【TOWE资讯】机房防雷接地系统方案

接地随着计算机网络技术、信息技术、微电子技术的迅速发展，智能化建筑系统采用的微电子设备也越来越多，但这些微电子耐压等级却较低，抗电涌过电压冲击能力差，系统很容易受到各种过电压干扰，尤以雷电和过电压对系统的影响最为严重。据统计，雷电对电子设备的损坏占设备损坏因素的比例高达3O%。因此，在智能建筑的建设中不仅要注重建筑性能指标和设备的先进性，雷电防护也是不可忽略的因素。

1 智能建筑遭受雷害分析

雷电危害建筑物有两种形式：直击雷击和感应雷击。直接雷击就是雷电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械效应一般来说，直击雷击中智能楼宇内的电子设备的可能性很小。

感应雷击是静电感应、电磁感应、雷电波侵入的总称。静电感应—— 由于雷电的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云放电后，云内通道中的电荷被迅速中和，导体上感应的电荷如不就近泄放，就会产生很高的电动势，产生静电放电。

电磁感应—— 因雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。雷电波侵入——雷电波沿着进、出建筑物的管道、线缆进入大厦，危急设 备和人身安全。据统计表明，因感应雷击而产生的雷击事故占总雷击事故的90%，可见雷电对智能建筑物的危害主要是感应雷击的危害。所以，建筑物内部设备的防雷保护重点是预防感应雷击—— 即雷电电磁脉冲防护。

2 雷电电磁脉冲危害智能建筑途径

建筑物遭受雷电电磁脉冲产生的雷电过电压过电流入侵主要有以下三个途径：

(1)由供电电源线路入侵高压电力线路遭直击雷袭击后，经过变压器耦合到各低压38oV／220V线路传送到建筑物内各低压电气设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷电过电压。

(2)由建筑物内计算机通信等信息线路入侵可分为三种情况：
①当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。②雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播，涉及面广，危害范围大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。

(3)地电位反击电压
雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄人大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，反击电压可高达数万伏。

3 综合防雷措施

无论雷电通过哪种形式、哪种途径入侵，都会使建筑物内部设备，尤其是电子设备及计算机系统受到不同程度的损坏，甚至造成信息系统瘫痪因此，任何单一的防护措施，其防护效果都是有限的建筑物必须对雷电电磁脉冲采取综合防护措施，这些防护措施和技术可概括为两个部分(外部防护、内部防护) 或称综合防雷六要素：接闪、分流、屏蔽、均压(等电位连接)、线路布置、接地。不同部分和各项技术都有其重要作用，相互之间紧密联系，不能将它们割裂开来，也不存在替代性。

3．1 外部防雷装置
外部防雷装置(即传统的常规避雷装置)由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器有三种形式：避雷针、避雷带和避雷网，它位于建筑物的顶部，其作用是引霄或截获闪电，避免或预防雷电直接击在建筑物或屋面其它物体上；引下线，与接闪器连接，下与接地装置相联，其作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置；接地装置位于地下一定深度之处，它的作用是将雷电流顺利流散到大地中。

3．2 内部防雷装置
内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装置外，所有为达到此目的所采用的设施、手段和措施均为内部防雷装置，它包括等电位连接设施(物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。

3．3 现代综合防雷的主要技术措施
(1)第一道防线是拦截直击雷 最经济、有效的方法仍然是避雷针(避雷带、避雷网)法。尽管避雷针对于电子信息设备有很多负作用，对其应抱趋利避害的积极稳妥的态度，采取有效的技术措施予以抑制。

(2)屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。屏蔽技术的实施是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，阻隔雷电的脉冲电磁场从空间入侵的通道，阻挡和衰减施加在电子设备上的电磁干扰和过电压能量。屏蔽措施有建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆及管道的屏蔽。应根据防雷分区和设备的要求将建筑物做成全屏蔽(外部屏蔽)、部分屏蔽、局部屏蔽或管线屏蔽，使雷击时的电磁场层层衰减。其中将建筑物外部(外墙)进行全屏蔽构成笼式防雷是最安全可靠的 设计方案，而重要的微电子设备、机房等位置宜设置在整幢建筑的中心部位、深部或下部。屏蔽的效果首先取决于初级屏蔽的衰减程度，其次取决于屏蔽层对于入射电磁波的反射损耗和吸收损耗程度。

(3)均压也称电位均衡连接(简称等电位连接)。就是把所有导体相互作良好的导电性连接，并与接地系统连通。其中非带电导体直接用导线连接，带电导体通过避雷器连接。其本质是由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线、等电位连接器(即避雷器、)和所有导体组成一个电位补偿系统。该电位补偿系统的作用，一是为雷电流提供低阻抗的连续通道，使其迅速导人大地泄放。二是使系统各部分不产生足以致损的电位差。即在瞬态现象存在的极短时间里，通过这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内的所有导电部件之间建立起五个等电位区域。这个区域相对于外界可能存在着数十千伏的电位差。重要的是在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不能存在显著的电位差，从而达到保护设备和人身安全的目的。

(4)分流指引下线对分流效果的影响。引下线的粗细和数量直接影响分流效果，引下线多，每根引下线通过的雷电流就小，其感应范围就小。引下线相互之间的距离不应小于规范中的规定。当建筑物很高，引下线很长时，应在建筑物的中间部位增加均压环，以减小引下线的电感电压降。这不仅可以分流，而且还可以降低反击电压。

(5)接地是分流和泄放直击雷和雷电电磁干扰能量的最有效的手段之一，也是电位均衡的基础目的是使雷电流通过低阻抗接地系统向大地泄放。从而保护建筑物、人员和设备的安全。没有良好的接地系统或者接地不良的避雷设施会成为引雷入室的祸患。如果避雷装置接地不好，还会提供雷电电磁脉冲对电气和电子设备产生电感性、电容性耦合干扰的机会。

4 结束语

现代防雷技术强调的是全方位防护，综合治理、层层设防，把智能建筑的防雷看作一个系统工程，防雷设计者对建筑物的防雷要求要有全面的了解，对雷电的干扰途径及其解耦办法须遵守多级分级(类)保护原则，采取多层与多类防护措施相结合的综合防护措施。随着智能化建筑的不断发展，综合防雷技术在智能建筑中的应用也将更加广泛。