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一、雷電概述
      雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象，其電壓可高達(dá)數(shù)百萬伏，瞬間電流更可高達(dá)數(shù)百千安。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計(jì)其數(shù)。落雷后在雷擊中心1.5-2Km半徑的范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓，損害線路上的設(shè)備。在聯(lián)合國國際十年減災(zāi)委員會(huì)公布的對(duì)人類造成最嚴(yán)重危害的十大自然災(zāi)害中，雷暴由于其對(duì)人類生命、財(cái)產(chǎn)的巨大侵害，被列在了顯著的地位。
      近些年來，伴隨著高新技術(shù)的發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種先進(jìn)的測(cè)量、保護(hù)中心、電信和計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品正日益廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)中，人類對(duì)電子產(chǎn)品尤其是計(jì)算機(jī)設(shè)備的依賴越來越嚴(yán)重。而電子元件的微型化、集成化程度越來越高，各類電子設(shè)備的耐過電壓能力下降，造成雷電和過電壓破壞的比例呈上升的趨勢(shì)。美國研究報(bào)告[AD-722675]指出：當(dāng)雷電活動(dòng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到0.07GS時(shí)，無屏蔽的計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過2.4GS時(shí)，計(jì)算機(jī)將發(fā)生性損壞。也就是說，按安培環(huán)路定理估算，離無屏蔽的計(jì)算機(jī)800m處落一個(gè)100kA的雷，計(jì)算機(jī)就可能發(fā)生誤動(dòng)作，距其83m處落一個(gè)100kA的雷，就要損壞。這些須實(shí)時(shí)運(yùn)行而因中斷造成設(shè)備的癱瘓，必會(huì)帶來不可估量的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于金融、證券、醫(yī)療、保險(xiǎn)、航空、航天、國防、廣電等國家重要關(guān)鍵部門尤其是這樣，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷電對(duì)微電子設(shè)備的破壞而造成的損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過雷擊火災(zāi)的損失，已成為當(dāng)今電子時(shí)代的一大公害。因此，如何設(shè)置防雷措施和接地，如何保障通信設(shè)備運(yùn)行完好及人身安全，以及如何有效抑制雷擊過電壓和電磁干擾成為一個(gè)全新的課題，也是大多數(shù)信息中心技術(shù)人員迫切需要解決的問題。
       中國作為雷電多發(fā)區(qū)，每年遭雷擊死亡數(shù)百人，傷幾千人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾十億元，而且全世界每年的雷害損失逾100億美元。統(tǒng)計(jì)資料顯示： 80%以上的雷害損失是由雷擊電磁脈沖造成的。因此，對(duì)雷電的防護(hù)，尤其是雷擊電磁脈沖的防護(hù)，已成為人們重點(diǎn)關(guān)注和防范的課題。我們不能帶有任何的僥幸心理，若因雷擊而導(dǎo)致生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失是很難用時(shí)間和金錢來彌補(bǔ)的，因此針對(duì)雷電防護(hù)的專項(xiàng)工程應(yīng)是刻不容緩的。 

      因此，為確保通信設(shè)施、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)等微電子設(shè)備的運(yùn)行安全，最大限度地降低雷電災(zāi)害給人們?cè)斐傻闹苯雍烷g接損失，國家、地方的相關(guān)部門相繼出臺(tái)了《中華人民共和國計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)條例》、《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》、《山西省計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全管理辦法》和公安部《信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)辦法》等多項(xiàng)規(guī)定，要求各級(jí)部門切實(shí)做好對(duì)微電子設(shè)備的防雷措施，以免造成重大損失。

