南京信息工程大學成人教育學院大氣科學（防雷），南京210044 摘要：本論文是針對東方航空公司南昌分公司建（構）筑物、信息網絡項目防雷與接地系統工程實際情況所作的可行性研究報告。首先詳細闡述了針對雷電造成損害的途徑所采取的預防、保護措施和正確的解決方案；其次在對東方航空公司南昌分公司建（構）筑物、信息網絡進行細致的現場勘察后，針對現場的實際情況所作出的合理的防雷設計方案；最后講述了一些運行維護方面應注意的事項。
關鍵詞：雷電、信息網絡、防雷與接地
1引言
防雷技術的發展是與高科技的迅猛發展緊密相關的。自富蘭克林發明避雷針后的200年時間里，防雷工程主要是建筑和電力系統關注的重點，技術也日趨成熟。目前，雷災增多的原因并不在于自然界的雷電現象發生變異，而是由于微電子技術的普遍應用，新設備的技術和結構與過去電子管設備有了很大區別，雷電的某些在過去想不到也看不到的物理效應在新器件、新產品上發生作用。過去的防雷主要針對強電系統，雷電磁波（LEMP）的存在危害不了它；而現在的防雷技術重點轉向弱電系統。隨著微電子技術的廣泛應用，雷電對設備的破壞途徑更加多樣，破壞程度更加廣泛和深入；它可以導致數據信號發生錯亂，也可能導致芯片的直接損壞，使設備立即發生故障中斷通信；還有一種可能，雷擊產生高壓浪涌僅使某些部件緩慢劣化而縮短使用壽命，這種損傷會使設備經常產生難以捉摸的軟故障直到最后電路失效或性能下降。
面對新的防雷形勢，若仍采用舊的防雷觀念或技術必將導致更大的災禍和損失。因此，防雷工程技術需要一個大轉變、大提高，必須要從系統的角度進行綜合防御。根據國際公認的觀點，全面的防雷就是要提供高效的接閃體，安全引導雷電流入地，完善低電阻地網，清除地面回路，電源浪涌沖擊防護，信號及數據線瞬變防護。
在采用新的防雷技術手段上，要尊重科學，遵守防雷規范，也要重視繼承長期以來建立的防雷體系和防雷經驗，并在實踐中合理應用與發展。雷電的發生具有很大的隨機性，不同的地方所處環境的雷電頻繁程度和強烈程度不同，設備本身價值也有很大差異，所以在防雷設施的配置上不能一概而論，一定要從實際出發，堅持經濟性、合理性、靈活性，因地制宜，避免不必要的浪費。
本次可行性研究報告針對東方航空公司南昌分公司建（構）筑物、信息網絡項目防雷與接地系統工程實際情況，在嚴格遵守國家規范的基礎上，靈活的應用雷電預防，保護措施以及解決方案等方面的理論知識，提出合理的設計方案，以提高東方航空公司南昌分公司建（構）筑物、信息網絡系統的安全性。
2設計的原則、依據、標準及規范
2.1 設計原則
人身安全得到保障的同時，保護設備不受損壞。
2.2 設計依據
根據東方航空公司南昌分公司建（構）筑物、信息網絡系統的技術資料及現場勘察、測量結果匯集的資料、防雷項目的具體要求作出本方案。
2.3 設計標準、規范
(1)、GB50174—1993 《電子計算機機房設計規范》
(2)、GB50057—94(2000年版) 《建筑物防雷設計規范》
(3)、GB50054—1995 《低壓配電設計規范》
(4)、GB7450—1987 《電子設備雷擊保護導則》
(5)、GA267—2000 《計算機信息系統雷電電磁脈沖安全防護規范》
(6)、IEC61644 《SPD通信網絡防雷器》
(7)、IEC61643 《SPD電源防雷器》
(8)、IEC1024—1 《建筑物防雷》
(9)、GA173—1998 《計算機信息系統防雷保護器》
3綜合防雷技術簡述
3.1 綜合防雷框架圖
建筑物防雷裝置（外部防雷）分類及設計應嚴格按照GB50057-94（2000年版）國家標準執行。建筑物電子信息系統（內部防雷）的防雷設計，應按GB50343-2004執行，電子信息系統應采用外部防雷（防直擊雷）和內部防雷（防雷電電磁脈沖）等措施進行綜合防護，如圖1所示：
圖1.綜合防雷系統示意圖 3.2 防雷措施的作用
接閃器（避雷針、網、帶）----接閃雷電流；
引下線和接地裝置------------引下雷電流，防止反擊；
等電位連接------------------防止反擊；
屏蔽------------------------削弱感應；
