防雷知識(shí)－內(nèi)部防雷系統(tǒng)

內(nèi)部防雷系統(tǒng)

構(gòu)筑和作用于建筑物內(nèi)部的防雷工程稱內(nèi)部防雷工程。

內(nèi)部防雷工程主要有屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。

建筑物內(nèi)部防雷工程涉及面較寬，面對(duì)的是包括感應(yīng)雷、球雷、傳導(dǎo)雷或因線路上浪涌高電壓所造成電網(wǎng)波動(dòng)在內(nèi)的眾多損害，歸納起來危害最大的主要方面是高電壓引入。

高電壓引入是指雷電高電壓通過金屬線引導(dǎo)到其他地方和室內(nèi)造成破壞的雷害現(xiàn)象。高電壓引入的電源有三種：其一是直擊雷直接擊中金屬導(dǎo)線，讓高壓雷電以波的形式沿著導(dǎo)線兩邊傳播而引入室內(nèi)；第二種是來自感應(yīng)雷的高電壓脈沖，即由于雷雨云對(duì)大地放電；或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，感生出幾KV到幾十KV至數(shù)百KV的地電位反擊，這種反擊會(huì)沿著電力系統(tǒng)的零線，保護(hù)接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內(nèi)或傳播到更大的室內(nèi)范圍，造成大面積的危害。

雷擊電子設(shè)備的途徑和損壞機(jī)理雷擊電子設(shè)備的途徑，雷擊電子設(shè)備的途徑可分為三種情況：

(一)雷電直接擊中電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)物理落雷點(diǎn)為電源高電壓側(cè),雷電沿供電線路侵入到電子設(shè)備系統(tǒng)供電部分,產(chǎn)生過電流與過電壓造成網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的UPS電源損壞、斷電、致使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。雷電直擊網(wǎng)絡(luò)無線通信的天線，沿天饋進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，造成通信接口、接收系統(tǒng)、室內(nèi)單元、路由器等網(wǎng)絡(luò)主要通信設(shè)備損壞?lt;/P>雷擊網(wǎng)絡(luò)通信有線線路（如光纜、DDN、幀中繼、Ｘ.25專線、電話線）產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力，猛烈的沖擊波，熾熱的高溫使通信線路損壞；過電壓過電流沿通信有線線路侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，造成路由器、交換機(jī)及前端設(shè)備的損壞。

(二)感應(yīng)過電壓

１．回路感應(yīng)過電壓由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在建筑物內(nèi)大量布設(shè)各種導(dǎo)體線路（如電源線、數(shù)據(jù)通信線、天饋線），這些線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局錯(cuò)綜復(fù)雜，在建筑物內(nèi)部的不同空間位置上構(gòu)成許多回路，當(dāng)建筑物遭雷擊或鄰近地區(qū)雷電放電時(shí)，將在建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生脈沖暫態(tài)磁場(chǎng)，這種快速變化的磁場(chǎng)交鏈這些回路后，將在回路中感應(yīng)出暫態(tài)過電壓，危及與這回路相接的電子設(shè)備。

２．線路感應(yīng)過電壓是網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)過電壓，分靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)

１）靜電感應(yīng)主要是指架空線路設(shè)于雷擊點(diǎn)附近，由雷云團(tuán)先導(dǎo)通道中充滿電荷，對(duì)架空線產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用累積大量相反電荷，當(dāng)雷云主放電開始，雷云中電荷速中和，從而使架空線上原先被束縛的電荷被速釋放，形成暫態(tài)過電壓波。這種波以接近光速向架空線兩測(cè)傳播，侵入導(dǎo)線路端接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將其損壞。

２）當(dāng)雷電直接擊在避雷針、避雷帶上時(shí)，由于雷電流幅值大，波頭陡度高，在雷電流的通道附近形成一個(gè)很強(qiáng)的感應(yīng)電磁場(chǎng)。這強(qiáng)大的感應(yīng)電磁場(chǎng)將直接感應(yīng)在電源線或網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備上，形成感應(yīng)過電壓侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，損壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。高強(qiáng)度（30KA雷電流）雷電放電可以對(duì)距離雷擊點(diǎn)1KM范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)作用，造成系統(tǒng)設(shè)備損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種感應(yīng)雷擊占計(jì)算機(jī)雷擊事故的70%以上。

３．耦合與轉(zhuǎn)移過電壓雷擊引起暫態(tài)高電壓或過電壓常常可以通過網(wǎng)絡(luò)線路耦合或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，造成設(shè)備的損壞。

(三)雷擊地電位抬高入侵建筑物在遭受直接雷擊時(shí)，雷電流將沿建筑物防雷系統(tǒng)中各引下線和接地體入地，在此過程中，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電壓，如果引下線與周圍網(wǎng)絡(luò)設(shè)備絕緣距離不夠且設(shè)備與避雷系統(tǒng)不共地，將在兩者之間出現(xiàn)很高的電壓，并會(huì)發(fā)生放電擊穿，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，甚至人身安全。這種由于接地技術(shù)處理不當(dāng)引起地電位的反擊，造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備全部擊毀。地電位暫態(tài)高電位危及到相鄰建筑物內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建筑物沒有遭雷擊又無采取過電壓保護(hù)措施，附近建筑物遭雷擊后，暫態(tài)高電位將沿地下管道傳至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接地系統(tǒng)中對(duì)線路發(fā)生反擊，使得與這些線路相連接的設(shè)備受到暫態(tài)高電位的損害。