二、雷電侵入設(shè)備的途徑
       直接雷擊：指雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹木、動(dòng)植物上，由于電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等混合力作用，直接摧毀建筑物、構(gòu)筑物以及引起人員傷亡等。由于直擊雷的電效應(yīng)，有可能使機(jī)房微電子設(shè)備遭受浪涌過電壓的危害。
       根據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94估算，雷電直接擊中建筑物，雷電的不到50%的能量將會(huì)從引下線等外部避雷設(shè)施泄放到大地，另外50%的能量將通過建筑物的供電系統(tǒng)、
       通信網(wǎng)絡(luò)線纜以及建筑物的其他金屬管道、纜線分流。
       傳導(dǎo)雷（雷電波侵入）：在更大的范圍內(nèi)（幾千米甚至幾十千米），雷電擊中電力或信息通訊線路，然后沿著傳輸線路侵入設(shè)備。其中地電位反擊也是傳導(dǎo)雷中的一種：雷電擊中附近建筑物或附近其他物體、地面，導(dǎo)致地電壓升高，并在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵到建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。 
       感應(yīng)雷擊（又稱二次雷擊）：指雷云之間或雷云對(duì)地之間的放電而在附近的架空線路、埋地線路、金屬管線或類似的傳導(dǎo)線路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓通過傳導(dǎo)體傳送至設(shè)備，間接摧毀微電子設(shè)備。在周圍1000m左右范圍內(nèi)（有資料為 500m或 1500m，距離應(yīng)隨著雷擊大小和屏蔽措施而變化）發(fā)生雷擊時(shí)，LEMP（電磁脈沖）在上述有效范圍內(nèi)，在所有的導(dǎo)體上產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的感應(yīng)浪涌。因此分布于建筑物內(nèi)外的各種電力、信息線路將會(huì)感應(yīng)雷電而對(duì)設(shè)備造成危害。
三、方案設(shè)計(jì)原則
      由于電子設(shè)備雷電防護(hù)系統(tǒng)對(duì)所保護(hù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)正常運(yùn)行具有非常重要的作用，因此，雷電防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備先進(jìn)性、可靠性、易維護(hù)、易升級(jí)等方面的突出特性。防雷工程設(shè)計(jì)及設(shè)備的選擇應(yīng)遵從以下的原則：
1.可靠性原則
      設(shè)計(jì)系統(tǒng)雷電防護(hù)工程應(yīng)最先考慮的問題就是可靠性。防雷保護(hù)技術(shù)是不斷發(fā)展變化的，所選產(chǎn)品必須符合國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這樣才能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展提供保證。
2.先進(jìn)性、可擴(kuò)充性原則
      采用當(dāng)今國內(nèi)、國際上最先進(jìn)和成熟的技術(shù)，使新建立的系統(tǒng)能夠最大限度地適應(yīng)今后技術(shù)發(fā)展變化和業(yè)務(wù)發(fā)展變化的需要，從目前國內(nèi)發(fā)展來看，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的先進(jìn)性原則主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
      采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是先進(jìn)的、開放的體系結(jié)構(gòu)；
      采用的技術(shù)應(yīng)當(dāng)是可擴(kuò)充的，能滿足今后日益擴(kuò)充的需要。
3.經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則
      本著一切從用戶實(shí)際角度出發(fā)，配置防雷保護(hù)系統(tǒng)的目的，在保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行下，整個(gè)防雷保護(hù)的建設(shè)要堅(jiān)持實(shí)用為主，根據(jù)投資的強(qiáng)度結(jié)合實(shí)用價(jià)值，應(yīng)盡可能選擇可靠性高，可維護(hù)性好的性能價(jià)格比高的產(chǎn)品，以便節(jié)省投資，以最低成本來完成系統(tǒng)設(shè)備雷電防護(hù)的建設(shè)。
