计算机电子信息系统雷电防护设计方案重点-

1、防雷中国 电子信息系统防雷工程的设计重点电子信息系统综合防雷工程的设计决不是拿几个SPD一安装就解决问题，设计要把握的重点按GB50343的规定有以下方面：等电位连接与共用接地系统、屏蔽及布线、防雷与接地、安装电涌保护器。现分别重点介绍如下：以业内人员多年的经验以及国家标准、国际标准的规定与表述。可以说，接地、等电位连接、屏蔽是重中之重的措施，对信号传输、信号控制线的防护、电磁屏蔽、接地装置尤为重要。近几年来由于较为广泛的防雷电电磁脉冲，安装了不少电源信号SPD，好似只要安装电涌保护器就可以保平安，殊不知安装SPD知识雷电防护的一个部分内容，国际、国家标准大量规范了等电位与共用接地和电磁屏蔽与

2、综合布线，因此作为一个综合防雷工程首先要做好基础的建筑物外部、内部防雷工程。1、 等电位连接与共用接地系统GB50343规范中作为强制性条文做出了如下表述： 条文5.1.2“需要保护的电子信息系统采取等电位连接与接地保护措施。”5.2.5中规定“防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻必须按接入设备中要求的最小值确定。”5.2.6中规定“接地装置应优先利用建筑物的自然接地体，当自然接地体的接地电阻达不到要求时应增加人工接地体。”关于建筑物的接地在建筑施工图设计审核时应以GB5005794为准进行设计、计算、施工，本文不多讲述。重点介绍等电位连接网

3、络。等电位连接网络的主要任务是消除建筑物上及建筑物内所有设备间危险的电位差并减小建筑物内的磁场强度。通过将建筑物上及建筑物内所有金属部件多重联结从而建立一个三维的网络形的等电位网络而实现。等电位连接线应从地网引出，通过接地干线接至建筑物总等电位接地端子板，再通过接地干线接至楼层等电位接地端子板并于楼层建筑预留的结构钢筋接地端子相连。再从楼层等电位接地端子板通过接地干线与电子信息系统机房内的局部等电位接地端子板或等电位接地网络相连，并与机房内建筑物预留的接地端子相连，形成一个等电位连接的共用接地系统。5.2.1电子信息系统的机房应设等电位连接网络。电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽

4、、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器（SPD）接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。等电位连接网络的结构形式有：S型和M型或两种结构形式的组合（见条文说明中的图1、图2）。5.2.1条电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管（槽）、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地和安全保护接地及浪涌保护器接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。其要求“以最短距离”系指连接导线应最短，过长的连接导线将构成较大的环路面积会增大对防雷空间内LEMP的耦合机率，从而增大LEMP的干扰度。连接导线过长，将增大线路感抗，造成泄放雷电流不畅，从而降低了可靠性。电

5、子信息系统等电位连接网络结构如图2、图3所示：SSsMM mS型星形结构M型网状结构ERP组合1组合2ERP接至共用接地系统的等电位连接基本的等电位连接网接至共用接地系统的等电位连接 ERP图3 电子信息系统等电位连接方法的组合图2 电子信息系统等电位连接的基本方法 ：建筑物的共用接地系统； ： 等电位连接网； ：设备 ERP： 接地基准点； ：等电位连接网与共用接地系统的连接。 1 S型结构一般宜用于电子信息设备相对较少或局部的系统中，如消防、建筑设备监控系统、扩声等系统。当采用S型结构等电位连接网时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点ERP外，均应与共用接地系统的各部件之间有足够的绝

6、缘（大于10kV，1.2/50s）。在这类电子信息系统中的所有信息设施的电缆管线屏蔽层，均必须经该点（ERP）进入该信息系统内。S型等电位连接网只允许单点接地，接地线可就近接至本机房或本楼层的等电位接地端子板，不必设专用接地线引下至总等电位接地端子板。2 对于较大的电子信息系统宜采用M型网形结构如计算机房、通信基站、各种网络系统。当采用M型网形结构的等电位连接网时，该电子信息系统的所有各金属组件，不应与共用接地系统的各组件之间绝缘。M型网形等电位连接网应通过多点组合到共用接地系统中去，并形成Mm型等电位连接网络。而且在电子信息系统的各分项设备（或分组设备）之间敷设有多条线路和电缆，这些分项设备

7、和电缆，可以在Mm型结构中由各个点进入该系统内。3 对于更复杂的电子信息系统，宜采用S型和M型两种结构形式的组合式如图3所示的组合方式。这种等电位连接方法更为方便灵活，接线简便，安全、可靠性高。4 电子信息系统的等电位连接网采用S型还是M型，除考虑系统设备多少和机房面积大小外，还应根据电子信息设备的工作频率来选择等电位连接网络型式及接地型式，从而有效地消除杂讯干扰5.2.2 在直接雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZ0B）区与第一防护区（LPZ1）交界处应设置总等电位接地端子板；每层楼宜设置楼层等电位接地端子板；电子信息系统设备机房应设置局部等电位接地端子板。各接地端子板应设置在便于