電涌保護器-----------------實現等電位連接；限制雷電波侵入；限制感應電壓侵入; 降低反擊的危害。
這些防雷措施，互相配合，各盡其職，缺一不可。
3.3 具體防雷措施
3.3.1 直擊雷防護
雷云對大地的電壓低則幾兆伏，雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均約為30 KA，能量很大，所以它的破壞力是相當大的。到現在為止，防直擊雷都是采用避雷針、避雷帶、避雷網、避雷線作為接閃器，把雷電流接收下來，然后通過良好的接地裝置迅速而安全地把它送回大地。所有的避雷裝置都只是把雷擊的概率和強度大大地降低。常用的接閃裝置，如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等，它們都是用金屬做成，安裝在建筑物的最高點，如屋脊或屋角等最易受雷擊的地方，避雷網是用金屬線造成的網，架在建筑物頂部空間，然后用截面積足夠大的金屬物讓它與大地連接。
3.3.2 電源系統的雷電防護
對建筑物內易受過電壓破壞的設備如計算機等電子設備加裝電涌保護器，在設備受到過電壓侵襲時，保護裝置能快速動作泄放能量，從而保護設備免受損壞。
3.3.2.1 電涌保護器的主要技術數據
最大放電電流Imax：電涌保護器只能通過2次8/20us電流波的峰值電流。
標稱放電電流In：電涌保護器能20次通過8/20us電流波的峰值電流。
電壓保護水平Up：在標稱放電電流In作用期間測量的電涌保護器兩端的最大電壓。
最大持續電壓Uc：能持續加在SPD上且不引起特性變化的最大電壓。
3.3.2.2 選用SPD的原則
電涌保護器的電壓保護水平Up應小于被保護設備的沖擊耐受電壓。
如果進線端電涌保護器的Up與被保護設備的沖擊過高的話，則須在設備處加裝二級電涌保護器。
0.5米原則：電涌保護器與被保護設備的兩端引線應盡可能短，即0.5米原則，見圖3
圖3.0.5米原則示意圖 SPD兩級配合的10m原則：為提供最佳的保護，即能承受更強的電流又有較小的殘余電壓，通常應用電
涌保護器作一級及二級保護。一級保護能承受高電壓和大電流，二級保護用來減少系統端的殘余電壓。兩級電涌保護器之間的最短距離為10m，見圖4。
圖4.10米原則示意圖 30m原則：當進線端的電涌保護器與被保護電氣設備之間的距離大于30m時，應在離被保護設備盡可能近的地方安裝另一個電涌保護器，見圖5。如果不增加一級保護，由于電纜距離較長，P1上殘壓加上電纜感應電壓仍可能損壞設備，不能起到保護作用。
圖5.30米原則示意圖 3.3.3 信號線路的雷電防護
由于雷電波在線路上能感應出較高的瞬時沖擊能量，因此要求網絡通信設備能夠承受較高能量的瞬時沖擊，而目前大部分通信設備由于電子元器件的高度集成化而致耐過壓、耐過流水平下降，通信設備在雷電波沖擊下遭受過電壓而損壞的現象越來越多，其后果是可能造成整個通信系統的運行中斷，消防系統失靈等,因此必須在網絡通信口處加裝必要的防雷保護裝置以確保網絡通信系統的安全運行。
4現場勘察情況及初步設計
2008年8月，我們對東方航空公司南昌分公司東航大廈進行了現場勘查，針對發現的一些問題初步確定了設計的思路。
4.1現場情況
�。�1） 東航大廈天面的避雷帶由于年代久遠，銹蝕嚴重，多出出現斷裂，且接地電阻經測量為20.6歐姆，不符合GB50057—94(2000年版)第二類防雷建筑防直擊雷設計技術規范要求。
�。�2） 電源線路由兩路市電引入大廈總配電間，其信息中心機房、電話機房、消防監控機房分別在大廈的十四樓，二樓和一樓，機房的總配電都采取一路380V三相四線進線，機房內均有安全保護地，接地電阻均為0.8歐姆，符合GB50174—1993《電子計算機機房設計規范》防雷設計技術規范要求，但十四樓信息中心總機房的安全保護地引入線采取的是16mm2多股銅塑線，不符合GB50057—94(2000年版) 《建筑物防雷設計規范》和GB50174—1993《電子計算機機房設計規范》防雷設計技術規范要求，應采取不小于35mm2多股銅塑線引入機房；同時大廈總配電低壓端和各個機房的電源線路上也沒有采取防感應雷和雷電波侵入的保護措施，也不符合上述規范的防雷設計技術規范要求，
