李　強

摘要：通過對電子信息系統(tǒng)中雷電防護課題的探討，闡述了對電子信息系統(tǒng)進行雷電防護時應采用的綜合系統(tǒng)設計和施工措施，能夠有效地抑制雷電流和電磁脈沖對信息系統(tǒng)的危害。

關鍵詞：信息系統(tǒng)；雷電；防護

1 引言

我國是雷暴活動十分頻繁的國家，雷電災害是最嚴重的自然災害之一。科技越發(fā)達，雷擊對人類的危害就越大。隨著社會經濟發(fā)展和現代化水平的提高，特別是信息技術的快速發(fā)展，城市建設高層建筑物日益增多，雷電災害程度和造成的經濟損失及社會影響也越來越大。

電氣和電子技術是現代物質文明的基礎，其迅猛發(fā)展促進了生產力的發(fā)展，加速了社會繁榮與進步的進程，但也帶來了麻煩問題，那就是各類電磁干擾越來越嚴重。電磁干擾，特別是雷電電磁脈沖干擾對這些設備和系統(tǒng)的影響越來越突出，對這些設備系統(tǒng)造成的失效與損壞事故的發(fā)生率逐年增高。信息時代的到來，已使雷電電磁脈沖的防護成為當務之急。

2 電子信息系統(tǒng)綜合防雷技術

信息防雷包括對直擊雷的防護和對雷電電磁脈沖的防護。對雷電電磁脈沖的防護應綜合考慮雷電成災的多種因素，針對雷電的各種途徑和通道及其危害機理，采用相應的綜合防雷技術和措施。

2.1 現代綜合防雷的兩個部分

外部防雷（直擊雷防護）。系統(tǒng)組成：由接閃器（避雷針、避雷帶）、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放；作用：攔截、泄放雷電流內部防雷（雷電電磁脈沖防護）

系統(tǒng)組成：由均壓等電位連接、各種過電壓保護器（避雷器）等組成；作用：均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值；技術措施：截流、屏蔽、均壓，分流、接地。

2.2 防雷保護區(qū)

根據國際電工委員會的《防雷擊電磁脈沖（LEMP）》，信息防雷應根據雷電電磁脈沖的嚴重程度，將需要保護的空間劃分為不同等級的雷電保護區(qū)（LPZ）。防雷保護區(qū)稱電磁兼容分區(qū)。是按人、物和信息系統(tǒng)對雷電及雷電電磁脈沖的感受強度不同，把建筑物內、外電磁環(huán)境分成幾個區(qū)域。

LPZ0A區(qū)。本區(qū)內的各物體地都可能遭到直接雷擊，因此各物體都可能導走全部雷電流，且本區(qū)內雷電電磁脈沖沒有衰減。

LPZ0B區(qū)。本區(qū)內的各物體不可能遭到直接雷擊，但本區(qū)內雷電電磁脈沖也沒有衰減。

LPZ1區(qū)。本區(qū)內的各物體不可能遭到直接雷擊，流往各導體的電流比LPZ0B區(qū)進一步減少。本區(qū)內雷電電磁脈沖經建筑物外墻的屏蔽而衰減。在防雷保護區(qū)的0區(qū)與1區(qū)的界面上，對建筑物來說就是屋頂與四周墻壁及地面，盡管采用籠式避雷網結構，但由于受大網孔、門、窗口等開洞的影響，雷電電磁脈沖仍將通過多種耦合途徑侵入保護區(qū)內，其感應電壓也會破壞建筑物內部的電氣和電子設備。

LPZ2區(qū)。本區(qū)內的各物體不可能遭到直接雷擊。雷電電磁脈沖經建筑物內墻的再次屏蔽而衰減，又稱后續(xù)防雷區(qū)。 如果需要進一步減小所導引的雷電流和電磁場，就應引入后續(xù)防雷區(qū)。

LPZ3區(qū)。機殼內部。保護區(qū)序號越高，預期的干擾能量和干擾電壓越低。

2.3 現代綜合防雷的主要技術措施

攔截。信息防雷的第一道防線是攔截直擊雷。最經濟、最有效的方法仍然是避雷針（避雷帶、避雷網）法。

屏蔽。屏蔽是防止任何形式電磁干擾的基本手段之一。屏蔽的目的，一是限制某一區(qū)域內部的電磁能量向外傳播，二是防止或降低外界電磁輻射能量向被保護的空間傳播。按屏蔽的要求不同可分別采用屏蔽室的完整屏蔽體，或非完整屏蔽體。屏蔽一般分為電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁場屏蔽幾種；電場屏蔽：是為了消除和抑制靜電電場的干擾。磁場屏蔽：是為了消除或抑制由磁場耦合引起的干擾。