8、安装和检查的位置，不得设置在潮湿或有腐蚀性气体及易受机械损伤的地方。等电位接地端子板的连接点应满足机械强度和电气连续性的要求。建筑物内应设总等电位接地端子板，每层竖井内设置楼层等电位接地端子板，各设备机房设置局部等电位接地端子板（见图4建筑物防雷区等电位连接及共用接地系统示意图）。当建筑物采取总等电位连接措施后，各等电位连接网络均与共用接地系统有直通大地的可靠连接，每个电子信息系统的等电位连接网络，不宜再设单独的接地引下线接至总等电位接地端子板，而宜将各个等电位连接网络用接地线引至本楼层或电气竖井内的等电位接地端子板。等电位连接与共用接地系统是内部防雷措施中两种不同而又密切相关的重要措施，其目

9、的都是为了避免在需要防雷的空间内发生生命危险，减小电子信息系统因雷击而损坏或中断正常工作、发生火灾等事故。5.2.3 接地线应从共用接地装置引至总等电位接地端子板，通过接地干线引至楼层等电位接地端子板，由此引至设备机房的局部等电位接地端子板。局部等电位接地端子板应与预留的楼层主钢筋接地端子连接。接地干线宜采用多股铜芯导线或铜带，其截面积不应小于16 mm2。接地干线应在电气竖井内明敷，并应与楼层主钢筋作等电位连接。接地干线，宜采用截面积大于16mm2的铜质导线敷设，在施工中一般宜采用截面积大于35mm2的铜质导线敷设，其目的是使导线阻抗远远小于建筑物结构钢筋阻抗，为楼层、局部等电位接地端子板上

10、可能出现的雷电流提供了一个快速泄放的低阻抗通道。接地系统的接地干线与各楼层等电位接地端子板及各系统设备机房内局部等电位接地端子板之间的连接关系，可参见图4、图5、图6、图7地面图5 电子信息系统机房M型等电位历史凝结网络系统图图4 建筑物防雷区等电位连接及共用接地系统示意图 ：配电箱PE：保护接地线SI：进出电缆金属护套接地MEB：总等电位接地端子板 楼层等电位接地端子板LPZ0 A电视天线卫星天线LPZ0B避雷带有线电视前端箱楼板内钢筋等电位连接利用柱内主筋做引下线预留检测 点利用基础及柱内钢筋做接地装置700mm300mm预留检测 点计算机网络线电话电缆= 通讯电话计算机总配线架2层1层电

11、源PE线楼宇消防监控变配电D1层电源进线水泵水池总等电位接地端子板MEBD2层N层电气竖井接地干线配线架LPZ2LPZ1无线通信 顶层 接地干线电气竖井电气竖井楼层接地端子板 S型等电位连接网络接地线直流地接地线设备保护接地线SPD接地线防静电地板接地线屏蔽设施接地线金属槽等电位连接线 图5 电子信息设备机房S型等电位连接网络示意图电子信息设备单台设备DC本层竖井M型等电位连接网络设备机房示意BAB线槽 图中：A 电气竖井内等电位接地端子板 B 设备机房内等电位接地端子板 C 防静电地板接地线 D 金属线槽等电位连接线 电气竖井接地干线图6 电子信息系统机房M型等电位连接网络系统图防静电地板接

12、地线图7 电子信息系统机房等电位连接系统图计算机柜接地示意图安全保护地计算机柜直流工作接地线接地线接地线屏蔽设施接地线SPD接地线直流工作地接地线设备保护接地线 5.2.4 不同楼层的综合布线系统设备间或不同雷电防护区的配线交接间应设置局部等电位接地端子板。楼层配线柜的接地线应采用绝缘铜导线，截面积不小于16 mm2。每一楼层的配线柜的接地线都应采用截面积不小于16mm2的绝缘铜导线单独接至局部等电位接地端子板。规定连接导体截面积的范围基于如下根据：建筑物防雷设计规范GB50057-94表6.3.4各种连接导体的最小截面积规定，等电位连接带之间和等电位连接带与接地装置之间的连接导体，铜材最小截

13、面积为16mm2；建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T50311-2000表3接地导线选择表中规定，楼层配线设备至大楼总等电位接地端子板的距离30m时，接地导线截面积为616 mm2；距离100m时，接地导线截面积为1650 mm2。考虑到导线本身的电感效应及雷电电磁脉冲在导线上的趋表效应等因素，最后综合起来选用截面积不小于16 mm2的规定。5.2.5防雷接地应与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。此条文为强制性条文。在建筑物电子信息系统防雷设计时必须坚决执行。共用接地系统是由接地装置和等电位连接网络组成。接

14、地装置是由自然接地体和人工接地体组成。采用共用接地系统的目的是达到均压、等电位以减小各种接地设备之间、不同系统之间的电位差。其接地电阻因采取了等电位连接措施，所以按接入设备中要求的最小值确定。没有必要规定共用接地系统的接地电阻要小于1。建筑物外部防雷装置是直接安装在建筑物外部，防雷装置与各种金属物体之间的安全距离不可能得到保证。为防止防雷装置与邻近的金属物体之间出现高电位反击，减小其间的电位差，除了将屋内的金属物体做好等电位连接外，应将各种接地（交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等）共用一组接地装置。上述四种接地的接地引出线可与环形接地体相连，形成等电位连接，但防雷接地在环形接

