王嘵峰 郎東風(fēng)

雷電防護(hù)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(wàn)伏，瞬間電流更可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培。千百年來(lái)，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)生過(guò)電壓損害線路上的設(shè)備。雷電災(zāi)害如同暴雨、颶風(fēng)一樣都屬于氣象(自然)災(zāi)害，它與水災(zāi)、干旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會(huì)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的六大災(zāi)害。

一般而言，雷電災(zāi)害具有突發(fā)性、多樣性、復(fù)雜性、破壞性和選擇性等特點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)——電子技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛運(yùn)用，雷電災(zāi)害跟蹤而至，還呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)：受災(zāi)面大大擴(kuò)展，特別容易侵入與高新技術(shù)最密切的領(lǐng)域，損失和危害程度大大增加。近年來(lái)，隨著大量的數(shù)據(jù)設(shè)備和精密儀器應(yīng)用的范圍日益廣泛，雷電損害造成的事故有逐年上升的趨勢(shì)。由于通訊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)精密設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度集中化，使設(shè)備耐受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力下降，更易遭受雷電破壞。輕者可造成計(jì)算機(jī)終端和通信設(shè)備的接口損壞，使通信中斷，大量信息丟失或無(wú)法傳輸；嚴(yán)重者可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)主機(jī)損壞，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓，工作無(wú)法進(jìn)行。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)易遭受雷擊損壞的設(shè)備有：MODEM(調(diào)制解調(diào)器)、ROUTER(路由器)SWITC H(交換機(jī))、HUB、網(wǎng)卡、通信卡、UPS、計(jì)算機(jī)電源及主板。

在雷電災(zāi)害防御方面，縱觀人類防雷歷史，已有兩個(gè)多世紀(jì)，從建筑物防雷發(fā)展到供電防雷、電氣和電子設(shè)備防雷，現(xiàn)在已進(jìn)入第四個(gè)階段即現(xiàn)代微電子設(shè)備防雷。防雷技術(shù)和產(chǎn)品，也隨著現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展得到顯著發(fā)展，除傳統(tǒng)的避雷針引雷攔截技術(shù)外，已擁有消散削減、屏蔽隔離、抑制分流、疏導(dǎo)均衡等電位、優(yōu)化接地泄放和雷電控測(cè)定位預(yù)警等技術(shù)，并相應(yīng)研制出多種高科技的隔離裝置、信號(hào)浪涌保護(hù)器、電源浪涌保護(hù)器、高效接地防腐降阻劑等設(shè)備、器件和產(chǎn)品，出現(xiàn)了火箭與激光等人工影響雷電的裝置和雷電探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備，這都為有效防御治理雷電災(zāi)害奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

雷電防護(hù)的基本理論

1、雷擊侵入設(shè)備的途徑

A、直接雷擊：是指雷電直擊在建筑物、動(dòng)植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡。一般防直擊雷是通過(guò)避雷裝置即接閃器(避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線)引下線與接地裝置構(gòu)成完整的電氣通路后將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)建筑物本身免受直擊雷的損毀，但雷電會(huì)透過(guò)多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。

B、感應(yīng)雷擊：雷云放電時(shí)，在附近金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)等現(xiàn)象稱之為感應(yīng)雷擊。雷電在雷云之間或雷云對(duì)地的放電時(shí)過(guò)程中，會(huì)在附近的戶外傳輸信號(hào)線、埋地電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒(méi)有直擊雷的猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。直擊雷只發(fā)生在雷云對(duì)地閃擊時(shí)才會(huì)對(duì)地面造成災(zāi)害，而感應(yīng)雷則不論雷云對(duì)地閃擊或者雷云對(duì)雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)多個(gè)小局部同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)雷過(guò)電壓現(xiàn)象并且這種感應(yīng)高壓可以通過(guò)電力線、電話線等傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)，致使雷害范圍擴(kuò)大。

