摘要：根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第6.2.1条的规定将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以划定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和指明各区交界处的等电位连接点的位置。

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北京阿尔巴尼亚大使馆

雷电综合防护系统改造方案

（三）

雷电防护区的划分：

根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第6.2.1条的规定将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以划定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和指明各区交界处的等电位连接点的位置。

各区以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。通常，防雷区的级数越高电磁场强度越小。

一个需要保护的建筑，从EMC（电磁兼容）的观点看，由外到内可分为几级保护区，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，往里，则危险程度越低，过电压主要是沿线路窜入的，保护区的界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层形成，电气通道以及金属管道等则经过这些界面。

雷电的综合防护：

雷电是常见的大气层中强电磁干扰源，为了更好地防范雷击造成的损害，不但要建立完善的外部防护体系，包括接闪器、引下线、接地系统等来防范直击雷；还应建立完善有效的内部防护体系，即正确选择机房及设备位置、实现有效的等电位连接、采取屏蔽措施、供电系统和信号系统采用多级加装SPD等措施，来防范通过电磁感应、过电压引入、地电位反击等途径的雷电侵袭，真正做到雷电的综合防护，减少损失。

a

外部防护体系（直击雷防护）：

大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。应符合下列要求：

接闪器、引下线及接地系统应根据GB50057－94中的规定进行设计、施工。接闪器应使建筑物处于其滚球半径保护范围内；采用多条引下线均匀分布，接地装置的接地电阻值及有效长度应达到相应的标准要求。

b

直内部防护体系（雷击电磁脉冲防护）：

a) 由雷电流的“集肤效应”可知，雷电流能量大部分集中在建筑物外墙附近，而室内的电磁场强度在雷电流流经的立柱（引下线）附近最大，所以机房及机房内的设备应选择在建筑物的中间位置分布，并且应与作为引下线的立柱保持足够距离。通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。

b) 使用连接导体或等电位连接器将防雷地、交流工作地、保护地、直流工作地等连接起来形成共地，消除在雷击发生时各接地体之间存在的瞬间电位差，防止地电位反击。

c) 将建筑物的金属构架、门窗、地板及管线等均相互焊（连）接在一起，并与地网形成良好的电气连接，构成金属屏蔽层以阻挡电磁波的侵入。屏蔽管线入户要求采用埋地引入，其金属保护层应在两端做良好接地。

d) 进入建筑物大搂的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、 LPZ1与LPZ2区交界处，以及终端设备的前端根据IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类SPD，以及通讯网络类SPD。SPD是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。

据统计，由电力线引入雷电过电压造成的事故约占雷击事故的70%～80%，因此要重点加强对电源系统的雷电防护。根据IEC-61312的多级防护原则，应在各防雷保护区界面处加装相应的雷电过压保护器（SPD）作多级防护，最终使残压限制在设备可以承受的范围内。

对于SPD的选择，IEC也做出了明确的要求：在LPZ0区与LPZ1区的交界处加装的SPD应满足10/350µs的雷电测试波形，在LPZ1区与LPZ2区、LPZ2区与LPZ3区的交界处加装的SPD应满足8/20µs的过压测试波形。

e) 发生雷击时，在信号系统、天馈线系统及其它传输线路上也会产生雷电过电压，沿线路直接进入设备内部，造成设备损坏。所以，根据IEC-61312中多级防护原则，在信号系统、天馈线系统及其它传输线路穿过各防雷保护区界面处，应加装相应的雷电过压保护器（SPD），SPD的选择要满足IEC要求的雷电测试波形。

大量实例证明，造成雷害的原因是多方面的，只有采取综合防雷保护措施，才能有效地防止雷电通过各种途径对设备的侵袭，减少损失。雷击是年复一年的严重自然灾害之一。随着我国改革开放的深入，现代化建设的不断提高，我国的通信技术和计算机网络系统已具有了世界先进水平。通信设备越来越多，规模越来越大，避雷、过压防护已成为具有时代特点的一项迫切要求。随着设备的高度集成化和计算机网络的发展，一方面大型电子计算机网络、程控交换机组等系统设备富含大量的CMOS半导体集成模块，而耐过电流、耐雷电压的水平反而随之降低，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波的侵入，致使雷电灾害频频发生。

c

电源系统保护：

为尽量降低侵入电源的过电压，可如图一样在电力线上分区加装浪涌保护器，通过多级避雷措施后可将侵入设备的残压限制到一个合理的水平。进行三级电涌过电压是因为能量需要逐级泄放和传输线路会感应LEMP（雷击电磁脉冲辐射）

d

网络通讯系统的保护：

信息传输线的雷电防护原理与电源线是基本相同的，只不过通过信息传输线的雷电流和工作电流均较小，这样放电器、耦合阻抗的体积都较小，可以在一个浪涌保护器内实现多级电涌过电压措施。另外无线传输网络的天线工作在LPZ0A区，电磁环境恶劣，应加装天线浪涌保护器。为方便安装和保证网络信息传送通畅，应根据网络的工作参数和连接方式选用合适的网络浪涌保护器。

总的来说，采用浪涌保护器还应注意：

a) 电涌过电压保护器必须经过接地端以尽可能短的路径接地

b) 各种接地尽可能统一，构成等电位，防止地电流反击

c) 信号浪涌保护器连接必须与数据进线方向一致

d) 不同类型的数据传输线应选用不同类型的保护器

e) 电源、信号多级保护（在进线处、户内线距较长、线与线间的反串）

e

等电位连接

在IEC标准中指出等电位连接是内部电涌过电压措施的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位，是用连接导线或过电压（电涌）保护器，将处在需要电涌过电压空间内的电涌过电压装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位。