15、地体上的接地点与其他几种接地的接地点之间的距离宜大于10m。5.2.6接地装置应利用建筑物的自然接地体，当自然接地体的接地电阻达不到要求时必须增加人工接地体。此条文为强制性条文，在建筑物电子信息系统防雷设计时必须坚决执行。5.2.7当设置人工接地体时，人工接地体宜在建筑物四周散水坡外大于1m处埋设成环形接地体，并可作为总等电位连接带使用。当自然接地体达不到接地电阻要求时，应设置人工接地体。人工接地体设置在散水坡1m以外，可以不破坏散水坡保护面，同时也加大了地网包围的有效面积。在建筑外设计成闭合的环形，可以起到均压环的作用，也可以从不同的方位引入地线作等电位连接使用。同时可以作为不同位置进入建筑

16、物线缆的外屏蔽层接地线使用。5.3 屏蔽及布线5.3.1电子信息系统设备机房的屏蔽应符合下列规定：1、电子信息系统设备主机房宜选择在建筑物低层中心部位，其设备应远离外墙结构柱，设置在雷电防护区的高级别区域内。2、金属导体,电缆屏蔽层及金属线槽(架)等进入机房时，应做等电位连接。 3、当电子信息系统设备为非金属外壳，且机房屏蔽未达到设备电磁环境要求时，应设金属屏蔽网或金属屏蔽室。金属屏蔽网、金属屏蔽室应与等电位接地端子板连接。二十世纪以来，人类迎来了信息时代。各种业务工作、市场竞争都依赖于信息。由计算机技术、微电子技术、传输技术等组成的信息系统是信息的主要来源，其发展非常迅速，已广泛进入到各行各

17、业和千家万户。跟踪微电子技术的进展则是雷电电磁脉冲（LEMP）的无孔不入。电子信息系统设备对雷电感应的过电压、过电流的耐受能力却有所降低，于是很少出现或者从来不出现雷灾的行业或地区也频繁遇到雷击灾害。雷电具有高电压、大电流和瞬时性特点。一次中等雷击的电荷量有几十库仑；电流达到几万安培、电压有几十万伏、能量达到百兆焦耳以上。而电子信息设备仅能承受毫焦耳级能量；几十毫安电流、几十伏耐过电压能力。对于集成芯片，0.07GS的磁感应强度就会使它误动作；2.4GS就会使它永久性损坏。这一相比，差别悬殊。因此，有关电子信息系统的现代防雷技术中，尤其是大型信息系统、重要的信息系统，防雷击电磁脉冲的措施中，屏

18、蔽技术是首选的措施。利用各种屏蔽体来阻挡、隔离和衰减施加在电子信息设备上的雷电干扰和能量。屏蔽分成建筑物屏蔽、机房屏蔽、设备屏蔽、线缆屏蔽。屏蔽技术应按雷电防护区的划分进行多级屏蔽。屏蔽的效果首先取决于初级屏蔽对电磁场的衰减程度。钢筋混凝土结构的建筑物，其钢筋结构可充当有效的初级电磁屏蔽体，此屏蔽有助于保护电气和电子设备承受或减少雷电电磁场所引起的干扰侵害。只要钢筋结构在外部和内部，使得电气贯通性符合IEC61024-1 1.3条的要求：“垂直与水平钢筋交叉点约有50%采用焊接或可靠绑扎连接；搭接长度至少为其直径的20倍，并可靠绑扎；各预制混凝土构件与各相邻预制混凝土构件有钢筋体的电气贯通”，

19、就可实现为内部安装的电气、电子设备提供有效的雷电防护。机房屏蔽是雷电防护区（LPZ2）的屏蔽，重要电子设备或中心机房应安置在本区内，其屏蔽效果是雷电流不能导入此空间，也不能穿过此空间。深圳某银行总部的中心机房就是采取六面屏蔽措施：机房四周墙壁用薄钢板焊接屏蔽，机房屋顶和防静电地板下面用铝箔合金制成屏蔽体。广东省电信局规定：程控交换机房应采用六面网格屏蔽，网格应不大于3cm×3cm。屏蔽网每面都应焊接，并与大楼钢筋多点连接。机房的门、穿也要采用金属屏蔽措施。作为屏蔽结构，必须要求按规定的网格尺寸制作，全部网格结点均应焊接。屏蔽网的网格越大，衰减越小；网格孔越小，衰减越大。为了使各防雷区

20、的电磁场得到相应的衰减，屏蔽、等电位连接是两个密不可分的防护措施。对钢筋混凝土结构建筑物，当本建筑物落雷时，其外墙和外围柱子的雷电流密度较大，电磁感应也较强。流经内部导体的冲击电流相对较小，因此建筑物内部中央的电磁场也相对较弱。所以重要的电子设备或电子信息系统设备主机房应设置在建筑物内中心部分才能取得最佳的屏蔽效果。同理各种电气线路的总干线金属线槽也应敷设在建筑物内的中心部位处，在建筑物的外墙应避免装设电气线路和设备。对于原建筑物为高层建筑的情况，电子信息系统设备主机房及附属房间，应尽可能地位于二至四层，其优点有：（1）可减少邻近落雷及外界电磁场的干扰，因为空间位置越高，电磁干扰越强。（2）主