裝有避雷針的建筑物，可以避免雷擊損壞建筑物，但是雷擊通過(guò)避雷針的引下地線從建筑物頂端瀉放入大地或者附近發(fā)生雷擊的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，建筑物內(nèi)的金屬物品均會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這些感應(yīng)電壓的高低隨著金屬形狀、距引下地線的距離和雷擊大小而變(根據(jù)IEC 61312標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)雷擊擊中建筑物時(shí)，即使裝有避雷針，直擊雷電流的50％是通過(guò)引下線和接地系統(tǒng)入地，仍然會(huì)有大約50％的雷擊能量仍會(huì)分配到信號(hào)、電源系統(tǒng))一旦您的電源輸入線、電話線、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線或其它電子設(shè)備的金屬引出、引入線感應(yīng)到瞬間高壓，避雷針就無(wú)能為力了。感應(yīng)雷擊破壞的主要對(duì)象是電子電氣設(shè)備。

C、電磁脈沖：由于雷電電流有極大峰值和陡度，在它周圍出現(xiàn)瞬變電磁場(chǎng)，處在這瞬變電磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)，而此瞬變電磁場(chǎng)，都會(huì)在空間一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射，而這種空間雷電電磁脈沖波(LEMP)是在三維空間范圍里對(duì)一切電子設(shè)備發(fā)生作用。因瞬變時(shí)間極短或感應(yīng)電壓很高，以致產(chǎn)生電火花，其電磁脈沖往往超過(guò)2.4高斯(約20KA／m)。依據(jù)GB／T2887-2000《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用-規(guī)范》現(xiàn)代銀行、郵電、證券機(jī)房或營(yíng)業(yè)柜臺(tái)普通應(yīng)用微機(jī)進(jìn)行貨幣存取、信息傳遞與交換，其對(duì)磁脈沖承受限度應(yīng)小T800A／m，故在新機(jī)房建設(shè)或舊機(jī)房改造時(shí)應(yīng)對(duì)防雷與磁屏蔽措施必須充分注意。

D、地電位反擊：建筑物的外部防雷系統(tǒng)(如避雷針、避雷網(wǎng)等)遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端就會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓，由設(shè)備的接地線、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系統(tǒng)或其他自然接閃物(各種管道、電纜屏蔽管等)引入設(shè)備，造成設(shè)備的損壞。

2、雷擊防護(hù)的基本原理

所謂雷擊防護(hù)：就是通過(guò)合理、有效的手段將雷電流的能量盡可能的引入到大地，是疏導(dǎo)，而不是堵雷或消雷。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)。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潛在危險(xiǎn)的。一般我們將其分為外部避雷和內(nèi)部避雷兩部分。由避雷針(或避雷帶、避雷網(wǎng))、引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故；而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過(guò)電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無(wú)法保證的，為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部避雷，需對(duì)建筑物進(jìn)出各保護(hù)區(qū)的電纜、金屬管道等安裝過(guò)電壓保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)并良好接地。

多級(jí)分級(jí)(類)保護(hù)原則：即根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能、受保護(hù)的程序和所屬保護(hù)區(qū)域確定防護(hù)要點(diǎn)作分類保護(hù)；根據(jù)雷電和操作瞬間過(guò)電壓危害的可能通道，對(duì)電源線和數(shù)據(jù)、通信線路都應(yīng)做多級(jí)層保護(hù)。

A、外部無(wú)源保護(hù)：在0級(jí)保護(hù)區(qū)即外部作無(wú)源保護(hù)，主要依靠避雷針(避雷網(wǎng)、避雷線、避雷帶)和接地裝置。保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)，它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變。在避雷針(線)頂部，形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度畸變，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針(線)放電，再通過(guò)接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物免受雷擊。這是人們長(zhǎng)期實(shí)踐證明的有效的防直擊雷的方法。建筑物的所有外露金屬構(gòu)件(管道)，都應(yīng)與防雷網(wǎng)(帶)，良好連接。

B、內(nèi)部防護(hù)

(1)電源部分防護(hù)：雷電侵害主要是通過(guò)線路侵入。對(duì)高壓部分電力局有專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把