雷擊過電壓

不管是雷電沖擊波或者是地電位反擊，都會(huì)在網(wǎng)絡(luò)、線路或設(shè)備上產(chǎn)生瞬時(shí)的雷擊過電壓。雷擊過電壓又分為縱向過電壓和橫向過電壓。

1、 縱向過電壓：在平衡電路某點(diǎn)出現(xiàn)的對(duì)地的過電壓稱之為縱向過電壓。地電位上升起的電壓，可看做是從地系統(tǒng)侵入的縱向過電壓。

2、 橫向過電壓：在平衡電路線與線之間，或不平衡電路的線對(duì)地之間出現(xiàn)的過電壓稱之為橫向過電壓。連接對(duì)稱平衡傳輸線路的設(shè)備由于線路中兩線分別對(duì)地的縱向過電壓不平衡，或因縱向防護(hù)元件動(dòng)作時(shí)間的差異，都會(huì)導(dǎo)致橫向過電壓的產(chǎn)生。

連接同軸電纜系統(tǒng)的電子設(shè)備，縱向過電壓即為橫向過電壓。

電子設(shè)備的損壞機(jī)理

縱向沖擊對(duì)平衡電路中設(shè)備元部件的損壞有：損壞跨接在線與地之間的元部件或其絕緣介質(zhì)；擊穿在線路和設(shè)備間起阻抗匹配作用的變壓器匝間、層間或線對(duì)地絕緣等。橫向沖擊則同信息一樣可在電路中傳輸，損壞內(nèi)部電路的電容、電感及耐沖擊能力差的固體元件。設(shè)備中元部件遭受雷擊損壞的程度，取決于不同的絕緣水平及受沖擊的強(qiáng)度。對(duì)具有自行恢復(fù)能力的絕緣，擊穿只是暫時(shí)的，一旦沖擊消失，絕緣很快得到恢復(fù)，有些非自行恢復(fù)的絕緣介質(zhì)，如果擊穿后只流過很小的電流，常不會(huì)立即中斷設(shè)備的運(yùn)行，但隨時(shí)間的推移，元部件受潮其絕緣逐漸下降，電路特性變壞，最后將使電路中斷。有的設(shè)備元部件如晶體管的集電極與發(fā)射極或發(fā)射極與基極，若發(fā)生反向擊穿就出現(xiàn)了永久性損壞，對(duì)易受能量損壞的元器件，受損壞程度主要取決于流過其上的電流及持續(xù)時(shí)間。

雷擊電磁脈沖防護(hù)措施

（1） 大樓通過建筑物主鋼筋，上端與接閃器，下端與地網(wǎng)連接，中間與各層均壓網(wǎng)或環(huán)形均壓帶連接，對(duì)進(jìn)入建筑物的各種金屬管線實(shí)施均壓等電位連接，具有特殊要求的各種不同地線進(jìn)行等電位處理。

（2） 對(duì)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在建筑物樓內(nèi)的布線和接地方式要求：通信電纜以及地線的布放應(yīng)盡量集中在建筑物的中部。通信電纜線槽以及地線線槽的布放應(yīng)盡量避免緊靠建筑物立柱或橫梁，并與之保持較長(zhǎng)的距離，通信電纜線槽以及地線線槽的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能位于距離建筑物立柱或橫梁較遠(yuǎn)的位置。

（3） 根據(jù)雷電保護(hù)區(qū)的劃分要求，建筑物大樓外部是直接雷擊區(qū)域；建筑物內(nèi)部及計(jì)算機(jī)房所處的位置為非暴露區(qū)，越往內(nèi)部，危險(xiǎn)程度越低。雷電過電壓對(duì)內(nèi)部電子設(shè)備的損害主要是沿線路引入。保護(hù)區(qū)的界面由外部的防雷系統(tǒng)、建筑物的鋼筋混凝土及金屬外殼等構(gòu)成的屏敝層形成。電氣通道以及金屬管等金屬構(gòu)件，穿過各級(jí)雷電保護(hù)區(qū)時(shí)必須在每一穿過點(diǎn)做等電位連接。

（4） 進(jìn)入建筑物大樓的電源線和通訊線應(yīng)在LPZ0與LPZ1、 LPZ1與LPZ2區(qū)交界處、以及終端設(shè)備的前端，根據(jù)IEC1312--雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，安裝上電源類SPD，以及通訊網(wǎng)絡(luò)類SPD（瞬態(tài)過電壓保護(hù)器）。SPD是用以防護(hù)電子設(shè)備因受雷電閃擊及其它干擾造成傳導(dǎo)電涌過電壓危害的有效手段。