21、机房设置在高层建筑物的下层，有利防火，避免建筑底层起火而自下而上蔓延，危及设在高层的设备的安全。（3）有利于大型和重型设备如UPS电源等的安装和调试。（4）可以减少振动的影响。当建筑物遇到外界振动影响或发生地震时，建筑物上层的振幅远大于低层。至于主机房设置在底层，则不利于机房防潮和防水。这在我国华南部分地区尤为突出。5.3.2线缆屏蔽应符合下列规定：1需要保护的信号线缆，宜采用屏蔽电缆，应在屏蔽层两端及雷电防护区交界处做等电位连接并接地。2 当采用非屏蔽电缆时，应敷设在金属管道内并埋地引入，金属管应电气导通，幷应在雷电防护区交界处做等电位连接幷接地。其埋地长度应符合下列表达式要求，但不应小于1

22、5m。 （5.3.2）式中 -埋地长度（m）；-埋地电缆处的土壤电阻率（m）3当建筑物之间采用屏蔽电缆互联,且电缆屏蔽层能承载可预见的雷电流时，电缆可不敷设在金属管道内。4 光缆的所有金属接头、金属挡潮层、金属加强芯等，应在入户处直接接地。线缆屏蔽能使电气和电子系统内感应的电压和电流减至最小。电源线路、信号线路线缆应采用带有金属屏蔽层的线缆或套入金属管的办法进行敷设。在室外应埋地敷设进入建筑物；在楼内一般采用金属屏蔽槽垂直敷设和水平敷设方式进入机房。信号线缆中的数据、用户电话、控制信号、视频等线缆应分别用金属槽敷设，避免放在一个线槽内相互干扰。线缆的屏蔽层和屏蔽金属槽应在穿过各防雷区交界处接地

23、并作等电位连接，金属线槽应电气连通。5.3.3线缆敷设应符合下列规定：1电子信息系统线缆主干线的金属线槽宜敷设在电气竖井内。2 电子信息系统线缆与其它管线的间距应符合表5.3.3-1的规定。表5.3.3-1 电子信息系统线缆与其它管线的净距间距线缆其它管线电子信息系统线缆最小平行净距（mm）最小交叉净距（mm）防雷引下线1000300保护地线5020给水管15020压缩空气管15020热力管（不包封）500500热力管（包封）300300煤气管30020注：如线缆敷设高度超过6000mm时，与防雷引下线的交叉净距应按下式计算：S0.05H式中：H 交叉处防雷引下线距地面的高度（mm）； S交叉

24、净距（mm）。3 布置电子信息系统信号线缆的路由走向时，应尽量减小由线缆自身形成的感应环路面积。4电子信息系统线缆与电力电缆的间距应符合表5.3.3-2的规定。表5.3.3-2 电子信息系统线缆与电力电缆的净距类别与电子信息系统信号线缆接近状况最小净距（mm）380V电力电缆容量小于2kVA与信号线缆平行敷设130有一方在接地的金属线槽或钢管中70双方都在接地的金属线槽或钢管中10380V电力电缆容量25kVA与信号线缆平行敷设300有一方在接地的金属线槽或钢管中150双方都在接地的金属线槽或钢管中80380V电力电缆容量大于5kVA与信号线缆平行敷设600有一方在接地的金属线槽或钢管中300

25、双方都在接地的金属线槽或钢管中150注：1、当380V电力电缆的容量小于2kVA，双方都在接地的线槽中，即两个不同线槽或在同一线槽中用金属板隔开，且平行长度小于等于10m时，最小间距可以是10mm。2、电话线缆中存在振铃电流时，不宜与计算机网络在同一根双绞线电缆中。5电子信息系统线缆与配电箱、变电室、电梯机房、空调机房之间最小的净距宜符合表5.3.3-3的规定。表5.3.3-3 电子信息系统线缆与电气设备之间的净距名 称最小间距（m）配 电 箱1.00变 电 室2.00电 梯 机 房2.00空 调 机 房2.00电子信息系统所在建筑物遭到直接雷击或击中邻近其它建筑物避雷针并由引下线导入大地时，

26、瞬时间在引下线周围自上而下的产生了一强力的变化磁场，处在这个强力变化磁场作用范围内的电源、信号传输线路或其它金属管道等都因相对地切割了这个强力变化磁场的磁力线，而产生出感应高电压，其电压的大小取决于低压电源线路与信号线路所组成的有效感应环路面积的大小。因此，现代防雷技术的措施中，合理布线是措施之一。合理布线是指电源线缆不能与信号线缆绑扎在一起或同用一个金属槽敷设；二者也不能相距太远。就是说既要避开相互干扰，又要避免它们间构成较大的环路面积。否则环路中雷电感应过电压显著增加，容易造成设备损坏。因此，本规范对电子信息系统线缆与其它管线的净距（表5.3.3-1）、电子信息系统线缆与电力线缆的净距（表

27、5.3.3-2）、电子信息系统线缆与电气设备之间的净距（表5.3.3-3）分别作出规定。5.4.1 电源线路防雷与接地应符合下列规定1、进出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路。当建筑物上空发生云际闪、建筑物邻近地区或建筑物本身落雷时，建筑物内的各个雷电防护区域内，都将充满瞬态的、波前陡峭的、幅度很高的雷电电磁脉冲状的电磁场，这种电磁场可称为由直接雷引发的雷电脉冲感应场。如果进出电子信息系统机房的电源线路是架空敷设的，那末，这种感应场将通过电磁耦合的方法作用于架空的电源线路，此线路上将产生感应电压UM。UM的大小与雷电流通路和电源线路之间的耦合度M及雷电流的陡度di/dt成正比，即UM=

