南京信息工程大学成人教育学院大气科学（防雷），南京210044 摘要：本论文是针对东方航空公司南昌分公司建（构）筑物、信息网络项目防雷与接地系统工程实际情况所作的可行性研究报告。首先详细阐述了针对雷电造成损害的途径所采取的预防、保护措施和正确的解决方案；其次在对东方航空公司南昌分公司建（构）筑物、信息网络进行细致的现场勘察后，针对现场的实际情况所作出的合理的防雷设计方案；最后讲述了一些运行维护方面应注意的事项。
关键词：雷电、信息网络、防雷与接地
1引言
防雷技术的发展是与高科技的迅猛发展紧密相关的。自富兰克林发明避雷针后的200年时间里，防雷工程主要是建筑和电力系统关注的重点，技术也日趋成熟。目前，雷灾增多的原因并不在于自然界的雷电现象发生变异，而是由于微电子技术的普遍应用，新设备的技术和结构与过去电子管设备有了很大区别，雷电的某些在过去想不到也看不到的物理效应在新器件、新产品上发生作用。过去的防雷主要针对强电系统，雷电磁波（LEMP）的存在危害不了它；而现在的防雷技术重点转向弱电系统。随着微电子技术的广泛应用，雷电对设备的破坏途径更加多样，破坏程度更加广泛和深入；它可以导致数据信号发生错乱，也可能导致芯片的直接损坏，使设备立即发生故障中断通信；还有一种可能，雷击产生高压浪涌仅使某些部件缓慢劣化而缩短使用寿命，这种损伤会使设备经常产生难以捉摸的软故障直到最后电路失效或性能下降。
面对新的防雷形势，若仍采用旧的防雷观念或技术必将导致更大的灾祸和损失。因此，防雷工程技术需要一个大转变、大提高，必须要从系统的角度进行综合防御。根据国际公认的观点，全面的防雷就是要提供高效的接闪体，安全引导雷电流入地，完善低电阻地网，清除地面回路，电源浪涌冲击防护，信号及数据线瞬变防护。
在采用新的防雷技术手段上，要尊重科学，遵守防雷规范，也要重视继承长期以来建立的防雷体系和防雷经验，并在实践中合理应用与发展。雷电的发生具有很大的随机性，不同的地方所处环境的雷电频繁程度和强烈程度不同，设备本身价值也有很大差异，所以在防雷设施的配置上不能一概而论，一定要从实际出发，坚持经济性、合理性、灵活性，因地制宜，避免不必要的浪费。
本次可行性研究报告针对东方航空公司南昌分公司建（构）筑物、信息网络项目防雷与接地系统工程实际情况，在严格遵守国家规范的基础上，灵活的应用雷电预防，保护措施以及解决方案等方面的理论知识，提出合理的设计方案，以提高东方航空公司南昌分公司建（构）筑物、信息网络系统的安全性。
2设计的原则、依据、标准及规范
2.1 设计原则
人身安全得到保障的同时，保护设备不受损坏。
2.2 设计依据
根据东方航空公司南昌分公司建（构）筑物、信息网络系统的技术资料及现场勘察、测量结果汇集的资料、防雷项目的具体要求作出本方案。
2.3 设计标准、规范
(1)、GB50174—1993 《电子计算机机房设计规范》
(2)、GB50057—94(2000年版) 《建筑物防雷设计规范》
(3)、GB50054—1995 《低压配电设计规范》
(4)、GB7450—1987 《电子设备雷击保护导则》
(5)、GA267—2000 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》
(6)、IEC61644 《SPD通信网络防雷器》
(7)、IEC61643 《SPD电源防雷器》
(8)、IEC1024—1 《建筑物防雷》
(9)、GA173—1998 《计算机信息系统防雷保护器》
3综合防雷技术简述
3.1 综合防雷框架图
建筑物防雷装置（外部防雷）分类及设计应严格按照GB50057-94（2000年版）国家标准执行。建筑物电子信息系统（内部防雷）的防雷设计，应按GB50343-2004执行，电子信息系统应采用外部防雷（防直击雷）和内部防雷（防雷电电磁脉冲）等措施进行综合防护，如图1所示：
图1.综合防雷系统示意图 3.2 防雷措施的作用
接闪器（避雷针、网、带）----接闪雷电流；
引下线和接地装置------------引下雷电流，防止反击；
等电位连接------------------防止反击；
屏蔽------------------------削弱感应；
电涌保护器-----------------实现等电位连接；限制雷电波侵入；限制感应电压侵入; 降低反击的危害。
这些防雷措施，互相配合，各尽其职，缺一不可。
3.3 具体防雷措施
3.3.1 直击雷防护
雷云对大地的电压低则几兆伏，雷云对大地一次闪击放电的峰值电流平均约为30 KA，能量很大，所以它的破坏力是相当大的。到现在为止，防直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷网、避雷线作为接闪器，把雷电流接收下来，然后通过良好的接地装置迅速而安全地把它送回大地。所有的避雷装置都只是把雷击的概率和强度大大地降低。常用的接闪装置，如避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等，它们都是用金属做成，安装在建筑物的最高点，如屋脊或屋角等最易受雷击的地方，避雷网是用金属线造成的网，架在建筑物顶部空间，然后用截面积足够大的金属物让它与大地连接。