對(duì)地的電力限制到小T-6000伏(IEC62.41)。線對(duì)線之間則無(wú)法控制。所以，對(duì)380伏低壓線路應(yīng)進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，按國(guó)家規(guī)范應(yīng)分三部分：建議在高壓變壓器后端到建筑總配電盤(pán)前端的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對(duì)地加裝電源浪涌保護(hù)器，作一級(jí)保護(hù)；在建筑總配電盤(pán)至各樓層分配電箱之間的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對(duì)地加裝電源浪涌保護(hù)器，作二級(jí)保護(hù)；在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對(duì)地加裝電源浪涌保護(hù)器，作為三級(jí)保護(hù)。目的是用分流(限幅)技術(shù)即采用高吸收能量的分流設(shè)備(電涌保護(hù)器)將雷電過(guò)電壓(脈沖)的能量分流泄入大地，達(dá)到保護(hù)目的。所以，分流、等電位技術(shù)中采用防護(hù)器的品質(zhì)、性能的好壞是直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的關(guān)鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的電源浪涌保護(hù)器至關(guān)重要。

(2)信號(hào)部分保護(hù)：對(duì)于信息系統(tǒng)，應(yīng)分為粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)。粗保護(hù)量級(jí)根據(jù)所屬保護(hù)區(qū)的級(jí)別確定，精細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來(lái)進(jìn)行確定。其主要考慮的如：衛(wèi)星接收系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)專線系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等。建議在所有信息系統(tǒng)進(jìn)入樓宇的電纜線輸入端，應(yīng)對(duì)地加裝信號(hào)浪涌保護(hù)器，電纜中的空線對(duì)應(yīng)接地，并做好屏蔽接地，其中應(yīng)注意系統(tǒng)設(shè)備的在線電壓、電流、傳輸速率、按口類型等，以確保系統(tǒng)正常的工作。

(3)接地處理：在計(jì)算機(jī)機(jī)房的建設(shè)中，一定要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷系統(tǒng)都需要通過(guò)接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī)房接地系統(tǒng)做得不好，不但會(huì)引起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問(wèn)題，防靜電的問(wèn)題都需要通過(guò)建立良好的接地系統(tǒng)來(lái)解決。一般整個(gè)建筑物的接地系統(tǒng)有：建筑物地網(wǎng)(與法拉第網(wǎng)相接)、電源地(要求地阻小于10歐)、邏輯地(也稱信號(hào)地)、防雷地等，有的(如：lBM)公司要求另設(shè)專用獨(dú)立地，要求地阻小T4歐(根據(jù)實(shí)際情況可能也會(huì)要求小于1歐)。然而，各地必須獨(dú)立時(shí)，如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故，因此，各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí)，應(yīng)盡可能連接在一起，如實(shí)際情況不允許直接連接的，可通過(guò)等電位連接器實(shí)現(xiàn)等電位連接。為確保系統(tǒng)正常工作，應(yīng)每年定期用精密的地阻儀表，檢測(cè)地阻值。接地裝置由接地極與～些附件、輔助材料組成。接地裝置的選材和施工主要決定于土質(zhì)結(jié)構(gòu)，即土壤的地阻率p。不同層土質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，因而地阻率p不同，為增加接地裝置使用效率，可使用長(zhǎng)效降阻劑。

C、有外部防雷措施同時(shí)更需要完善內(nèi)部防雷措施

我們知道外部防雷措施中的避雷設(shè)施引下線在接閃以后，會(huì)有很大的瞬變電流通過(guò)，也就是說(shuō)在周圍會(huì)產(chǎn)生很大的瞬變電磁場(chǎng)(LEMP)。因此，安裝了外部避雷措施不能代替內(nèi)部防雷措施。再者，避雷針的工作原理是引雷，所以在概率上來(lái)說(shuō)，安裝了避雷針以后，建筑物的避雷系統(tǒng)遭受雷擊的可能性會(huì)增大，也就是說(shuō)LEMP發(fā)生的幾率會(huì)變大，過(guò)電壓產(chǎn)生點(diǎn)的距離會(huì)縮短(引下線處)，所以安裝了外部避雷措施的含有電腦網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的建筑物更加需要安裝內(nèi)部防雷措施。