28、M（di/dt）。设M=1H，IL在2s内上升到100KA，则UM=（1×106×100×103）/（2×106）=50KV。此感应电压亦呈脉冲状，并且立即出现在电子信息设备的电源输入端口，对电子设备将造成严重威胁。所以进、出电子信息系统设备机房的电源线路不宜架空，宜采用带金属屏蔽层的线缆或穿金属管敷设。2、电子信息系统设备采用TN交流配电系统时，配电线路和分支线路必须采用TN-S系统的接地方式。在我国，由于历史的原因，在不同的地区和部门，普遍地采用着TN或TT配电系统。TN系统中，又分为TN-S、TN-C-S、TN-C配电系统。用这些拉丁字母来表示在各

29、系统中的意义如下：T表示“接地”；N表示“中性线”或“零线”；S表示“分开”；C表示“合并”；TN表示“接零保护”；TT表示“接地保护”。如此一来，各种配电系统的意义就清楚了。TN-S配电系统：即三相五线制（单相三线制）配电方式。在这种配电方式的整个系统（包括分支线路）中，具有单独的中线（N）和保护接地线（PE），即在整个系统中中线与保护接地线始终是分开的，图例如本规范图5.4.1-1或图5.1.3（1）所示。TN-C配电系统：在这种系统中，其中性线和保护接地线的功能合并在一条单独的导线上，形成所谓的三相四线制系统，如图5.1.3（3）所示。图5.1.3（30TN-C配电系统（在整个系统中，N

30、和PE合并在一起）TN-C-S配电系统：在这种系统的某一部分中，其中性线N和保护接地线PE合并在一起连在一条单独的导线上，形成局部的三相五线制配电系统，如图5.1.3（2）所示。图5.1.3（2） TN-C-S配电系统（在系统的某一部分中，N和PE合并在一起）TT配电系统：（又称接地保护系统）：它是具有一个直接接地点的配电系统，电气装置的外露导电零部件与接地电极连接，该接地电极与配电系统的接地电阻无电气连接。如图5.1.3（4）所示。如图所示，N线和PE线的接地装置是分开的。若一旦N线有LEMP侵入，N与PE间将出现很高的电位差，易造成地电位反击。图5.1.3（5）TT配电系统（具有一个直接接

31、地点，N与PE无电气连接）我们从三种TN配电系统的比较中可以看出：1）TN-C配电系统，由于N和PE合并在一起（当三相电源的各相负责不平衡时，IN =iL1+iL2+iL30L4N）, IN将在中性线线路阻抗及中性线接地装置的接地电阻上产生电压降UN，UN正比于IN，所以中性线上的电位将随IN的变化而浮动，形成三相电源各相电位的不稳定，从而导致电子信息系统设备交流输入电压的不稳定；同时，各种低频干扰、噪声等都会随之而入，影响设备供电电源的纯净性，使电源质量劣化，最终造成信息设备难以正常、稳定地工作。2）TN-C-S配电系统，基本上和TN-C配电系统相仿。但它在系统的某一部分中N线和PE线合并在

32、一起连在一条单独的导线上，形成局部的三相五线制配电系统。若电子信息系统设备电源输入取自该部分，电源质量比TN-C配电系统能得到改善，这是由于N和PE已被分开，PE线始终与等电位接地系统连接，共用接地系统又和等电位接地系统连接，而且PE线不像N线那样有交流电流流动，所以PE线上处处的电位可以视为相等。电子信息系统设备机房的屏蔽接地、防静电接地、安全保护接地及SPD的接地端等均连接在局部等电位连接带上，并通过接地干线与共用接地系统相连，各种电磁干扰，经SPD分流的LEMP等等有害成分均可通过PE线直接引入大地；另一方面，由于共用接地系统的作用，消除了地电位反击的可能性。若电子信息系统设备电源输入不

33、是取自TN-C-S配电系统的局部三相五线制配电系统，而是取自该系统中的另一部分分配系统，那么情况就变得和TN-C配电系统一样，系统中UN将随IN浮动，低频干扰、噪声增大，设备输入电压不稳等现象都会出现。（3）TN-S配电系统：这是TN配电系统中最完善、最理想、功能最好、最值得推广的一种配电系统，即三相五线制配电系统。虽然这种配电系统在投资用料上比其它型式的配电系统多使用了一根导线，但它达到了使N线和PE线分开的目的，PE线上没有交流电流流过，在整个防雷工程的等电位连接接地系统中，它处处与等电位连接接地系统保持牢固的连接，所以PE线上处处电位相等。电子信息系统设备机房的各种接地，包括屏蔽设施的接

34、地、防静电地板接地、用电设备的安全保护接地、以及各种SPD接地端的接地等等都连接到了局部等电位接地连接带上，局部等电位接地连接带通过接地干线与共用接地系统相连，使各种电磁干扰、经SPD分流的LEMP等等有害成分通过PE线及等电位接地连接带经接地线引汇入大地；由于N线与PE线分开，配电系统中发生故障出现的电气问题，也不可能影响到PE线始终保持的地电位的稳定性；另一方面由于防雷接地、设备的安全保护地、屏蔽设施的接地、防静电接地及交流工作地等各种接地都连接在同一个共用接地系统上，从而消除了各种接地当中任意两种接地之间可能产生的反击问题。综上所述，这就是为什么“采用TN交流配电系统时，必须采用TN-S