四、方案設(shè)計(jì)思想
       一個(gè)完整的防雷系統(tǒng)包括兩個(gè)方面：直接雷擊的防護(hù)和感應(yīng)雷擊的防護(hù)。
       直接雷擊的防護(hù)主要使用避雷針、避雷網(wǎng)（帶）、避雷線和接地系統(tǒng)。它直接接閃，犧牲自己保護(hù)建筑物。要求保護(hù)范圍能保護(hù)到整個(gè)建筑物，且接地要良好。
感應(yīng)雷擊的防護(hù)主要使用感應(yīng)雷擊防雷器。建筑物本身防雷狀況良好的同時(shí)，并不能保證建筑物內(nèi)部電子設(shè)備不受影響。而且，往往是因?yàn)楸芾揍槪ɑ虮芾讕В┯龅嚼讚?，雷電流?nbsp;        引下線泄放到大地時(shí)，電源線路、信號(hào)線路被感應(yīng)雷電而產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓，進(jìn)而損壞設(shè)備。一般來說，雷擊過電壓對(duì)樓內(nèi)部設(shè)備的損害主要有以下三個(gè)途徑：
① 進(jìn)出建筑物的電源線和通信線纜等在大樓外受直擊雷或感應(yīng)雷而加載的雷電壓及過電流沿線路侵入室內(nèi)。
② 雷電流沿建筑物引下線入地時(shí)，在引下線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，引下線周圍的供電線路、信號(hào)通道電纜等各種金屬管線上，經(jīng)感應(yīng)而產(chǎn)生過電壓。
③ 直擊雷經(jīng)過接閃器（如避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)等）入地時(shí)，導(dǎo)致地網(wǎng)地電位上升，高電位由設(shè)備接地線引入電子設(shè)備造成地電位反擊。
       因此，我們必須對(duì)以上三種途徑入侵的雷電壓及過電流采用等電位連接、分流、接地、屏蔽和過電壓保護(hù)等方法進(jìn)行防護(hù)，并應(yīng)把電源線、天饋線,網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)入的端口或變電室的低壓側(cè)作為一級(jí)防護(hù)，樓層配電箱應(yīng)作為二級(jí)防護(hù)，設(shè)備前端作為三級(jí)防護(hù)，把雷電壓達(dá)到其設(shè)備端子的殘壓控制在電子設(shè)備不被雷電損壞的范圍之內(nèi)。
五、 設(shè)計(jì)依據(jù)
GB50057-1994《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000年版）
GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》
 GA267-2000《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護(hù)規(guī)范》
 IEC 61024 《建筑物防雷》
 GB/T 50314-2000《 智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》
YD/T926-1~3(2000)《大樓綜合布線總規(guī)范》
GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB2887—89《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地安全要求》

GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)國內(nèi)工程技術(shù)規(guī)范》
GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50200-94《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
六、防雷方案
直擊雷防護(hù)
（一）發(fā)射天線塔和建筑物防雷措施 
      無論廣播電視發(fā)射臺(tái)或微波站都設(shè)有發(fā)射天線或天線塔，一般鐵塔和天線位置是臺(tái)站地面建筑的最高點(diǎn)。天線塔本身既可成為防雷的避雷塔，也可能變成“引雷器”或產(chǎn)生感應(yīng)雷的導(dǎo)體，因此，它是臺(tái)站防雷的第一關(guān)。 
（1）按照國家94年頒布的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057—94）及其它標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置好天線塔避雷針。鐵塔接地網(wǎng)形狀，密度可根據(jù)地形、防雷等級(jí)、天線塔種類來設(shè)計(jì)。重要發(fā)射臺(tái)或微波樞紐站天線塔接地電阻要≤5歐。一般臺(tái)站要≤10歐。條件允許的臺(tái)站可安裝AR限流避雷針。 