設(shè)計(jì)依據(jù)

1、依據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)、法國(guó)NFC標(biāo)準(zhǔn)、德國(guó)VDE標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)與部委頒發(fā)的設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，該建筑物和大樓內(nèi)有計(jì)算機(jī)房等設(shè)備都必須有完整完善之防護(hù)措施，保證該系統(tǒng)能正常運(yùn)作。這包括電源供電系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)，PLC、DCS、空調(diào)設(shè)備、電腦網(wǎng)絡(luò)、微波通信設(shè)備等裝置應(yīng)安裝防雷保護(hù)裝置。

2、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343-2004

為防止和減少雷電對(duì)建筑物電子信息系統(tǒng)造成的危害，保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，制定本規(guī)范。

本規(guī)范適用于新建、擴(kuò)建、改建的建筑物電子信息系統(tǒng)防雷的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、維護(hù)和管理。

本規(guī)范不適用于易燃、易爆危險(xiǎn)環(huán)境和場(chǎng)所的電子信息系統(tǒng)防雷。

在進(jìn)行建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物電子信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施協(xié)調(diào)統(tǒng)一，按工程整體要求，進(jìn)行全面規(guī)劃，做到安全可行、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

電子信息系統(tǒng)的防雷必須堅(jiān)持預(yù)防為主、安全第一的原則。當(dāng)需要時(shí)，可在設(shè)計(jì)前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)雷電電磁環(huán)境進(jìn)行評(píng)估。

電子信息系統(tǒng)應(yīng)采用外部防雷和內(nèi)部防雷等措施進(jìn)行綜合防護(hù)

電子信息系統(tǒng)的防雷應(yīng)根據(jù)環(huán)境因素、雷電活動(dòng)規(guī)律、設(shè)備所在雷電防護(hù)區(qū)和系統(tǒng)對(duì)雷電電磁脈沖的抗擾度、雷電事故受損程度以及系統(tǒng)設(shè)備的重要性，采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

建筑物電子信息系統(tǒng)防雷，除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國(guó)家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3、《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50174-93

為使電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)確保電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行及保障計(jì)算機(jī)工作人員有良好的工作環(huán)境，作到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量，制定本規(guī)范。

本規(guī)范適用于陸地上新建、改建和擴(kuò)建的主機(jī)房建筑面積大于或等于140M²的電子計(jì)算機(jī)機(jī)房的設(shè)計(jì)。本規(guī)范不適用于工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)機(jī)房和微型計(jì)算機(jī)機(jī)房。

電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。

4、《計(jì)算站場(chǎng)地安全要求》GB 9361-88

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了計(jì)算站場(chǎng)地的安全要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于各類地面計(jì)算站。不建站的地面計(jì)算機(jī)房，按本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)房的有關(guān)要求執(zhí)行。

改建的計(jì)算機(jī)機(jī)房參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

非地面計(jì)算機(jī)機(jī)房參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

5、《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》GB／T 2887-2000

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了計(jì)算場(chǎng)地定義、要求、測(cè)試方法與驗(yàn)收規(guī)定。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于各類電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的場(chǎng)地，其他電子設(shè)備系統(tǒng)的場(chǎng)地可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

6、《雷電電磁脈沖的防護(hù)》lEC61312

本標(biāo)準(zhǔn)為建筑物內(nèi)或建筑物頂部信息系統(tǒng)有效的雷電防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、檢查、維護(hù)；并對(duì)裝有這系統(tǒng)(如電子系統(tǒng))的建筑物評(píng)估LEMP屏蔽措施的效率的方法。針對(duì)現(xiàn)有的防雷器(SPD)應(yīng)用在防雷區(qū)概念安裝上提出相關(guān)的要求。

7、《SPD電源防雷器》IEC 61643

本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電源防雷器用于交直流電源電路和設(shè)備上，額定電壓在1 000Va.c或1 600Vd.c.電源防雷器分級(jí)分類測(cè)試和應(yīng)用。