35、系统接地方式”的缘故。3、配电线路设备的耐冲击过电压额定值应符合表5.4.1-1规定。电子信息系统设备配电线路浪涌保护器安装位置及电子信息系统电源设备分类示意图如图5.4.1-1和图5.4.1-2所示。配电线路设备的耐击过电压额定值如图5.4.1-1及表5.4.1-1所示。从电力变压器低压侧开始至信息系统设备机房用电设备的整个配电线路（包括分支线路）上，总配电箱处的设备、分配电箱处的设备、信息系统机房用电设备配电箱等，它们的绝缘强度或耐冲击过电压强度是逐级降低的，其数值是由配电线路设备的生产厂家根据实际工作的需要设计生产的。各级配电设备的绝缘强度或耐冲击过电压必须分别达到各该级的要求数值，才符

36、合配电线路安全性的要求。这些设备的绝缘强度，在生产厂家出厂前，都是一一通过实际检测检验的，可以勿须担忧。了解耐冲击过电压的类别及额定值，目的是应能正确选择各类配电线路设备处需要安装什么性能、规格的电源SPD，才能取得良好防雷效果。图5.4.1-2举例说明了各类配电线路设备处具体的电源设备分类：1）属IV类的电源设备主要有：有载分接开关控制器，如空气断路器、接触器；2）属类的电源设备主要有：备用的发电机及其控制器、市电和发电机电源切换装置，经切换装置后的配电箱；3）属II类的电源设备主要有整流装置或不间断电源（UPS）、或交流稳压器；4）属I类的电源设备主要有：将整流后传送来的直流电源进行分配的

37、直流配电柜、将UPS或稳压器传送来的交流电源进行分配的交流配电箱等，这些设备的抗电强度都在1.5KV以上。另外，对于一些特殊需要保护的电子信息设备，其抗电强度更低，仅为0.5KV，所以I类设备当中实际分为两种层次，即抗电强度分别为1.5KV和0.5KV两种。图5.4.1-2的电源设备分类仅仅作为一种例子来说明，实际上，各种各样的电子信息系统所使用的电源设备不尽相同，其内容系由具体的信息系统工程而定。4、在直击雷非防护区（LPZOA）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处应安装通过I级分类试验的开关型浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护；第一防护区之后的各分区（含LPZ

38、1区）交界处应安装限压型浪涌保护器。使用直流电源的信息设备，视其工作电压要求，宜安装适配的直流电源浪涌保护器。电源线路安装多级SPD防护，主要目的是达到分级泄流；避免单级防护的SPD随过大的雷击电流出现损坏概率高及产生高残压，不能实现有效保护的目的。通过安装多级SPD，并合理地达到级间的能量配合，使之实现逐级泄能，这样，不仅能达到有效的保护，同时还能保证SPD有较长的使用寿命，并且使设备电源输入端口上受到的残压低于它的耐雷电冲击过电压，确保信息设备的防雷安全。5、浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜大于0.5m。当电压开关型浪涌保护至限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之

39、间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能。要求浪涌保护器连接导线应平直、其长度不宜大于0.5m，主要是为了减小连接导线上的压降，从而降低被保护设备电源输入端口上受到的残压。因为连接导线的阻抗（主要是感抗）与导线长度成正比，所以其上的电压降亦随导线长度增长而增加。由于被保护设备电源输入端上受到的残压为导线上的压降UL与SPD的残压Ures之和，所以实际的残压Ures=UL+Ures也随导线长度的增长而增加。为了提高SPD保护的可靠性及安全性，所以要求连接导线平

40、直，其长度不大于0.5m。要求开关型SPD1至限压型SPD2之间的线路长度大于10m和限压型SPD2至限压型SPD3之间的线路长度大于5m的规定，其主要目的是须要解决当雷电高电压脉冲沿电源线路侵入时，应确保各级SPD都能分级启动导通泄流，避免多级SPD当中出现某一级SPD不启动导通泄流的盲点。根据ITU、K20和IEC61312-3等规范的规定，两级SPD之间，必须有一定的线路长度（即一定的感抗或加装退耦装置）来达到避免盲点的要求，规范同时规定，末级电源SPD的保护电压水平必须低于被保护设备对浪涌电压的耐受能力。关于多级电源SPD之间的能量配合问题，在此以开关型SPD和限压型SPD之间的能量配

41、合为例说明如下：开关型SPD1的放电气隙的引燃电压USG取决于限压型SPD2两端的残压（Ures）及退耦元件两端（含连接导线）的动态电压降（UDE）之和，即USG=Ures+UDE一旦USG的值超过放电气隙动态放电电压时，SPD1就引燃导通，泄放雷电流，此时便实现了能量配合。后续防雷区交界处的SPD之间的线路长度只要符合规定要求或加装了退耦装置，就能保证从末级到第一级逐级都能可靠启动导通泄流，确保多级电源SPD不出现盲点，达到最佳的能量配合效果。各级电源SPD能量配合的最终目的，是将总的威胁设备安全的浪涌电压、电流值降低到被保护设备能耐受的安全范围内；而各级电源SPD泄放的浪涌电流不超过其自身