（2）認(rèn)真計(jì)算天線塔避雷針的保護(hù)范圍并留有充分余地，當(dāng)其它建筑物不在保護(hù)范圍時(shí)，可考慮設(shè)計(jì)多支（等高或不等高）避雷針保護(hù)方案。在一些地形突出的高山發(fā)射臺(tái)（站），帶雷云層又低時(shí)，天線塔避雷針防雷是有限的?？刹捎迷O(shè)置避雷針和消雷器相結(jié)合的方案（消雷器在石嶺關(guān)微波站安裝后收到很好的效果），并且在房頂女兒墻、房角或利用圍墻、柵欄裝設(shè)閉合的避雷帶、均壓網(wǎng)。引流線應(yīng)視建筑物結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般說，均壓網(wǎng)格不宜大于5M。均壓網(wǎng)、避雷帶應(yīng)接有多根引流線，在建的房屋可考慮與建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋良好連接。 
（二）一般情況下，建筑物安裝有避雷針或避雷帶、避雷網(wǎng)，但是雷電的活動(dòng)規(guī)律是，對(duì)于發(fā)生過雷擊的地點(diǎn)和入侵通道，下次雷擊時(shí)，更容易再次遭受雷擊。如果外部防雷某一個(gè)環(huán)節(jié)做的不好，就會(huì)影響整體的防雷效果。如果外部防雷不能擔(dān)負(fù)直擊雷防護(hù)的任務(wù)，那么它將是一個(gè)“引雷工程”，而不是“防雷工程”，設(shè)備反受其害。直擊雷防護(hù)的完善與否，關(guān)系到感應(yīng)雷防護(hù)的基礎(chǔ)是否牢固。因?yàn)橹睋衾追雷o(hù)是感應(yīng)雷防護(hù)的基礎(chǔ)。
      在直擊雷比較完善的情況下，電視臺(tái)部分設(shè)備仍然遭受雷電流的光顧，足以說明，防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。它包括屏蔽、等電位聯(lián)結(jié)、安裝浪涌保護(hù)器等等措施。全方位的防護(hù)中，感應(yīng)雷的防護(hù)不可或缺啊。
感應(yīng)雷的防護(hù)
      感應(yīng)雷的防護(hù)主要包括電源系統(tǒng)、天饋信號(hào)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防護(hù)，等電位連接以及接地等。根據(jù)新鄉(xiāng)縣電視臺(tái)發(fā)射臺(tái)的情況需求，主要針對(duì)電源和天饋,網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)為了均衡雷電流對(duì)于設(shè)備的沖擊，等電位聯(lián)結(jié)的措施必不可少。以下是詳細(xì)介紹：
(一)電源系統(tǒng)的防雷及過電壓保護(hù)

      據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷擊事故中，從電源線路侵入感應(yīng)過電壓損壞設(shè)備占較大比例。所以電源的防護(hù)是所以設(shè)備防護(hù)的根本和基礎(chǔ)條件，沒有電源的安全防護(hù)，其他的措施都是舍本逐末。鑒于電視臺(tái)有過雷擊損壞設(shè)備的先例，所以對(duì)于系統(tǒng)的保護(hù)理應(yīng)提高些防護(hù)等級(jí)。為實(shí)現(xiàn)多級(jí)配合，要計(jì)算各級(jí)SPD之間的能量配合，選用合適器件，擬對(duì)電源分為四級(jí)保護(hù)，使浪涌過電壓逐級(jí)泄放入地。

A  按照分級(jí)泄放原理，第一級(jí)防雷可在總配電箱端加裝1套電源三相一級(jí)高能量防雷器SPD1，使大部分雷電能量在此泄放。
B．在發(fā)射設(shè)備室的配電柜內(nèi)安裝1套電源單相第二級(jí)防雷SPD2。
C．在在發(fā)射設(shè)備的開光前端安裝1套電源第三級(jí)防雷SPD3。
D.室內(nèi)所有設(shè)備的插座全部更換為具有防雷功能的插座作為第四級(jí)防護(hù)SPD4。
        以上措施將有效防止雷電流從電源線路上侵入并損壞設(shè)備。但是不能保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡等信號(hào)方面的雷擊的發(fā)生。所以，還需要進(jìn)一步對(duì)網(wǎng)絡(luò),天饋信號(hào)系統(tǒng)的線路進(jìn)行防護(hù)。
(二) 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)系統(tǒng)的防雷與過電壓保護(hù)
      雷擊發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的巨大瞬變電磁場(chǎng)，在1Km范圍內(nèi)的金屬環(huán)路內(nèi)均會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)雷電流，另建筑物在避雷針（帶）接閃雷電時(shí)，在雷電流通過防雷引下線對(duì)地泄放同時(shí)，也會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)金屬環(huán)路產(chǎn)生雷電電磁脈沖，形成線路感應(yīng)過電壓，易造成終端設(shè)備端口的損壞，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