8、《SPD通訊網(wǎng)絡(luò)防雷器》1EC 61644

本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)防雷器用于通信信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這類防雷器內(nèi)置過(guò)壓過(guò)流元器件，額定電壓在1 000Va.c或1 500Vd.c。電源防雷器分級(jí)分類測(cè)試和應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)情況

1、現(xiàn)場(chǎng)情況說(shuō)明

蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)位于山東省中南部山區(qū)，年雷暴日為30天，屬中雷區(qū)。且雨季區(qū)來(lái)臨時(shí)雷電活動(dòng)比較頻繁，近年經(jīng)常出現(xiàn)雷擊事件損壞設(shè)備的情況。

蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)的轉(zhuǎn)播系統(tǒng)電源線路與信號(hào)饋線，是由戶外線纜架空將線路引入室內(nèi)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，因此非常容易引入感應(yīng)雷電磁脈沖造成設(shè)備損壞。

從以上幾個(gè)特點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，從雷電防護(hù)角度來(lái)看，蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)的轉(zhuǎn)播系統(tǒng)一般都運(yùn)行于“高風(fēng)險(xiǎn)”環(huán)境下，即對(duì)于雷害風(fēng)險(xiǎn)的“暴露程度”很高，因此需要采取強(qiáng)有力的防護(hù)措施。其電源線路至少應(yīng)采取三級(jí)雷電防護(hù)，信號(hào)線路至少應(yīng)采取一級(jí)雷電防護(hù)才能達(dá)到雷電防護(hù)的要求。

2、雷擊要素分析

能夠引入電源系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的雷電流主要有：

1)當(dāng)工業(yè)控制系附近有高聳建筑物避雷針避雷帶在攔擊大電流(一般為超過(guò)40KA)先導(dǎo)并經(jīng)引下線將雷電流引進(jìn)地的過(guò)程中，會(huì)在建筑周圍空間產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場(chǎng)，此時(shí)建筑物附近的電源線路與信號(hào)線路將會(huì)感應(yīng)雷電流，雷電流隨線路進(jìn)入設(shè)備而導(dǎo)致相應(yīng)設(shè)備損壞。

2)當(dāng)雷雨云之間、雷雨云于大地間放電時(shí)，雷閃電流的高頻電磁場(chǎng)對(duì)暴露在空間內(nèi)的電源線、信號(hào)線等感應(yīng)出過(guò)電壓，傳至設(shè)備使之損壞。

3)雷電流引起的“地電位反擊”。建筑物附近遭直接雷擊，進(jìn)地雷電流使地電位迅速升高，以電阻方式耦合之中線或地線破壞設(shè)備。

4)接地不良。設(shè)備保護(hù)地、邏輯地未與防雷接地進(jìn)行良好的等電位連接.無(wú)共用地網(wǎng)，雷電流不能快速暢通泄放至大地。

5)操作過(guò)電壓引起的危害。這大多發(fā)生在電容性、電感性設(shè)備的起停、輸電線路的短路，產(chǎn)生的工業(yè)干擾或操作過(guò)電壓在電源線上會(huì)產(chǎn)生5000-6000V、3KA浪涌過(guò)電壓及浪涌電流，它們對(duì)線路同樣會(huì)產(chǎn)生很大的破壞性后果。

從以上引進(jìn)的雷電流的分析中可以得出：電源系統(tǒng)防雷與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷中，采用DBSE技術(shù)(即分流、均壓、屏蔽、接地)等措施予以保護(hù)。

必須對(duì)電源系統(tǒng)與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的線路進(jìn)行可靠、有效的防雷保護(hù)工作，并具有可靠的接地系統(tǒng)裝置，才能切斷限制雷電導(dǎo)入的途徑，有效的避免或減少雷電對(duì)設(shè)備的損害。要求

針對(duì)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的10kV高壓線路防雷；380V電源防雷；微波天線塔的防直擊雷；變壓器室防雷接地。

設(shè)計(jì)內(nèi)容

系統(tǒng)防雷是一項(xiàng)綜合性工程，主要包括外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)方面：

外部防雷包括：避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過(guò)避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。