42、的标称放电电流。7、用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符合表5.4.1-2规定。SPD的标称放电电流并不是说选择得愈高愈好，若选得太高，这无疑是一种资源浪费，同时也增大了用户的工程费用。但也不能选得太低，不然，对设备起不到保护作用。在选择供电线路SPD的标称放电流参数时，应选得科学、合理。SPD标称放电电流值应根据雷电威胁的强度和出现的概率来定。IEC61312雷电电磁脉冲防护将第I级防护的雷电电流威胁值定为200KA，波形为10/350s。超过该值的概率约为1%，就是说，99%的雷电闪击都包括了。本规范以国际标准规定的第I级防护的雷电威胁值200kA作为制定供电线路SPD标称放电电

43、流的依据，于是，本规范建议的供电线路SPD标称放电电流的参数值如下：IEC61312-1：1995雷电流分配的有关条文中，已假定：全部雷电流i的50%流入LPS的接地装置，i的另一个50%分配于进入建筑物的各种设施，并假定进入建筑物的金属设施，只是变压器低压侧的三相五相制供电线路为TN-S接地方式。若第I级防护雷电威胁值规定为200kA，10/350s，则在供电线路中，每线荷载的雷电流为ImIs/n(I/2)/n(200/2)/520kA。对于LPZ0与LPZ1交界处的第1级防护所使用的标称放电电流波形问题，目前国际国内都有不同意见，争论较大。对此问题，我们对国内、外22个厂家的24个型号的产

44、品作了详细的调查研究，其中作为第一级防护的器件，基本上都规定了10/350s和8/20s两种波形的参数值。故此，本标准不作只使用一种波形的规定，宜兼顾各种不同意见，所以推荐等同使用两种波形的参数，不作强制性规定，仅仅作为不同波形条件下的推荐参数而已。当用8/20s波形时，每一线路荷载的雷电流值，如下面推算：计算单位能量的公式是：W/R（1/2）×（1/0.7）×I2×T2 （J/） （来源于IEC61312）式中：W/R为单位能量；I为雷电威胁值，单位为kA；T2为雷电波的半值时间，单位为s在单位能量相同的条件下，则有I2（20）×T2（20）I2（35

45、0）×T2（350）将上面公式整理得到：I（20）I（350）×T2（350）/T2（20）1/2则：I（20）20kA×350/201/283.7kA100 kA第二级标称放电电流的计算：按照SPD能量配合原理，通过选择SPD2使i2降到合理的值（可接受的值），应考虑到两个SPD之间的阻抗进行较好的协调配合（供电线路一般选用电感器作为两个SPD之间的退耦元件）。一般情况下，当两个SPD之间的线路长度大于10m时，就不需要安装实体的电感器，而由传输线导体自身的电感来代替。导体自身电感量以最低为每米1H计，10m长导体的电感量为10H。第二级被保护设备的耐冲击电压由

46、图5.4.1-1查得为UP4kV，在SPD2未导通前，电感两端的压降即为第二级被保护设备的耐冲击电压，即UPUL4kV。电感压降的公式为：ULL×（di2/dt2）式中：i2为流过SPD2的雷电电流，即SPD2承受的标称放电电流。t2为对应的雷电流波头时间。将电感压降公式整理得：i2UL（T2/L）4×103（20×106）/（10×106）8KA从安全和可靠角度考虑，应增大SPD2的耐雷电冲击电流的裕度，若系数取5，即SPD2的标称放电电流应不小于40kA。第三级SPD标称放电电流按确定第二级标称放电电流计算的方法确定为不小于20kA。残压比一般在3-

47、3.5之间，对于380V的工作电压，SPD2的导通电压约为900V，于是SPD2的残压低于2700V3150V之间，小于第二级被保护设备的耐冲击电压值，这样，便取得了良好的能量配合。根据以上所述，本规范建议的SPD的标称放电电流推荐值分别是：用作第1级（B级）*防护的SPD，标称放电电流20kA，波形为10/350s；如波形为8/20s时，SPD的标称放电电流值宜取80kA。用作第2级（C级）*防护的SPD，标称放电电流值40kA，波形为8/20s用作第3级（D级）*防护的SPD，标称放电电流值20kA，波形为8/20s。鉴于以上所述，我们认为本规范制定的SPD的标称放电电流值是具有科学性、合

48、理性的。电源SPD选型与指标分析：1、 关于电源SPD1（B级）选型按照GB5005794 2000年版、GB50343-2004都规定低压配电的34级防护，作为第一级应安装在供电系统总配电室的变压器低压侧，也就是LPZOB与LPZZ1区交界处，该处有可能遭直击雷侵袭或是强大的电磁脉冲侵入，应按10/350µs波形计算其能量。防雷界对这个问题有学术争论，预计2005年6月可定稿发布的IEC62305-4有如下阐述“建筑物内的电气和电子设备的附录A中把高压电缆（带有金属屏蔽层或穿金属保护）的穿越视作将LPZZO区延伸进建筑物内部，此时从变压器低压侧供至楼内的线路仍是从LPZZO区至LP

49、Z1区的穿越。”但此时SPD是按一类还是按二类测试波形选择，62305中未作明确规定。近几年的变压器供电据了解多采用封闭金属小屋安装变压器，高层建筑多在地下室总配电室。安装变压器从安全角度，从62305的规范要求在变压器低压侧选择一类试验的SPD为好。一类试验的SPD为开关型电涌保护器，以进口产品为主（近两年国内也有生产）国家在北京、上海各投入一千万元建设实验室是有其科学依据的。GB50343规定了用8/20µs测试的SPD要求通流量为开关型的4倍，国家SPD生产厂家纷纷采纳，但这里要指出的是限压型SPD以80KA通流量作为标准，生产上要采用4片通流量为20KA的MOV芯片并联使用，