3.3.2 电源系统的雷电防护
对建筑物内易受过电压破坏的设备如计算机等电子设备加装电涌保护器，在设备受到过电压侵袭时，保护装置能快速动作泄放能量，从而保护设备免受损坏。
3.3.2.1 电涌保护器的主要技术数据
最大放电电流Imax：电涌保护器只能通过2次8/20us电流波的峰值电流。
标称放电电流In：电涌保护器能20次通过8/20us电流波的峰值电流。
电压保护水平Up：在标称放电电流In作用期间测量的电涌保护器两端的最大电压。
最大持续电压Uc：能持续加在SPD上且不引起特性变化的最大电压。
3.3.2.2 选用SPD的原则
电涌保护器的电压保护水平Up应小于被保护设备的冲击耐受电压。
如果进线端电涌保护器的Up与被保护设备的冲击过高的话，则须在设备处加装二级电涌保护器。
0.5米原则：电涌保护器与被保护设备的两端引线应尽可能短，即0.5米原则，见图3
图3.0.5米原则示意图 SPD两级配合的10m原则：为提供最佳的保护，即能承受更强的电流又有较小的残余电压，通常应用电
涌保护器作一级及二级保护。一级保护能承受高电压和大电流，二级保护用来减少系统端的残余电压。两级电涌保护器之间的最短距离为10m，见图4。
图4.10米原则示意图 30m原则：当进线端的电涌保护器与被保护电气设备之间的距离大于30m时，应在离被保护设备尽可能近的地方安装另一个电涌保护器，见图5。如果不增加一级保护，由于电缆距离较长，P1上残压加上电缆感应电压仍可能损坏设备，不能起到保护作用。
图5.30米原则示意图 3.3.3 信号线路的雷电防护
由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量，因此要求网络通信设备能够承受较高能量的瞬时冲击，而目前大部分通信设备由于电子元器件的高度集成化而致耐过压、耐过流水平下降，通信设备在雷电波冲击下遭受过电压而损坏的现象越来越多，其后果是可能造成整个通信系统的运行中断，消防系统失灵等,因此必须在网络通信口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行。
4现场勘察情况及初步设计
2008年8月，我们对东方航空公司南昌分公司东航大厦进行了现场勘查，针对发现的一些问题初步确定了设计的思路。
4.1现场情况
（1） 东航大厦天面的避雷带由于年代久远，锈蚀严重，多出出现断裂，且接地电阻经测量为20.6欧姆，不符合GB50057—94(2000年版)第二类防雷建筑防直击雷设计技术规范要求。
（2） 电源线路由两路市电引入大厦总配电间，其信息中心机房、电话机房、消防监控机房分别在大厦的十四楼，二楼和一楼，机房的总配电都采取一路380V三相四线进线，机房内均有安全保护地，接地电阻均为0.8欧姆，符合GB50174—1993《电子计算机机房设计规范》防雷设计技术规范要求，但十四楼信息中心总机房的安全保护地引入线采取的是16mm2多股铜塑线，不符合GB50057—94(2000年版) 《建筑物防雷设计规范》和GB50174—1993《电子计算机机房设计规范》防雷设计技术规范要求，应采取不小于35mm2多股铜塑线引入机房；同时大厦总配电低压端和各个机房的电源线路上也没有采取防感应雷和雷电波侵入的保护措施，也不符合上述规范的防雷设计技术规范要求，
（3） 大厦信息中心机房的信号线路（230条线路）采取电信部门的网线进户，同时大厦信息中心机房还有8对DDN专线和4条出大厦的网线，都没有采取防感应雷和雷电波侵入的保护措施，相应的信号线避雷器，不符合上述规范防雷设计技术要求。
（4） 大厦二楼的电话机房，考虑到其电话线路上已经安装有带放电管的保安器，具备有一定的防雷效果，为节约成本，可不考虑安装其他的防雷器件。
（5） 一楼的消防监控机房的视频线路和控制线路，由于其摄像头都安装在东航大厦内，可能遭受的雷击几率很小，可不考虑其信号线路的防感应雷和雷电波侵入。
（6） 东航大厦外墙面上有三个广告排（采用380V三相四线进线），其电源线路没有采取防感应雷和雷电波侵入的保护措施，不符合GB50057—1994（2000年版）防雷设计技术规范要求。
4.2 初步设计
（1） 依据系统防雷工程理论，应在大厦总配电低压端和各个机房的电源线路上加装电源避雷器三级保护。即在总配电处安装低压电源避雷器第一级保护，在机房的电源线路加装第二级保护避雷器，机房内配备防雷插座三级保护；
（2） 大厦信息中心机房的信号线路（230条线路）采取电信部门的网线进户，同时大厦信息中心机房还有8对DDN专线和4条出大厦的网线，应该在其线路的进、出机房端分别加装对应的信号线避雷器保护；
（3） 在东航大厦外墙面广告排的电源线路的进户端安装电源避雷器保护.
