亡——1957年7月6日，明十三陵長陵大殿獸頭被雷擊掉，橫梁炸裂，金絲楠木柱劈壞，并造成一死三傷——2002年9月，山西應縣木塔遭雷擊，脊與五層的佛象受損49雷電危害的途徑直擊雷或鄰近雷擊:擊在外部防雷系統，如保護框架（工業裝置上.）電纜上等。浪涌電流在接地電阻Rst上引起電壓降。閉合環路感應產生過電壓信息系統電源系統L1L2L3PEN20kVRst2c1a1b12a2b遠處雷擊:擊在遠處架空輸送線纜上雷云之間的放電通過架空線纜引起感應雷電波及過電壓。在野外,雷電擊中通信線纜2a2b2c11a1b50512.2雷電流脈沖波形雷電流的波頭時間與半值時間表述0.9Im0.5Im0.1Im

DAABEFCτ1τ2t雷電流的波頭時間與半值時間

波頭時間越短陡度越大波長時間越長能量越大

τ1/τ2表示雷電流Im5220μs0.1Im0.5Im0.9ImImt8μs8/20μs雷電流脈沖波形表述53350μs0.1Im0.5Im0.9ImIm10μs10/350μs電流脈沖波形10/350μs雷電流脈沖波形表述542.3雷電流模擬波形

★直擊雷過電壓(用10/350μs波形模擬)★感應雷電流(用8/20μs波形模擬)●電磁感應雷電流(用8/20μs波形模擬)●電靜電感應雷流(用8/20μs波形模擬)★地電位升高(用8/20μs波形模擬)★線路感應雷電波(用8/20μs波形模擬)55第四章雷電災害防治的基本方法雷電防護系統外部防雷接閃器引下線接地裝置內部防雷等電位連接綜合布線電涌保護器屏蔽（法拉弟籠）56外部防雷

主要有避雷針（網、線、帶）和接地裝置（接地線、地極）。保護原理：當雷云放電接近地面時，它使地面電場發生畸變。在避雷針（線）頂部，形成局部電場強度畸變，以影響雷電先導放電的發展方向，引導雷電向避雷針（線）放電，再通過接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護物免受雷擊。這是人們長期實踐證明的有效的防直擊雷的方法。57建筑物防雷分類建筑物應根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類。第一類防雷建筑物：易燃易爆場地第二類防雷建筑物：國家級建筑及易燃易爆場地第三類防雷建筑物：省部級建筑及民用建筑以上劃分需要結合建筑物預計雷擊次數確定級別建筑物年預計雷擊次數應按下式確定：N＝kNgAe58滾球法計算避雷針保護范圍59接閃器選擇與布置1.獨立避雷針；2.架空避雷線或架空避雷網；3.直接裝設在建筑物上的避雷針、避雷帶或避雷網。

建筑物防雷類別滾球半徑hr(m)避雷網網格尺寸第一類防雷建筑物30≤5×5或≤6×4第二類防雷建筑物45≤10×10或≤12×8第三類防雷建筑物60≤20×20或≤24×1660引下線選擇與布置1.新建框架結構建筑一般借用建筑主筋做引下線。2.改擴建建筑物或磚混結構建筑物引下線應沿建筑物外墻明敷，并經最短路徑接地。3.建筑物的消防梯、鋼柱等金屬構件也可以作為引下線。4.引下線宜采用圓鋼或扁鋼，宜優先采用圓鋼，圓鋼直徑不應小于8mm。扁鋼截面不應小于48mm2，其厚度不應小于4mm。5.采用多根引下線時，宜在各引下線上于距地面0.3m至1.8m之間裝設斷接卡。6.明敷引下線應有保護措施。

61引下線選擇與布置7.根據建筑物的類別、使用要求不同引下線的間距有所不同。一般來說：一類防雷建筑引下線間距12米，二類防雷建筑引下線間距18米，三類防雷建筑物24米。建筑情況不同引下線間距不同，具體要參照規范要求。62接地裝置1.埋于土壤中的角鋼、鋼管、扁鋼和圓鋼。2.人工垂直接地體的長度宜為2.5m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5m，當受地方限制時可適當減小。3.人工接地體在土壤中的埋設深度不應小于0.5m。4.防直擊雷的人工接地體距建筑物出人口或人行道處應有防止跨步電壓的措施。5.接地裝置的數量要通過計算得到。63內部防雷措施屏蔽及綜合布線等電位連接電涌防護64雷電防護分區地區雷暴日等級劃分地區雷暴日等級應根據年平均雷暴日數劃分。地區雷暴日等級宜劃分為少雷區、多雷區、高雷區、強雷區，應符合下列規定：1少雷區：年平均雷暴日在20天及以下的地區；2多雷區：年平均雷暴日大于20天，不超過40天的地區；3高雷區：年平均雷暴日大于40天，不超過60天的地區；4強雷區：年平均雷暴日超過60天以上的地區。65雷電防護區劃分