�。�3） 大廈信息中心機房的信號線路（230條線路）采取電信部門的網線進戶，同時大廈信息中心機房還有8對DDN專線和4條出大廈的網線，都沒有采取防感應雷和雷電波侵入的保護措施，相應的信號線避雷器，不符合上述規范防雷設計技術要求。
�。�4） 大廈二樓的電話機房，考慮到其電話線路上已經安裝有帶放電管的保安器，具備有一定的防雷效果，為節約成本，可不考慮安裝其他的防雷器件。
�。�5） 一樓的消防監控機房的視頻線路和控制線路，由于其攝像頭都安裝在東航大廈內，可能遭受的雷擊幾率很小，可不考慮其信號線路的防感應雷和雷電波侵入。
�。�6） 東航大廈外墻面上有三個廣告排（采用380V三相四線進線），其電源線路沒有采取防感應雷和雷電波侵入的保護措施，不符合GB50057—1994（2000年版）防雷設計技術規范要求。
4.2 初步設計
�。�1） 依據系統防雷工程理論，應在大廈總配電低壓端和各個機房的電源線路上加裝電源避雷器三級保護。即在總配電處安裝低壓電源避雷器第一級保護，在機房的電源線路加裝第二級保護避雷器，機房內配備防雷插座三級保護；
�。�2） 大廈信息中心機房的信號線路（230條線路）采取電信部門的網線進戶，同時大廈信息中心機房還有8對DDN專線和4條出大廈的網線，應該在其線路的進、出機房端分別加裝對應的信號線避雷器保護；
�。�3） 在東航大廈外墻面廣告排的電源線路的進戶端安裝電源避雷器保護.
�。�4）擬在東航大廈天面上安裝一套法國產IF3提前放電優化避雷針，以彌補大樓防直擊雷的不足。
5產品選型及說明
5.1直擊雷防雷產品選型及說明
�。�1）產品選型
擬在東航大廈天面上安裝一套法國產IF3提前放電優化避雷針，以彌補維修機庫防直擊雷的不足。
�。�2）產品說明
該針具有定向能力強，接受準確的優點，只要高出被保護物7米，就能覆蓋90米的保護半徑。同時還能最大限度地減低保護區域內的電場強度，從而抑制被保護區域內的電源線路及信號線路可能遭受的感應雷擊的強度，提高弱電設備的安全可靠度。該針因為性能可靠，已由江西省標準化辦公室、江西省建設廳選入《建筑物防雷裝置安裝圖集》[贛建設（2003）32號文]。
5.2供電系統防雷產品選型及說明
5.2.1低壓一級保護（A級）
�。�1）產品選型
SPD—BC-1:電源浪涌保護器；電壓380V，10/350μs波形，通流量100KA,殘壓1.8KV
建議采用產品型號：ASP系列- Afafe-25電源避雷器,共2臺。
具體安裝位置：東航大廈總配電處。
�。�2）產品說明
ASafe電壓開關型系列一級模塊化電源防雷器是依據IEC電源防雷器的標準 和GB標準設計應用于電源供電系統第一級的防雷保護產品，產品為標準35mm導軌式安裝方式。
ASafe電壓開關型系列模塊化電源防雷器 具備很高的雷電流泄放能力，單模塊沖擊電流最大可達 50kA，可防范直擊雷在內的各種電涌，應用于雷擊風險較高地區的設備系統的電源第一級防雷，可組合用于單相/三相供電線路。ASafe電壓開關型無續流、避免普通間隙式SPD浪涌過后滅弧瞬間掉電問題，同時無漏電流
5.2.2 低壓一級保護（B級）
�。�1）產品選型
SPD—BC-2:電源浪涌保護器；電壓380V，8/20μs波形，通流量80KA,殘壓1.3KV
建議采用產品型號：ASP系列- AM1—80/3+NPE電源避雷器，共4臺；AM2—40/3+NPE電源避雷器，共3臺。
具體安裝位置（AM1—80/3+NPE）：東航大廈總信息機房2臺、二樓電話機房1臺、一樓消防監控機房1臺。
�。ˋM2—40/3+NPE）：東航大廈廣告排3臺；
�。�2）產品說明
AM系列低壓配電系統電涌保護器具備大的雷電流泄放能力，每位的最大放電電流 20-80kA，適用于低壓配電系統的各級保護，依據不同的配電系統(TT/TN/IT)可選擇多種組合方式。
5.2.3 低壓一級保護（C級）
�。�1）產品選型
SPD—BC-3:電源浪涌保護器；電壓220V，8/20μs波形，通流量3KA,殘壓1.3KV
建議采用產品型號：ASP系列- A6—420NS電源防雷插座，共25只。
