摘 要：雷電危害可以分為直擊雷和雷擊電磁脈沖兩種。避雷針、避雷帶、避雷線等只能有效防護直擊雷，而對雷擊電磁脈沖的防護，避雷針和避雷帶卻無能為力。本文在闡明雷擊電磁脈沖入侵通道和雷電防護基本原理的基礎(chǔ)上，針對雷擊電磁脈沖的防護措施及方法進(jìn)行了一些探討。
　　關(guān)鍵詞：感應(yīng)雷；屏蔽；重復(fù)接地；等電位；共用接地。
　　
　　1引言
　　雷電是一種氣象災(zāi)害,雷電是云與云、云與地之間的一種大氣放電現(xiàn)象。雷害大體可分為直擊雷害和雷擊電磁脈沖兩大類。直擊雷的危害主要是造成建筑物的損壞和人員傷亡。而云地放電和云間放電所產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖使周圍的一些導(dǎo)體、半導(dǎo)體產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千伏感應(yīng)電壓，通過金屬導(dǎo)線和金屬管網(wǎng)進(jìn)入建筑物內(nèi)部造成事故。有人認(rèn)為建筑物安裝了避雷針后，建筑物內(nèi)的計算機、家電、通信線路和電力等電子設(shè)備便不會遭受雷擊，這種認(rèn)識是錯誤的。避雷針是金屬體，安裝避雷針的目的主要是防直擊雷的，可以通過避雷針把雷電引入大地。但是，它對于直擊雷對地放電時所產(chǎn)生的感應(yīng)雷是無能為力的。據(jù)不統(tǒng)計，每年在裝有避雷針的情況下，遭雷擊的經(jīng)濟損失可達(dá)數(shù)10億美元，而其中遭雷擊電磁脈沖損壞的竟占85%，可見，雷擊電磁脈沖是主要“殺手"。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量的微電子設(shè)備和通訊網(wǎng)絡(luò)得到廣泛應(yīng)用。由于電子設(shè)備的高度集成，加之工作電流小和工作電壓低的特點，帶來絕緣強度低和耐過電壓、過電流能力差的弱點，使雷擊電磁脈沖對電子設(shè)備的損壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直擊雷對建筑物所造成的損失。然而，在對建筑物圖紙設(shè)計的時候，往往只重視了對直擊雷的防護卻忽略了對雷擊電磁脈沖的防護。本文在闡明雷擊電磁脈沖入侵通道和雷電防護基本原理的基礎(chǔ)上，針對雷擊電磁脈沖的防護進(jìn)行了一些探討，旨在為建筑物內(nèi)部防雷的設(shè)計者和圖紙審核者提供一些參考。
　　2 雷擊電磁脈沖的入侵通道
　　雷擊電磁脈沖入侵建筑物的通道主要有5條:(1)建筑物中一切電子設(shè)備的天線、饋線、電源線、信號線、接地線等都是建筑物的進(jìn)雷通道;(2)出入建筑物中各種電源線路;(3)具有公共接地的建筑物中的一切金屬管道，在雷電流經(jīng)其上時，其周圍產(chǎn)生的磁場渦流在金屬表面感應(yīng)出來的雷電沖擊波;(4)雷電放電時，在金屬表面感應(yīng)出來的雷電沖擊波;(5)直接雷擊落雷點建筑物的高電位沖擊。
　　3 雷電防護基本原理
　　所謂雷擊防護就是通過合理、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。一個完整的防雷系統(tǒng)包括兩個方面：直接雷擊的防護和雷擊電磁脈沖的防護。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潛在危險的。一般我們將其分為直擊雷防護和雷擊電磁脈沖防護兩部分。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)，主要是為了保護建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故；而雷擊電磁脈沖的防護系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是直擊雷防御系統(tǒng)無法保證的，為實現(xiàn)對雷擊電磁脈沖的防護，需對建筑物進(jìn)出各保護區(qū)的電纜、金屬管道等安裝過電壓保護裝置進(jìn)行保護并良好接地。
　　4 雷擊電磁脈沖的防御措施
　　4.1 電源防雷