所有从室外进入的金属导体（包括水管、气管，电缆屏蔽层或电缆屏蔽管）应在进入电涌过电压区的交界处就近直接接地，不能直接接地的导体（如电力线、传输线等）应通过浪涌保护器接地，电力、通信电缆应穿金属管并埋地进入机房，穿管埋地的距离应大于25米。室内设备的金属部分应可靠接地，所有的接地必须实在同一个接地基准点上，这个基准点在工程上称为汇流排或均压环，这样就能保证室内设备不会因为地电位升高而产生电位差。

实行等电位连接的主体应为：

信息系统的等电位连接：

当采用S型等电位连接网络时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点外，应与共用接地系统的各组件有足够的绝缘（＞10kV 1.2/50μs）。本网络应仅通过唯一的一点(即接地基准点 ERP)组合到共用接地系统中去。在此情况下，在各设备之间的所有线路和电缆应按照星形结构与各等电位连接线平行敷设，以避免产生感应环路。由于采用唯一的一点进行等电位连接，故不会有与雷电有关联的低频电流进入信息系统，而信息系统内的低频干扰源也不会产生大地电流。做等电位连接的这唯一的点也是接浪涌保护器以限制传导来的过电压的理想连接点。

如果采用M型等电位连接网络，则该信息系统的各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。M型等电位连接网络应通过多点组合到共用接地系统中去。通常，本网络用于延伸较大和开环的系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，服务性设施和电缆在几个点进入该信息系统。本网络用于各种高频也能得到一个低阻抗网络。这种网络所具有的多重短路环路对磁场将起到衰减环路的作用，从而在信息系统的邻近区使初始磁场减弱。

在复杂系统中，两种型式(M型和 S型)的优点可组合在一起。

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接地系统：

现在的城市，在一座建筑物内有许多不同性质的电气设备，需要多种接地装置，如避雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通信及计算机系统接地（也叫直流接地，在数字逻辑系统中叫逻辑接地）等，这麽多系统的接地到底采用哪重好呢？现一一解释如下：根据实践证明，共用接地是应用最为广泛的接地方式。

独立接地：如上面所谈到的需要接地的部分，都分别独立地建立自己的接地系统，这种接地方式称为独立接地。它的好处是各系统之间不会造成互相干扰，这对通信系统尤其重要。但网络容易被雷击坏，故除有防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避雷方式外，一般不主张采用独立接地的方式。这种独立接地在六、七十年代以前采用比较多，现在多被共用接地所取代。

共用接地：也叫统一接地。它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上，或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来，使它们之间成为畅通的电气接地统一地网，这样的接地方式为共用接地。共用接地是目前应用最广泛的接地方式。

一点接地：把各系统的接地线接到接地母线同一点或同一金属平面上，这样的方法叫“一点”接地法。一点接地法能解决各系统接地线的等电位问题，所以能够降低各系统之间的干扰程度，尤其是50Hz工频信号对系统的干扰基本上得以消除，所以一点接地法在工程上得到广泛应用。

一点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰。能很好地工作于1MHZ及以上的额频率，当整个系统的连接点尺寸较小时（最大尺寸小于L /20，L为干扰信号的波长）可以应用到10MHz。

多点接地：各系统的接地线采用多点短连线的接地方式，称作多点接地。

当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时，电容耦合效应将会产生某种干扰耦合，这时引线长度成为主要矛盾，必须采用多点接地使串联阻抗减至最小，并将驻波减至最小。多点接地方式应用于高频电路（f>10MHz）。

在二三十年以前，干扰被称为无线电频率干扰，因为绝大多数的噪音和干扰信号出自无线电频率。现今电子计算机、数字技术和逻辑电路不断扩大应用领域，现在的干扰被称为电磁干扰。电磁干扰包括导电性电磁干扰，其干扰能量通过导线或电缆从一电路传送到另一电路。减少导电性电磁干扰是通过电路的合理设计，采用滤波器和电路的合理接地来实现的；辐射性电磁干扰其能量是通过空气中的电磁场传送的。在设计外壳和箱体时，通过选用合理的屏蔽材料，构造技术和设备布置以及采用合理的接地技术等等来减少辐射性电磁干扰。其中处理好接地工程是防电磁干扰最重要的技术措施。

低频率干扰绝大部分是通过线路互相耦合而来的，即前面所提到的共阻抗耦合。当两个电路电流流经同一个公共阻抗时一个电路上的电流在这个阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。如果一个公用的接地网在不同的地方分别接上连线。由于共阻抗耦合关系，各连线之间将有Vg1和Vgz的电压，各连线的接地点电压不会一样。Vg1和Vgz就是干扰电压，经放大后就可能直接影响通信或控制信号。

多点接地的优点允许存在许多接地环路，这时同时使用低频率的电路是有害的，如有上述情况时，可考虑采用混合接地的方法。

混合接地：所谓混合接地是在一部设备内的各电路板以最短的导线与机壳连接，或者信号电路相关的几部设备，以最短的导线与同一个金属体连接接地，然后多台设备分别用金属线接到地网的同一点上。像这样的接地方式称为混合接地。

混合接地在工程上最简单的办法，是在交流电源送进房屋的总开关处，把零线重复接地（或把零线接到房屋的结构主钢筋上），然后在电源的零线处引出一条PE线连接所有应该接地的点。

来源：北京同为TOWE