（4）拟在东航大厦天面上安装一套法国产IF3提前放电优化避雷针，以弥补大楼防直击雷的不足。
5产品选型及说明
5.1直击雷防雷产品选型及说明
（1）产品选型
拟在东航大厦天面上安装一套法国产IF3提前放电优化避雷针，以弥补维修机库防直击雷的不足。
（2）产品说明
该针具有定向能力强，接受准确的优点，只要高出被保护物7米，就能覆盖90米的保护半径。同时还能最大限度地减低保护区域内的电场强度，从而抑制被保护区域内的电源线路及信号线路可能遭受的感应雷击的强度，提高弱电设备的安全可靠度。该针因为性能可靠，已由江西省标准化办公室、江西省建设厅选入《建筑物防雷装置安装图集》[赣建设（2003）32号文]。
5.2供电系统防雷产品选型及说明
5.2.1低压一级保护（A级）
（1）产品选型
SPD—BC-1:电源浪涌保护器；电压380V，10/350μs波形，通流量100KA,残压1.8KV
建议采用产品型号：ASP系列- Afafe-25电源避雷器,共2台。
具体安装位置：东航大厦总配电处。
（2）产品说明
ASafe电压开关型系列一级模块化电源防雷器是依据IEC电源防雷器的标准 和GB标准设计应用于电源供电系统第一级的防雷保护产品，产品为标准35mm导轨式安装方式。
ASafe电压开关型系列模块化电源防雷器 具备很高的雷电流泄放能力，单模块冲击电流最大可达 50kA，可防范直击雷在内的各种电涌，应用于雷击风险较高地区的设备系统的电源第一级防雷，可组合用于单相/三相供电线路。ASafe电压开关型无续流、避免普通间隙式SPD浪涌过后灭弧瞬间掉电问题，同时无漏电流
5.2.2 低压一级保护（B级）
（1）产品选型
SPD—BC-2:电源浪涌保护器；电压380V，8/20μs波形，通流量80KA,残压1.3KV
建议采用产品型号：ASP系列- AM1—80/3+NPE电源避雷器，共4台；AM2—40/3+NPE电源避雷器，共3台。
具体安装位置（AM1—80/3+NPE）：东航大厦总信息机房2台、二楼电话机房1台、一楼消防监控机房1台。
（AM2—40/3+NPE）：东航大厦广告排3台；
（2）产品说明
AM系列低压配电系统电涌保护器具备大的雷电流泄放能力，每位的最大放电电流 20-80kA，适用于低压配电系统的各级保护，依据不同的配电系统(TT/TN/IT)可选择多种组合方式。
5.2.3 低压一级保护（C级）
（1）产品选型
SPD—BC-3:电源浪涌保护器；电压220V，8/20μs波形，通流量3KA,残压1.3KV
建议采用产品型号：ASP系列- A6—420NS电源防雷插座，共25只。
具体安装位置：东航大厦十四楼总信息机房8只，二楼电话机房4只、一楼消防监控机房2只、昌北机场信息机房10只、102楼3只。
（2）产品说明
A6系列插座式电源防雷器依据国家标准设计，用于设备端第三级电源过电压保护，此级防雷器采用共模、差模防雷模式，插座式配置将防雷器与电源插板完美组合，RFI/EMI滤波电路及级间协调电感受器，可吸收射频/电磁干扰等线路浪涌，延长设备正常工作寿命，降低长期运行成本。
5.3信号系统防雷产品选型及说明
（1）产品选型
SPD—信号浪涌保护器；
建议采用产品型号：
RJ45-24E(屏蔽型)19’’机架式24口网络保护11台，装在东航大厦十四楼信息中心总机房；
RJ45-DDN专线8只，安装在东航大厦十四楼信息中心总机房。
（2）产品说明
RJ45系列网络防雷器：
RJ45系列网络防雷器依据 IEC 通讯网络防雷器的标准设计，适用于10BASE T或10/100M 自适应 以太网的防雷保护，产品的接口形式为 标准RJ45接口，保护线路 1，2，3，6 或1-8线。即插即用，安装 维护极为便捷。
通流容量高达5kA，反应时间皮秒级充分保护， 采用最新SIDACTOR 半导体器件，适用高速互联网络的雷击以及浪涌保护。
5.4接地处理
整个接地采用联合接地形式，为东航大厦信息中心机房制作一组安全保护地，并和大楼的防直击雷接地网相连，其冲击接地电阻不大于1欧姆，用35mm2多股铜塑线引入，中心机房必须安装汇流排，将机房内的机架、设备等均与安全保护地进行可靠的电气连通，过渡电阻不大于0.03欧姆。
6避雷器安装要求
在安装避雷器时，要求避雷器的接地端与接地网之间的连接距离尽可能越近越好。如果避雷器接地线拉得过长，将导致避雷器上的限制电压（被保护线与地之间的残压）过高，可能使避雷器难于起到应有的保护作用。