　　雷擊電磁脈沖侵害主要是通過線路侵入。為了防止雷擊電磁脈沖沿低電壓線路進(jìn)入室內(nèi)，低壓線路最好采用地下電纜供電，并將電纜的金屬外皮接地。采用架空線供電時，主要措施是加裝電涌保護器，目的是用分流技術(shù)即采用高吸收能量的分流設(shè)備（電涌保護器）將雷電過電壓（脈沖）的能量分流泄入大地，達(dá)到保護目的。對高壓電力要采用專用高壓避雷裝置，對380v低壓線路應(yīng)進(jìn)行過電壓保護，按國家規(guī)范應(yīng)分三級保護：一級保護是在高壓變壓器后端到建筑總配電盤前端的電纜內(nèi)芯線兩端對地加裝電涌保護器；二級保護是在建筑總配電盤至各樓層分配電箱間的電纜內(nèi)芯線兩端對地加裝電涌保護器；三級保護是在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端對地加裝電涌保護器。
　　錯誤安裝電涌保護器會使設(shè)備得不到有效保護。一是過長的連接線在電涌保護器工作時，連接線上由感抗引起的電壓將很高，對設(shè)備會產(chǎn)生危險電壓，所以在安裝電涌保護器時要盡量采用較短的連接線，最好小于0.5m；二是若將電涌保護器的輸出線、輸入線及接地線靠近并排敷設(shè)，會使輸出線內(nèi)感應(yīng)出瞬態(tài)浪涌，所以在安裝電涌保護器時應(yīng)將輸入線、地線與輸出線分開敷設(shè)或垂直敷設(shè)，盡量拉開敷設(shè)的距離。
　　4.2屏蔽
　　阻止雷擊電磁脈沖入侵的有效手段就是屏蔽。利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的頂板、地板、墻面和梁柱，使它們構(gòu)成一個六面體的籠式避雷網(wǎng)，使其達(dá)到屏蔽的條件,并將建筑物墻體中的鋼筋以及金屬門窗，統(tǒng)統(tǒng)連起來，形成“法拉第籠"。
　　4.3接地和重復(fù)接地
　　阻止雷擊電磁脈沖入侵的另一有效手段是接地和重復(fù)接地。一是將將室內(nèi)各種金屬管道、屏蔽外殼、金屬門窗、靜電地板支架、各種設(shè)備、機柜外殼均采用多股銅芯線就近接于接地母線上；二是采用重復(fù)接地等辦法，避免架空導(dǎo)線直接進(jìn)入建筑物樓內(nèi)和機房設(shè)備，盡可能埋地纜進(jìn)入或在進(jìn)入建筑物或機房前重復(fù)接地，最大限度衰減從各種導(dǎo)線上引入雷電高電壓。
　　4.4 綜合布線
　　由于雷電流是由建筑物外墻四周柱子內(nèi)的鋼筋接地的，因而外墻處的電流密度大，其周圍的磁場強，所以建筑物內(nèi)的所有電子設(shè)備的交流電源線、通信線、數(shù)據(jù)傳輸線的主干線不應(yīng)該在靠近外墻處敷設(shè)，最好架設(shè)在大樓的中心部位，線槽的布放盡量與建筑物的立柱或橫梁有較遠(yuǎn)的距離。同時必須注意電源線與信號線不能并排或同槽鋪設(shè)。
　　4.5 等電位聯(lián)結(jié)
　　等電位聯(lián)接的目的，在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，防止雷電反擊。等電位聯(lián)結(jié)就是把建筑物內(nèi)及附近的所有電器裝置、電信裝置、金屬管道、電纜金屬屏蔽層、電力系統(tǒng)接地線、防雷接地線以及金屬地板框架、設(shè)施管路、金屬門窗等統(tǒng)一用電氣連接的方法連接起來，形成一個電器通道，使整座建筑物空間成為一個良好的等電位體，并以最短的線路連到最近的等電位連接帶上。這樣，在雷電襲擊時，建筑物內(nèi)部和附近大體上是等電位的，因而就不會發(fā)生內(nèi)部的設(shè)備被高電位反擊和人被雷擊的事故。
　　4.6 環(huán)形接地
　　環(huán)形接地網(wǎng)是把接地體沿建筑物周圍圍成一個閉合環(huán)。這樣的接地網(wǎng)可以使得界面以外的電場分布比較均勻，從而減少了跨步電壓對人的危害，也減少了室內(nèi)在雷擊時由于地面電位梯度大容易產(chǎn)生對設(shè)備高電壓反擊的危險。
　　4.7 共用接地裝置
　　建筑物內(nèi)往往有許多不同性質(zhì)的電氣設(shè)備，因而需要有多個接地裝置，如防雷接地、電氣安全接地、交流電源工作接地、通信及計算機系統(tǒng)接地等。共用接地是將各種接地裝置互相連接到低電感的網(wǎng)形接地系統(tǒng)。采用等電位連接和共用接地系統(tǒng)后，可使訊號接地不形成閉合回路，同時可消除靜電和電場的干擾，不易受磁場干擾。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，建筑物內(nèi)的各個電器系統(tǒng)通常只能共用一個接地系統(tǒng)。采用獨立接地，雖然可使各系統(tǒng)之間不會造成互相干擾，但是當(dāng)發(fā)生雷擊的時候，各系統(tǒng)的接地就會出現(xiàn)不同的電位，產(chǎn)生電位差，使電子設(shè)備因這瞬間的高位差而被擊穿。