      機(jī)房內(nèi)的信號(hào)防雷主要是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的防護(hù)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)根據(jù)端口的不同分為千兆交換機(jī)和百兆交換機(jī)，千兆端口采用千兆網(wǎng)絡(luò)信號(hào)防雷器，百兆端口采用百兆網(wǎng)絡(luò)防雷器，分別串接在交換機(jī)端口的前端，使雷電入侵波在端口前端通過防雷器泄流入地，保護(hù)端口的安全。
       電腦、交換機(jī)等的網(wǎng)口根據(jù)傳輸率速率的不通分別采用單口千兆網(wǎng)絡(luò)防雷器和百兆網(wǎng)絡(luò)防雷器進(jìn)行防護(hù)。
       網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的防護(hù)措施及產(chǎn)品選型如下
A．在編輯室的24口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)前端串接帶有兩級(jí)防護(hù)的網(wǎng)絡(luò)防雷器。
B. 計(jì)算機(jī)單機(jī)的雙絞線線路上可在網(wǎng)卡的水晶頭前端串接單口網(wǎng)絡(luò)防雷器。
(三)天饋信號(hào)系統(tǒng)的防護(hù)
1.室外引入線防雷措施 
       室外引入線是指臺(tái)（站）內(nèi)各種發(fā)射設(shè)備饋線、吊饋管的鋼絞線及波導(dǎo)固定架、鐵塔過橋和塔燈電源線、各類管道、各種視音頻信號(hào)線、通信線等。在雷電天氣，引線外皮很容易將感應(yīng)雷或感應(yīng)電壓引入機(jī)房，必須采取措施進(jìn)行電氣阻塞。 
（1）保證饋管兩端良好接地。饋管在進(jìn)入機(jī)房前，外皮還要就近與地網(wǎng)連接，吊饋管鋼絞線、固定架、過橋每隔一定距離逐點(diǎn)接地。 
（2）各種引線要使用屏蔽電纜，進(jìn)入機(jī)房前屏蔽層應(yīng)就近與地網(wǎng)連接。引線較長或條件允許時(shí)，進(jìn)入機(jī)房前水平埋入地下，長度在10M以上。若無屏蔽電纜，可將引線穿入鐵管，按        上述要求埋入地下。引入機(jī)房的電纜中如有不使用的芯線，也應(yīng)在兩端良好接地。 
2、室內(nèi)設(shè)施的防雷措施 
（1）機(jī)房內(nèi)根據(jù)設(shè)備擺放情況，用銅皮鋪設(shè)地網(wǎng)，通過多點(diǎn)與室外地網(wǎng)良好連接，從而營造等電位環(huán)境。 
（2）根據(jù)國標(biāo)GB7450—87《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》和實(shí)際情況，科學(xué)的、有重點(diǎn)的采用防雷保護(hù)元件對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
       對(duì)于以上這些設(shè)備根據(jù)實(shí)際參數(shù)及接口形勢(shì)來選擇相對(duì)應(yīng)的防雷保護(hù)器, 
（3）機(jī)房內(nèi)屏蔽接地、機(jī)殼接地、電源接地（中性線、零線）、工作電路接地、保安接地、過壓保護(hù)接地等要統(tǒng)一、就近與機(jī)房共用地網(wǎng)可靠的電氣連接。高山臺(tái)站把機(jī)房鋁制門窗、暖氣管、水管、走線架等各種導(dǎo)體就近與母線或地網(wǎng)連接。 
3. 等電位連接措施
       電視臺(tái)的辦公樓處在180米的信號(hào)塔保護(hù)之下，遭受直擊雷的可能性極小。但是信號(hào)塔實(shí)際是個(gè)“引雷工程”，它在將強(qiáng)大的直擊雷電流泄放到地下的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生方圓20公里內(nèi)的感應(yīng)雷輻射。電視臺(tái)的辦公樓窗戶沒有屏蔽接地，這對(duì)于室內(nèi)的設(shè)備來說就相當(dāng)于半露天了。所以室內(nèi)的微電子設(shè)備，尤其是電腦的網(wǎng)卡，經(jīng)常遭受感應(yīng)雷的破壞。
      基于以上情況，我們首先有兩點(diǎn)建議：1、建議我們的窗戶全部安裝金屬屏蔽網(wǎng)，以減少電磁感應(yīng)從窗口侵入室內(nèi)設(shè)備，最次也應(yīng)加裝網(wǎng)格較密集的金屬防盜網(wǎng)，并在其連接后接地。

2、建議我們室內(nèi)所以設(shè)備盡量遠(yuǎn)離窗戶，靠近樓道的墻壁。對(duì)于躲避感應(yīng)雷的危害有一定效果。

       同時(shí)，還要對(duì)室內(nèi)設(shè)備采取M型或者S型等電位聯(lián)結(jié)措施。這有助于消除靜電和電磁感應(yīng)對(duì)設(shè)備和人的危害。該措施將用到大量的多股