1.雷電防護區的劃分應根據需要保護和控制雷電電磁脈沖環境的建筑物，從外部到內部劃分為不同的雷電防護區（LPZ）。2.雷電防護區（LPZ）應劃分為：直擊雷非防護區、直擊雷防護區、第一防護區、第二防護區、后續防護區。（圖3.2.2），應符合下列規定：（1）直擊雷非防護區（LPZOA）：電磁場沒有衰減，各類物體都可能遭到直接雷擊，屬完全暴露的不設防區。（2）直擊雷防護區（LPZOB）：電磁場沒有衰減，各類物體很少遭受直接雷擊，屬充分暴露的直擊雷防護區。（3）第一防護區（LPZ1）：由于建筑物的屏蔽措施，流經各類導體的雷電流比直擊雷防護區（LPZOB）區進一步減小，電磁場得到了初步的衰減，各類物體不可能遭受直接雷擊。（4）第二防護區（LPZ2）：進一步減小所導引的雷電流或電磁場而引入的后續防護區。（5）后續防護區（LPZn）：需要進一步減小雷電電磁脈沖，以保護敏感度水平高的設備的后續防護區。66注：：表示在不同雷電防護區界面上的等電位接地端子板

：表示起屏蔽作用的建筑物外墻、房間或其它屏蔽體虛線：表示按滾球法計算LPS的保護范圍LPZnLPZ0ALPZ0BLPZ1LPZ2LPZ0BLPZ0B接地裝置LPZ0ALPZ0BLPZ0ALPZ0A接閃器埋地線纜、管道67

屏蔽、接地和等電位連接

（1）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。（2）對計算機通信網絡系統在建筑物樓內的布線和接地方式要求：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，并與之保持較長的距離，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。68（3）根據雷電保護區的劃分要求，建筑物大樓外部是直接雷擊區域；建筑物內部及計算機房所處的位置為非暴露區，越往內部，危險程度越低。雷電過電壓對內部電子設備的損害主要是沿線路引入。保護區的界面由外部的防雷系統、建筑物的鋼筋混凝土及金屬外殼等構成的屏敝層形成。電氣通道以及金屬管等金屬構件，穿過各級雷電保護區時必須在每一穿過點做等電位連接。（4）進入建筑物大樓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（瞬態過電壓保護器）。SPD是用以防護電子設備因受雷電閃擊及其它干擾造成傳導電涌過電壓危害的有效手段。69一鋼筋混凝土建筑物內等電位連接的例子1──電力設備； 2──鋼支柱；3──立面的金屬蓋板；4──等電位連接點； 5──電氣設備；6──等電位連接帶；7──混凝土內的鋼筋； 8──基礎接地體；9──各種管線的共用入口。70

頂層

無線通信LPZ1LPZ2配線架電氣豎井接地干線N層D2層MEB總等電位接地端子板水池水泵電源進線D1層變配電監控消防樓宇電源PE線1層2層總配線架計算機通訊電話=∽電話電纜計算機網絡線預留檢測

點≥300mm700mm利用基礎及柱內鋼筋做接地裝置預留檢測

點利用柱內主筋做引下線樓板內鋼筋等電位連接有線電視前端箱避雷帶LPZ0B衛星天線電視天線LPZ0A：配電箱PE：保護接地線SI：進出電纜金屬護套接地MEB：總等電位接地端子板樓層等電位接地端子板圖3

建筑物防雷區等電位連接及共用接地系統示意圖地面71○

○

○

○

○

○

○金屬槽等電位連接線屏蔽設施接地線防靜電地板接地線SPD接地線設備保護接地線直流地接地線接地線S型等電位連接網絡○

○○

○電氣豎井樓層接地端子板電氣豎井接地干線電子信息設備機房S型等電位連接網絡示意圖72進入建筑物的各種服務性管線進入建筑物的各種設施之間的雷電流分配100%建筑物防雷裝置等電位連接帶50%50%％接地裝置IiIiIiisi73