50、作为讨论其MOV芯片的一致性能否保证，值得商榷。一级分类试验的SPD1其主要参数在工程中如何选用：按照IEC603645534的要求建筑物入户处第一级SPD的保护电平Up不应大于2.5KV，不管哪种保护模式，雷击冲击电流Iimp（10/350µs）当无法确定时不应小于12.5KA。若采用“N-PE”方式（又称“31”方式，即3相>NN>PE），对三相系统而言，则N与PE间的SPD的Iimp应乘以4（即50KA）。SPD1若安装在某建筑物总配电室，笔者认为用三片开关型电涌保护模就能满足系统的要求。我国现行的供电方式即使整个供电系统采用TN-S方式，而在总配电室N与PE是一个

51、接地点，如此在配电机房总配电柜安装三片开关型SPD就能起到作用。N到地之间可以不加。此建议要以现场勘察变压器的位置确定。SPD1选择的建议参数如下：1、 最大持续运行电压：Uc440V2、 最大放电电流：Iimp35KA（50KA）3、 保护电平：Up1.5KV（规范2.5KV）4、 响应时间：tA100ns2、 关于第二级（C级）SPD2选型从近几年工程实施的情况以及雷电电磁脉冲对电源系统的损毁情况看，第二级电源电涌保护器应是应用最广泛的一个产品，雷电电磁脉冲能对LPZ1区电源线入侵产生20KA以上的雷电流情况不多，因此第二级SPD作为限压型电涌保护器额定通流量In定位20KA。现将第二级S

52、PD2建议技术参数选择如下：1、 最大持续运行电压 Uc=260V（320V）2、 额定放电电流（8/20µs）In20KA3、 最大放电电流（8/20µs）Imax404、 保护电平（）Up1.5KV5、 响应时间：tA25ns关于第二级SPD选型的研讨：本级SPD选择时有两个参数值得推敲，一是Uc二是Up第二级SPD有关产品给出的参数为260V、275V、255V等等，按规范的要求Uc1.15Uo（Uo为额定电压，我国供电方式为220V）一般情况下Uc选择255V应该说是可以的，但是我国的电网不稳定性也是普遍存在的。Uc的选取直接关系到SPD的工作稳定性问题，Uc选取值

53、高则SPD的MOV起动电压也高，则SPD的灵敏度下降，Uc选取值低则SPD的MOV起动电压也低，则SPD的灵敏度也高，但SPD的稳定性无疑要下降。综合分析，针对本地区的雷电活动的特点，本文认为稳定性要作为一个重要因素来考虑。前几年在防雷工程的实施中选取Uc1.15Uo(TN-S系统)应该说问题不大。（进口器件的稳定性要好一点），另外我国电网波动较大，特别是农村地区更大，对于起动电压较低产品有可能时常动作，可加速MOV的老化。在此介绍GB5005794 2000年版对电源SPD三级指标的选取。(主要是SPD的指标放电电流In).1、 对SPD1规范第6.4.7条In不应小于15KA（10/350

54、µs波形）2、 对SPD2规范第6.4.9条In不应小于5KA（8/20µs波形）3、 对SPD3规范第6.4.8条In不应小于3KA（8/20µs波形）以德国菲尼克斯产品VAL-MS-230 VAL-MS-320为例的对比：取三个样品VAL-MS-230VAL-MS-320漏电流3.4µA、3.4µA、3.4µA2.9µA、6.6µA、4.9µAU1ma441V、418V、432V523V、504V、513V关于第三级电源SPD的选型：本级SPD一般安装于重要设备的前端，所谓细保护，其技术指标一般选取最

55、大持续运行电压Uc255Vv，标称放电电流（8/20µs）In L>N 3KA N>PE 5KA 电压保护级别Up L>N1.25KV L>PE1.5KV 响应时间 tA25ns关于电源SPD能量配合问题，防雷界也有不同的观点和意见，我们还是依据规范当SPD1与SPD2距离大于10米时可用分布电感作为退耦电感，当SPD2与SPD3距离大于5米时也可用分布电感作为退耦电感。防雷界有关专家提出的研讨意见也可以试验，该意见就为电源线分布电感每米1.5µh左右，且布线情况千变万化，在现场施工中很难保证各级SPD间的电感量达到实际要求，因此各级SPD响应时间配合就得不到保证，很可能出现两级同时甚至后级先的情况，这是引起SPD失效的重要原因之一。比较有效的做法是：不论距离大小均在B级后面安装退耦电感器，利用电感对瞬态过电压的反射和延时作用，延缓C级SPD的起动时间，让大部分能量被B级泄放掉，以减小进入室内的过电压。同时也减小了室内的电磁干扰。在实践中退耦器的安装位置应紧靠B级SPD，电源线应尽量绞合在一起并做好屏蔽。附.1采用多级保护的理论依据是通流量最大的前级也就是B级首先动作，紧跟着C级和D级依次等通，从而达到逐级泄放能量，分区防护的目的。我们知道各级间的响应时