具體安裝位置：東航大廈十四樓總信息機房8只，二樓電話機房4只、一樓消防監控機房2只、昌北機場信息機房10只、102樓3只。
�。�2）產品說明
A6系列插座式電源防雷器依據國家標準設計，用于設備端第三級電源過電壓保護，此級防雷器采用共模、差模防雷模式，插座式配置將防雷器與電源插板完美組合，RFI/EMI濾波電路及級間協調電感受器，可吸收射頻/電磁干擾等線路浪涌，延長設備正常工作壽命，降低長期運行成本。
5.3信號系統防雷產品選型及說明
�。�1）產品選型
SPD—信號浪涌保護器；
建議采用產品型號：
RJ45-24E(屏蔽型)19’’機架式24口網絡保護11臺，裝在東航大廈十四樓信息中心總機房；
RJ45-DDN專線8只，安裝在東航大廈十四樓信息中心總機房。
�。�2）產品說明
RJ45系列網絡防雷器：
RJ45系列網絡防雷器依據 IEC 通訊網絡防雷器的標準設計，適用于10BASE T或10/100M 自適應 以太網的防雷保護，產品的接口形式為 標準RJ45接口，保護線路 1，2，3，6 或1-8線。即插即用，安裝 維護極為便捷。
通流容量高達5kA，反應時間皮秒級充分保護， 采用最新SIDACTOR 半導體器件，適用高速互聯網絡的雷擊以及浪涌保護。
5.4接地處理
整個接地采用聯合接地形式，為東航大廈信息中心機房制作一組安全保護地，并和大樓的防直擊雷接地網相連，其沖擊接地電阻不大于1歐姆，用35mm2多股銅塑線引入，中心機房必須安裝匯流排，將機房內的機架、設備等均與安全保護地進行可靠的電氣連通，過渡電阻不大于0.03歐姆。
6避雷器安裝要求
在安裝避雷器時，要求避雷器的接地端與接地網之間的連接距離盡可能越近越好。如果避雷器接地線拉得過長，將導致避雷器上的限制電壓（被保護線與地之間的殘壓）過高，可能使避雷器難于起到應有的保護作用。
因此，避雷器的正確安裝以及接地系統的良好與否，將直接關系到避雷器防雷的效果和質量。避雷器安裝的基本要求如下：
電源避雷器的連接引線，必須足夠粗，并盡可能短，盡量小于1米；
引線應采用截面積16mm2的多股銅導線；
電源避雷器的接地線應用25mm2多股銅導線盡可能就近可靠入地。
如果引線長度超過1.0m時，應盡可能加大引線的截面積；
所有接線端口必須連接可靠。
引線應緊湊并排或綁扎布放。
7運行管理
(1)、每年的雷雨季節前對接地系統進行全面檢查和維護。主要檢查連接處，接地引下線，電源避雷器，信號避雷器，地網的接地電阻。
(2)、雷雨過后，應檢查安裝在電腦等電器設備電源和信號線上的避雷器有無損壞，發現損壞時應及時更換。
(3)、雷災發生時應及時向有關部門上報情況，以便及時處理，避免再次遭受雷擊。
8結語
本文針對東方航空公司南昌分公司東航大廈作了較為詳細地設計，在外部防雷和內部防雷都達到了滿意的效果。在科技迅猛發展的今天，設備越來越精細，也更易受到雷電的損害，因而也就要求我們在防雷設計的時候要更詳細的對現場進行勘查，更全面的考慮各種實際情況，做出更精細，更安全的設計方案，以最大程度的減小雷電造成的損失。
參考文獻：
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[2] 《建筑物防雷設計規范》GB50057—1994（2000年版）
[3] 《低壓配電設計規范》GB50054—1995
[4] 《電子設備雷擊保護導則》GB7450—1987
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[6] 《SPD通信網絡防雷器》IEC61644
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[9] 《計算機信息系統防雷保護器》GA173—1998
[10] 《雷電與避雷工程》蘇邦禮 編著 中山大學出版社
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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