均壓。均壓簡稱等電位連接。就是把所有導體相互作良好的導電性連接，并與接地系統(tǒng)連通。其中非帶電導體直接用導線連接，帶電導體通過避雷器連接。其本質是由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導線、等電位連接器（即避雷器、地線隔離器）和所有導體組成一個電位補償系統(tǒng)。該電位補償系統(tǒng)的作用，一是為雷電流提供低阻抗的連續(xù)通道，使其迅速導入大地泄放。二是使系統(tǒng)不產生電位差。即在極短時間里，通過這個電位補償系統(tǒng)可以迅速地在被保護系統(tǒng)所處區(qū)域內的所有導電部件之間建立起等電位區(qū)域。重要的是在需要保護的系統(tǒng)所處區(qū)域內部，所有導電部件之間不能存在顯著的電位差，從而達到保護設備和人身安全的目的；等電位連接。不帶電金屬物體。如各種金屬管道，線纜屏蔽層等。 帶電金屬物體。如電源線、各種信號傳輸線等。

分流：是將雷電流能量向大地泄放過程中應符合層次性原則。層次性就是按照所劃分的防雷保護區(qū)對雷電能量分級瀉放。盡可能將多余能量在引入信息系統(tǒng)之前泄放入地；雷電能量分配模型(設有避雷針的建筑物) 前級評估模式。用于評估LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處的雷電流分配情況。進入各系統(tǒng)的能量又將在各自的內部進行分配。后續(xù)評估模式。用于評估LPZ1區(qū)以后各級保護區(qū)交界處的雷電流分配情況。許多行業(yè)的標準、規(guī)范中都規(guī)定在低壓電源系統(tǒng)應安裝多級避雷器，使雷電流分級瀉放入地。

接地。接地是分流和瀉放直擊雷和雷電電磁干擾能量最有效的手段之一，也是電位均衡補償系統(tǒng)基礎。目的是使雷電流通過低阻接地系統(tǒng)向大地泄放，從而保護建筑物、人員和設備的安全。

3 電子信息系統(tǒng)雷電防護工程

3.1 整體設計、綜合治理、系統(tǒng)實施

信息防雷是一個系統(tǒng)工程。應首先對需要防雷保護的系統(tǒng)進行詳細勘察，制訂技術方案，并依據技術標準、規(guī)范，進行工程設計。對避雷針、地線、屏蔽、均壓接地網絡，以及雷電過電壓容易侵入的通道，有針對性地采取相應的技術措施，進行綜合治理。施工過程中也應嚴格按照標準、規(guī)范和設計圖紙實施。

3.2 有效攔截、良好屏蔽

有效攔截。其思路是：根據技術規(guī)范完善避雷針、避雷帶等設施。采用新型避雷針和優(yōu)化避雷針，以降低雷電流陡度，從而減小二次雷擊的感應電壓。盡量降低接地電阻等。

良好屏蔽。信號電纜的屏蔽，要點是：過早地敷設、排流防雷、穿管（槽）走線、可靠接地。電纜的屏蔽性能與電纜外導體或屏蔽體是否接地以及它的敷設形式有關。架空電纜比埋地電纜更易受雷電損壞；設備的屏蔽，主要依賴其外殼。對于屏蔽要求很高的設備，應設置專用的屏蔽室。設備外殼和屏蔽室的屏蔽體都應良好接地。

3.3 均衡連接、合理接地

均衡連接。對保護范圍內的所有不帶電金屬導體應進行嚴密的等電位連接，并與符合要求的地線可靠連接。工程實踐中應注意處理好如下幾個方面的等電位連接問題：建筑物內不帶電金屬物的等電位連接；建筑物頂不帶電金屬物的等電位連接：如電梯、空調、廣告牌、鐵欄桿等；建筑物外帶電金屬物的等電位連接：如電源線、信號線、控制線等。

合理接地。改造地線，依據不同的信息系統(tǒng)對接地的要求，對不符合要求的地線進行適當改造。盡可能地減小地線電阻；合理接地，最好將信息系統(tǒng)的接地和防雷接地實行共地。工程實踐中應注意處理好以下幾個方面的接地問題： 電子信息設備的單點接地；電子信息設備接地與建筑物防雷接地；信號傳輸電纜的全屏蔽與電子設備的單點接地。

以上是信息防雷工程的基本環(huán)節(jié)和主要工程措施。信息防雷工程是現代防雷多項技術措施綜合運用的系統(tǒng)工程。信息系統(tǒng)防雷工程必須從整體設計、系統(tǒng)考慮、綜合防護角度出發(fā)，做到層層設防，不留一絲隱患。

參考文獻

[1]張小青，建筑物內電子設備的防雷保護，電子工業(yè)出版社，2000.

[2]肖穩(wěn)安，防雷技術基礎，南京氣象學院防雷工程技術中心，2003.