一、概述

　　眾所周知，雷電具有極大的破壞性，其電壓高達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏，瞬間電流可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培。雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：①設(shè)備損壞，人員傷亡；②設(shè)備或元器件壽命降低；③傳輸或儲(chǔ)存的信號(hào)、數(shù)據(jù)（模擬或數(shù)字）受到干擾或丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作而暫時(shí)癱瘓或整個(gè)系統(tǒng)停頓。目前，世界上各種建筑、設(shè)施大多數(shù)仍在使用傳統(tǒng)的避雷針?lè)览�。用避雷針�(lè)乐怪苯永讚魧?shí)踐證明是經(jīng)濟(jì)和有效的。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設(shè)備的使用和聯(lián)網(wǎng)，避雷針對(duì)這些電子設(shè)備的保護(hù)卻顯得無(wú)能為力。避雷針不能阻止感應(yīng)雷擊過(guò)電壓、操作過(guò)電壓以及雷電波入侵過(guò)電壓，而這類(lèi)過(guò)電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)�。每年各種通訊控制系統(tǒng)或網(wǎng)　 絡(luò)因雷擊而受破壞的事例屢見(jiàn)不鮮，其中安防監(jiān)控系統(tǒng)因受到雷擊引起設(shè)備損壞，自動(dòng)化監(jiān)控失靈的事件也常有發(fā)生。安防監(jiān)控子系統(tǒng)中部分前端攝像機(jī)設(shè)計(jì)為室外安裝方式，對(duì)于雷雨多發(fā)地區(qū)必須設(shè)計(jì)安裝防雷電系統(tǒng)。

二、方案設(shè)計(jì)說(shuō)明

　　系統(tǒng)防雷方案包括外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)方面:

　　* 外部防雷包括避雷針、避雷帶、引下線(xiàn)、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(xiàn)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。通過(guò)在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝合適的避雷器，使設(shè)備、線(xiàn)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，確保后接設(shè)備的安全。

　　避雷帶、引下線(xiàn)（建筑物鋼筋）和接地等構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物本體免受雷擊引起的火災(zāi)事故及人身安全事故，而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止感應(yīng)雷和其他形式的過(guò)電壓侵入設(shè)備造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無(wú)法保證的。
雷電對(duì)電氣設(shè)備的影響，主要由以下四個(gè)方面造成：①直擊雷；②傳導(dǎo)雷； ③感應(yīng)雷；④開(kāi)關(guān)過(guò)電壓。

　　直擊雷：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(xiàn)等外部避雷設(shè)施泄放到大地，其中接近40%的能量將通過(guò)建筑物的供電系統(tǒng)分流，其中5%左右的能量通過(guò)建筑物的通信網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)纜分流，其余的雷擊能量通建筑物的其他金屬管道、纜線(xiàn)分流。這里的能量分配比例會(huì)隨著建筑物內(nèi)的布線(xiàn)狀況和管線(xiàn)結(jié)構(gòu)而變化。直擊雷波形為10/350us

　　傳導(dǎo)雷（雷電波侵入）：在更大的范圍內(nèi)（幾公里甚至幾十公里），雷電擊中電力或信息通訊線(xiàn)路，然后沿著傳輸線(xiàn)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?chē)�形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過(guò)接地系統(tǒng)或建筑物間的線(xiàn)路入侵雷電延建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。

　　感應(yīng)雷（雷電波感應(yīng)）：在周?chē)?000公尺左右范圍內(nèi)（有資料為 500公尺或 1500公尺，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 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(xiàn)路將會(huì)感應(yīng)雷電而對(duì)設(shè)備造成危害。
隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，精密儀器，通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因而感應(yīng)雷造成的雷擊事故也越來(lái)越多，除直接造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失外，因重要設(shè)備損壞使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓后造成間接的損失更是驚人。

三、方案設(shè)計(jì)思想

　�。�1）直擊雷的外部防護(hù)措施

　　雖然有不少專(zhuān)家學(xué)者在努力的研究有效的防止直擊雷的方法，但直到今天我們還是無(wú)法阻止雷擊的發(fā)生。實(shí)際上現(xiàn)在公認(rèn)的防直擊雷的方法仍然是200年前富蘭克林先生發(fā)明的避雷針。