因此，避雷器的正确安装以及接地系统的良好与否，将直接关系到避雷器防雷的效果和质量。避雷器安装的基本要求如下：
电源避雷器的连接引线，必须足够粗，并尽可能短，尽量小于1米；
引线应采用截面积16mm2的多股铜导线；
电源避雷器的接地线应用25mm2多股铜导线尽可能就近可靠入地。
如果引线长度超过1.0m时，应尽可能加大引线的截面积；
所有接线端口必须连接可靠。
引线应紧凑并排或绑扎布放。
7运行管理
(1)、每年的雷雨季节前对接地系统进行全面检查和维护。主要检查连接处，接地引下线，电源避雷器，信号避雷器，地网的接地电阻。
(2)、雷雨过后，应检查安装在电脑等电器设备电源和信号线上的避雷器有无损坏，发现损坏时应及时更换。
(3)、雷灾发生时应及时向有关部门上报情况，以便及时处理，避免再次遭受雷击。
8结语
本文针对东方航空公司南昌分公司东航大厦作了较为详细地设计，在外部防雷和内部防雷都达到了满意的效果。在科技迅猛发展的今天，设备越来越精细，也更易受到雷电的损害，因而也就要求我们在防雷设计的时候要更详细的对现场进行勘查，更全面的考虑各种实际情况，做出更精细，更安全的设计方案，以最大程度的减小雷电造成的损失。
参考文献：
[1] 《电子计算机机房设计规范》GB50174—1993
[2] 《建筑物防雷设计规范》GB50057—1994（2000年版）
[3] 《低压配电设计规范》GB50054—1995
[4] 《电子设备雷击保护导则》GB7450—1987
[5] 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》GA267—2000
[6] 《SPD通信网络防雷器》IEC61644
[7] 《建筑物防雷》IEC1024—1
[8] Koch R E. Design of Zinc Oxide Transmission Line Arrestes for Application on 138 kV Towers. IEEE Trans. on PAS,1985,104(10)
[9] 《计算机信息系统防雷保护器》GA173—1998
[10] 《雷电与避雷工程》苏邦礼 编著 中山大学出版社
The Lightning Design for Nanchang Branch of the China Eastern Airlines Lin changqing Nanjing university of information science & technology Nanjing 210044 ABSTRACT: This paper is aimed at Nanchang Branch of the China Eastern Airlines building (structure) building materials, i First described in detail the classification of thunder and lightning, thunder and lightning damage and the way these cases are taken for the prevention, protection and the right solution; followed by the Nanchang Branch of China Eastern Airlines building (structure) building materials, detailed information network The on-site inspections, on-site for the actual situation made by a reasonable mine design; last about a number of aspects of operation and maintenance should be noted.
Key word: Lightning information Network Lightning and grounding
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