大楼系统防雷方案

雷电及过电压防护设计方案

广州雷迅电子有限公司

一、概述

众所周知，雷电具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培。雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次：①设备损坏，人员伤亡；②设备或元器件寿命降低；

③传输或储存的信号、数据（模拟或数字）受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系统停顿。目前，世界上各种建筑、设施大多数仍在使用传统的避雷针防雷。用避雷针防止直接雷击实践证明是经济和有效的。但是，随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用和联网，避雷针对这些电子设备的保护却显得无能为力。避雷针不能阻止感应雷击过电压、操作过电压以及雷电波入侵过电压，而这类过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。

现代防雷技术系统的防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:

➢外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。➢内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。通过在需要保护设备的前端安装合适的防雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。

避雷带、引下线（建筑物钢筋）和接地等构成的外部防雷系统，主要是为了保护建筑物本体免受雷击引起的火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。

二、防雷方案设计依据

(1)建筑物防雷设计规范GB50057-94

(2)电子计算机机房设计规范GB50174-93

(3)民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92

(4)计算站场地安全要求GB9361-88

(5)计算站场地技术文件GB2887-89

(6)计算机信息系统防雷保安器GA173-1998

(7)雷电电磁脉冲的防护IECI312

(8)微波站防雷与接地设计规范YD 2011－93

(9)通信局（站）接地设计暂行技术规定YDJ26E9

三、雷害的途径分析

雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：①直击雷；②传导雷； ③感应雷；④开关过电压。

直击雷：雷电直接击中建筑物，雷电的不到50%的能量将会从引

下线等外部避雷设施泄放到大地，其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流，其中5%左右的能量通过建筑物的通信网

络线缆分流，其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆线分

流。这里的能量分配比例会随着建筑物内的布线状况和管线结构

而变化。直击雷波形为10/350us 传导雷（雷电波侵入）：在更大的范围内（几公里甚至几十公里），雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备。其中地电位反击也是传导雷中的一种：雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。雷电可能通过接地系统或建

筑物间的线路入侵雷电延建筑物内部设备形成地电位反击。

感应雷（雷电波感应）：在周围1000公尺左右范围内（有资

料为 500公尺或 1500公尺，距离应随着雷击大小和屏蔽措

施而变化）。发生雷击时，LEMP 在上述有效范围内，在所

有的导体上产生足够强度的感应浪涌。因此分布于建筑物内

外的各种电力、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。

随着现代高科技的发展，精密仪器，通讯设备，数据网络的

应用越来越广泛，因而感应雷造成的雷击事故也越来越多，除直接造成了巨大的经济损失外，因重要设备损坏使系统网络陷入瘫痪后造成间接的损失更是惊人。

四、防雷方案设计

1、电源系统防雷

根据IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分(见附件3)，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。

机房得到电源系统是由市电经低压配电柜再经过分配电柜输送到机房，而电源线路又是雷电入侵的主要通道，因此根据电源系统的防护原则，应对电源系统的防雷应采取多重保护、层层设防的原则、本次设计方案将在电源输入端加装相应的各级浪涌吸收装置，这样形成了多级的电源防雷体系。第一级：采用Asafe-25*4电源防雷器。并联安装于单位总配电低压侧，作为整个单位总电源的前级防护。

根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压防雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全，采用的防雷器能将雷击过电压限制到2000V以下。

具体措施：

◆在大楼总配电柜安装Asafe-25*4电源防雷器1套，作为整栋大楼内所有设备的电源前级防护。

第二级：采用限压型防雷器，并联安装在各楼层电源前的分配电柜或机房UPS电源的进线段。

分配电柜的电源防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到1点几千伏，雷电多发地带需要具有40KA的通流容量，防雷器可并联安装在分配电室的电源配电柜端。（三相的电源可以采用AM2-20/3+NPE，单相的电源可以采用AM2-20/1+NPE）

具体措施：

◆在单位各楼层分配电电源端，各安装1套40KA电源防雷器：三相电源选用AM2-20/3+NPE、单相电源选用AM2-20/1+NPE，作为大楼内设备的电源二级防护。

◆在单位机房分配配电柜端，安装1套40KA的电源防雷器：三相电源选用AM2-20/3+NPE、单相电源选用AM2-20/1+NPE，作为机房的电源二级防护。

第三级：采用电源防雷插座，串联安装在各需要保护终端设备前端。

目的是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常天天发生的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用，可以延长设备的正常使用寿命，减少运