內(nèi)部防雷系統(tǒng)是為保護(hù)建筑物內(nèi)部的設(shè)備以及人員的安全而設(shè)置的。主要通過(guò)在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝合適的避雷器即過(guò)電壓保護(hù)，使設(shè)備、線路與大地形成一個(gè)有條件的等電位體。將可能進(jìn)入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內(nèi)部設(shè)施所感應(yīng)到的雷電流得以安全泄放入地。

蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)的防雷設(shè)計(jì)：

蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)位于蒙山山頂，部分微波天線安裝于70米高的鐵塔上，比較容易遭受直擊雷，所以要考慮防直擊雷。主要因?yàn)楫?dāng)直擊雷擊中的建筑物時(shí)會(huì)有很強(qiáng)的雷電流(平均40kA左右)，對(duì)于沒(méi)有做好直擊雷防備設(shè)施的建筑物，由于電壓降分布不均勻會(huì)造成局部高電位反擊，損壞設(shè)備，甚至傷害工作人員。其次是由于強(qiáng)大的直擊雷電流會(huì)使機(jī)房的地電位升高到幾萬(wàn)伏甚至幾十萬(wàn)伏，并且通過(guò)電力系統(tǒng)和信號(hào)電纜的接地點(diǎn)反饋到其它地方，同時(shí)殃及接在電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)設(shè)備，這種雷擊是對(duì)計(jì)算機(jī)破壞最嚴(yán)重的—種。

目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展越來(lái)越成熟，它們對(duì)各行各業(yè)的滲透，給我們的工作、生產(chǎn)和生活帶來(lái)了越來(lái)越多的便利。但由此而帶來(lái)的人類對(duì)其越來(lái)越大的依賴也是令人不安的。由于無(wú)法預(yù)測(cè)感應(yīng)雷的浪涌能量有著強(qiáng)大的破壞能力，以及它出現(xiàn)的時(shí)間、位置，我們無(wú)法預(yù)知。使得我們的轉(zhuǎn)播設(shè)備、計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)、PLC、DCS控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)系統(tǒng)處于它的直接威脅之下，造成的系統(tǒng)癱瘓，不僅帶來(lái)直接的設(shè)備損失，還會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失、生產(chǎn)停頓等危險(xiǎn)。為了避免因雷擊、過(guò)電壓對(duì)設(shè)備及生產(chǎn)帶來(lái)的損失，唯有采用合理布線、屏蔽、等電位連接、加裝電源型或信號(hào)型浪涌保護(hù)器(SPD)等有效的辦法來(lái)防護(hù)，以減少損失。

1、蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)的微波天線防直擊雷的保護(hù)，我們選用法國(guó)法蘭西IF3提前放電型避雷針。

具體防護(hù)措施：

根據(jù)夏天雷雨云一般從西北與西南方向形成爬坡雷云到山頂造成直擊雷事故，因此在微波天線西北與西南方向山澗處各架設(shè)1座高50米的避雷塔，塔頂安裝法蘭西IF3提前放電型避雷針。攔截由此方向形成的爬坡雷云，提前將雷電泄放入地，從而達(dá)到保護(hù)微波天線的目的。

2、蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)10kV電源線路防雷，選用安徽凱立科技的TBP系列TBP—B／12,7、TBP-B／12.7W2過(guò)電壓保護(hù)器做防雷保護(hù)。

具體防護(hù)措施：

■在10kV架空高壓線埋地前，采用一套安徽凱立科技的TBP系列TBP-B／12.7W2室外型過(guò)電壓保護(hù)器，安裝在10kV架空高壓線埋地前的塔架位置。

●在10kV地埋高壓線進(jìn)入變壓器室內(nèi)，采用一套安徽凱立科技的TBP系列TBP-B／12.7室內(nèi)型過(guò)電壓保護(hù)器，安裝在10kV地埋高壓線進(jìn)入變壓器室內(nèi)的接線端子位置。

3、蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)380V電源，第一級(jí)防雷保護(hù)我們選用法國(guó)Soule的PU系列PU100 400 Res、PU65 400Res單極電源浪涌保護(hù)器做防護(hù)。