　　A. 接閃器

　　避雷針及其變形產(chǎn)品避雷線(xiàn)、避雷帶、避雷網(wǎng)等統(tǒng)稱(chēng)為接閃器。歷史上對(duì)接閃器防雷原理的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生過(guò)誤解。當(dāng)時(shí)認(rèn)為：避雷針?lè)览资且驗(yàn)槠浼舛朔烹娋C合了雷云電荷從而避免了雷擊發(fā)生，所以當(dāng)時(shí)要求避雷針頂部一定要是尖端，以加強(qiáng)放電能力。后來(lái)的研究表明：一定高度的金屬導(dǎo)體會(huì)使大氣電場(chǎng)畸變，這樣雷云就容易向該導(dǎo)體放電，并且能量越大的雷就越易被金屬導(dǎo)體吸引。這樣接閃器的防雷是因?yàn)閷⒗纂娨�向自身而防止了被保護(hù)物被雷電擊中�，F(xiàn)在認(rèn)為任何良好接地的導(dǎo)體都可能成為有效的接閃器，而與它的形狀沒(méi)有什么關(guān)系。

　　為了降低建筑被雷擊的概率，宜優(yōu)先采用避雷網(wǎng)、作為建筑物的接閃器，如果屋面有天線(xiàn)等通信設(shè)施可在局部加裝避雷針保護(hù)，這樣接閃器的高度不會(huì)太高，不會(huì)增大建筑的雷擊概率。避雷網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應(yīng)不大于10mＸ10m，避雷針應(yīng)與避雷網(wǎng)可靠連接。

　　B. 引下線(xiàn)

　　引下線(xiàn)的作用是將接閃器接閃的雷電流安全的導(dǎo)引入地，引下線(xiàn)不得少于兩根，并應(yīng)沿建筑物四周對(duì)稱(chēng)均勻的布置，引下線(xiàn)的間距不大于18米，引下線(xiàn)接長(zhǎng)必須采用焊接，引下線(xiàn)應(yīng)與各層均壓環(huán)焊接，引下線(xiàn)采用10毫米的圓鋼或相同面積的扁鋼。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的建筑物，引下線(xiàn)應(yīng)利用建筑物內(nèi)的鋼筋作為防雷引下線(xiàn)。

　　采用多根引下線(xiàn)不但提高了防雷裝置的可靠性，更重要的是多根引下線(xiàn)的分流作用可大大降低每根引下線(xiàn)的沿線(xiàn)壓降，減少側(cè)擊的危險(xiǎn)。的目的是為了讓雷電流均勻入地，便于地網(wǎng)散流，以均衡地電位。同時(shí)，均勻?qū)ΨQ(chēng)布置可使引下線(xiàn)瀉流時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場(chǎng)在引下線(xiàn)所包圍的電信建筑物內(nèi)相互抵消，減小雷擊感應(yīng)的危險(xiǎn)。

　　C. 接地體

　　接地體是指埋在土壤中起散流作用的導(dǎo)體，接地體應(yīng)采用：
　　* 鋼管 直徑大于50毫米，壁厚大于3.5毫米；
　　* 角鋼 不小于50×50×5毫米
　　* 扁鋼 不小于40×4毫米。

　　應(yīng)將多根接地體連接成地網(wǎng)，地網(wǎng)的布置應(yīng)優(yōu)先采用環(huán)型地網(wǎng)，引下線(xiàn)應(yīng)連接在環(huán)型地網(wǎng)的四周，這樣有利于雷電流的散流和內(nèi)部電位的均衡。垂直接地體一般長(zhǎng)為1.5-2.5米，埋深0.8米，地極間隔5米，水平接地體應(yīng)埋深1米，其向建筑物外引出的長(zhǎng)度一般不大于50米�？蚣芙Y(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)采用建筑物基礎(chǔ)鋼筋做接地體。

　　（2）直擊雷電流在電源系統(tǒng)的分配：

　　根據(jù)GB50057-94的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)直擊雷電流分類(lèi)：
　　第一類(lèi)　200KA　10/350us
　　第二類(lèi)　150KA　10/350us
　　第三類(lèi)　100KA　10/350us

　　如圖所示：
(本文轉(zhuǎn)自電子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/dygl/2012/0523/article_12320.html)