信息系統等電位連接的基本方法74電涌保護器的選擇與安裝信號部分連接圖電源部分連接圖SPD輸入端設備端并接安裝輸入端設備端串接安裝AB75SPD選擇等級的確定設備名稱電源處的設備配電線路和最后分支線路的設備用電設備特殊需要保護的電子信息設備耐沖擊過電壓類別Ⅳ類Ⅲ類Ⅱ類Ⅰ類耐沖擊過電壓額定值6kV4kV2.5kV1.5kV

0.5kV信息設備信息設備信息設備信息設備信息設備信息設備電源柜信息設備直流配電箱UPS配電箱配電箱GUPS穩壓器電源Ⅰ電源Ⅱ發電機控制箱電源切換裝置電源切換裝置低

壓

配

電

屏有載分接開關控制器有載分接開關控制器整流裝置信息設備電源柜交流配電箱圖5.4.1-2

電子信息系統電源設備分類交流配電箱76雷電防護分級1.按雷擊風險評估確定雷電防護等級按建筑物年預計雷擊次數N1和建筑物入戶設施年預計雷擊次數N2確定N（次/年）值N=N1+N2建筑物電子信息系統設備，因直擊雷和雷電電磁脈沖損壞可接受的年平均最大雷擊次數NC可按下式計算：Nc=5.8×10-1.5/C（次/年）。將N和

Nc進行比較，確定電子信息系統設備是否需要安裝雷電防護裝置：

1當N≤Nc

時，可不安裝雷電防護裝置；

2當N＞Nc時，應安裝雷電防護裝置。按防雷裝置攔截效率E的計算式E=I-Nc/N確定其雷電防護等級：1當E＞0.98時

定為A級；2當0.90＜E≤0.98時

定為B級；3當0.80＜E≤0.90時

定為C級；4當E≤0.80時

定為D級。772.按建筑物電子信息系統的重要性和使用性質確定等級雷電防護等級電

子

信

息

系

統A級1.大型計算中心、大型通信樞紐、國家金融中心、銀行、機場、大型港口、火車樞紐站等。2.甲級安全防范系統，如國家文物、檔案庫的閉路電視監控和報警系統。3.大型電子醫療設備、五星級賓館。B級1.中型計算中心、中型通信樞紐、移動通信基站、大型體育場（館）監控系統、證券中心。2.乙級安全防范系統，如省級文物、檔案庫的閉路電視監控和報警系統。3.雷達站、微波站、高速公路監控和收費系統。4.中型電子醫療設備5.四星級賓館。C級1.小型通信樞紐、電信局。2.大中型有線電視系統。3.三星級以下賓館。D級除上述A、B、C級以外一般用途的電子信息設備78在直擊雷非防護區（LPZ0A）或直擊雷防護區（LPZOB）與第一防護區（LPZ1）交界處應安裝通過Ⅰ級分類試驗的開關型浪涌保護器或限壓型浪涌保護器作為第一級保護；第一防護區之后的各分區（含LPZ1區）交界處應安裝限壓型浪涌保護器。使用直流電源的信息設備，視其工作電壓要求，宜安裝適配的直流電源浪涌保護器。795浪涌保護器連接導線應平直，其長度不宜大于0.5m。當電壓開關型浪涌保護器至限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于10m、限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于5m時，在兩級浪涌保護器之間應加裝退耦裝置。當浪涌保護器具有能量自動配合功能時，浪涌保護器之間的線路長度不受限制。浪涌保護器應有過電流保護裝置，并宜有劣化顯示功能。6浪涌保護器安裝的數量，應根據被保護設備的抗擾度和雷電防護分級確定。80電源線路的浪涌保護器標稱放電電流參數表

雷電保護分級LPZ0區與LPZ1區交界處LPZ1與LPZ2、LPZ2與LPZ3區交界處直流電源標稱放電電流（kA）第一級（kA）第二級標稱放電電流（kA）第三級標稱放電電流（kA）第四級標稱放電電流（kA）最大放電電流標稱放電電流10/350μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μsA級≥20≥80≥40≥20≥10≥10B級≥15≥60≥40≥20直流配電系統中根據線路長度和工作電壓選用標稱放電電流≥10KA適配的SPDC級≥12.5≥50≥20D級≥12.5≥50≥1081信號線路部分

電子信息系統信號線路浪涌保護器的選擇，應根據線路的工作頻率、傳輸介