具體防護(hù)措施：

■變壓器二次側(cè)380V電源進(jìn)入配電箱的開(kāi)關(guān)處，采用法國(guó)Soule~PU系列PU 100 400 Res單極電源浪涌保護(hù)器4片，安裝在配電箱的開(kāi)關(guān)的位置。

■發(fā)電機(jī)380V電源2路；微波機(jī)架380V電源1路進(jìn)入配電箱的開(kāi)關(guān)處，采用法國(guó)Soule的PU系列PU65 400 Res單極電源浪涌保護(hù)器4片，安裝在配電箱的開(kāi)關(guān)的位置。

蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)380V電源，第二級(jí)防雷保護(hù)我們選用法國(guó)SouIe的PU系列PU40400單極電源浪涌保護(hù)器做防護(hù)。

具體防護(hù)措施：

■配電室市電380V電源1路；發(fā)電機(jī)380V電源2路；經(jīng)濟(jì)臺(tái)380V主備電源2路；文藝臺(tái)380V主備電源2路；人民臺(tái)380V主備電源2路；山東衛(wèi)視380V主備電源2路；中央臺(tái)380V主電源1路；齊魯臺(tái)380V主電源1路；發(fā)電機(jī)房車庫(kù)380V電源1路；機(jī)房380V電源1路；值班室控制臺(tái)380V電源1路進(jìn)入配電箱的開(kāi)關(guān)處，采用法國(guó)Soule的PU系列PU40 400單極電源浪涌保護(hù)器4片，安裝在配電箱的開(kāi)關(guān)的位置。

蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)380V電源，第三級(jí)防雷保護(hù)在這里我們不再設(shè)計(jì)，因部分電源設(shè)備已經(jīng)裝有第三極電源浪涌保護(hù)器做防護(hù)。

4、蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)變壓器室接地；2個(gè)獨(dú)立避雷針接地防雷保護(hù)，我們選用華甸防雷接地材料做防雷接地保護(hù)。

具體防護(hù)措施：

1)對(duì)于蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)變壓器室接地要求小于4Q。

利用空闊地帶采用打井鉆孔方式，接地極使用HD-JT-1型電解離子接地極4根作接地系統(tǒng)。每個(gè)接地極間隔10m打孔徑150mm,深度為15米的井，即地下比較潮濕的巖石土層。采用HD-120C型電鍍銅包鋼絞線作垂直與平行連接，平行連接電鍍銅包鋼絞線距離地面為1m深，連接點(diǎn)采用HD-RJ型熱熔模具與HD-RR熱熔焊劑配合使用。然后使用HD-J型降阻劑按每米使用25kG，將電解離子接地極與電鍍銅包鋼絞線包裹起來(lái)，然后回填阻值較低的土壤并夯實(shí)。接地系統(tǒng)的外引線連接點(diǎn)要做好防腐處理。

2)對(duì)于蒙山轉(zhuǎn)播臺(tái)2個(gè)獨(dú)立避雷針的地接地要求小于10Ω。

利用空闊地帶采用打井鉆孔方式，接地極使用HD-JT-1型電解離子接地極2根作接地系統(tǒng)。每個(gè)接地極間隔10m打孔徑150mm,深度為15米的井，即地下比較潮濕的巖石土層。采用HD-120C型電鍍銅包鋼絞線作垂直與平行連接，平行連接電鍍銅包鋼絞線距離地面為1m深，連接點(diǎn)采用HD-RJ型熱熔模具與HD-RR熱熔焊劑配合使用。然后使用HD-J型降阻劑按每米使用25kG，將電解離子接地極與電鍍銅包鋼絞線包裹起來(lái)，然后回填阻值較低的土壤并夯實(shí)。接地系統(tǒng)的外引線連接點(diǎn)要做好防腐處理。

通過(guò)上述采取的避雷措施，使蒙山臺(tái)的雷擊災(zāi)害大大降低，有利地保障了廣播電視設(shè)施的安全，真正起到了“不間斷，高質(zhì)量，既經(jīng)濟(jì)，又安全”。