QX3气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范文档格式.docx
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雷电直接击在建筑物、大地、防雷装置或其它物体上，产生电效应、热效应和机械力。
3.3
雷电感应lightninginduction雷击放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花。
3.4
静电感应Electrostaticinduction由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电迅速中和，在这些导体上的感应电荷得到释放，如不就近泄入地中就会产生很高的电位。
3.5
电磁感应Electromagneticinduction由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。
3.6
雷电波侵入lightningSurgeonincomingServices由于雷击对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些线侵入屋内，危及人身安全或损坏备。
3.7
防雷装置lightningprotectionsystem,LPS．
由接闪器、引下线、接地装置、由涌保护器及其它连接导体组成的防雷设施的总合。
3.8
外部防雷装置Externallightningprotectionsystem
由接闪器、引下线和接地装置组成，主要用以防护直击雷的防雷装置。
3.9
内部防雷装置Latemallightningprotectionsystem
除外部防雷装置外，所有其它附加设施均为内部防雷装置，主要用来减小和防护雷电流在需防护间内所产生的电磁效应。
3.10
雷电防护区IJghtningprotectionzone，LPZ
根据被保护设备所在位置、所能耐受的电磁场强度及要求相应采取的防护措施而划分的防护区。
3.11
雷击电磁脉冲IJghtningelectromagneticimpulse，LEMP作为干扰源的直接雷击和附近雷击所引起的电磁效应。
绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷过电压或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。
3.12电磁兼容性Electromagneticcompatibility，EMC设备或系统具有在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
3.13
电涌保护器Surgeprotectivedevice，SPD具有非线性特点的，用以限制瞬态过电压和引导电涌电流的一种防护器具。
3.14
电压开关型SPDVoltageswitchingtypeSPD
开关型SPD在无电涌出现时呈高阻值；
当电涌出现且冲击电压达到一定值（点火电压）时，其电阻然下降变为低值。
通常采用放电间隙、充气放电管、闸流管和三端双向可控硅元件做为开关型SPD组件。
3.15电压限制型SPDVoltagelimitngtypeSPD
箝压型SPD在无电涌出现时呈高阻值，随着电涌电流和冲击电压的增加，其电阻跟着连续变小。
通常采用压敏电阻，抑制二极管做为箝压型SPD的组件。
3.16
混合型SPDCombinationtypeSPD由开关型和箝压型组件组合而成，可以显示为电压开关型或电压限制型或这二者均有的特性，这决定于所加电压的特性。
3.17
电磁屏蔽Electromagneticshielding用金属材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽。
3.18
等电位连接eΩuipotentialbonding将分开的设备各导电部分用等电位连接带、等电位连接导体或SPD连接起来以减少设备之间或设备与其它金属体之间的电位差。
这些等电位连接导体可组成等电位连接网络。
3.19
等电位连接网络Bondingnetwork由一个系统的诸外露导电部分做等电位连接的导体所组成的网络。
3.20
共用接地系统Commonearthingsystem将防雷装置（LPS），建筑物主要金属构件、低压配电保护线（PE线）、设备保护接地、屏蔽体接地、防静电接地和信息设备逻辑地等相互连接到一个或多个导通的接地装置的金属装置。
3.21
接地基准点Farthingreferencepoint，ERP共用接地系统与一系统的等电位连接网络之间唯一的那一连接点。
3.22
单位能量Specificenergy一闪击时间内雷电流平方对时间的积分。
它代表雷电流在一单位电阻上所产生的能量。
3.23
等电位连接带Bondingbar将金属装置、外来导电物、电力线路、通信线路及其他电缆连于其上以能与防雷装置做等电位连接的金属带。
3.24
等电位连接导体Bondingconductor将分开的装置诸部分互相连接以使它们之间电位相等的导体。
4
防护原则4.1
在进行防雷设计时，应认真调查地理、地质、气象、环境等条件和雷电活动规律并根据信息系统的性能特点等因素，进行全面规划，综合防治。
4.2
信息系统的雷击电磁脉冲防护，宜采用雷击风险评估方法，考虑环境因素，系统设备的重要性以及发生雷击灾害后果的严重程度，将信息系统雷击电磁脉冲的防护分为四级，分别采用相应的防护措施。
雷击风险评估方法见附录A。
4.3
信息系统所在建（构）筑物均应按GB50057要求安装外部防雷装置。
当一个信息系统设在不需要防直击雷的建筑物内时，即按GB50057规定不属于任一类防雷建筑物时，如需防雷击电磁脉冲时，该建筑物宜按GB50057规定的第三类防雷建筑物采取防直击雷措施。
4.4
信息系统雷击电磁脉冲的防护技术应采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接（含共用接地）、合理布线、过电压和过电流电涌防护等措施进行综合防护。
4.5
防雷装置应符合国务院气象主管机构规定的使用要求。
5
雷电防护区的划分5.1
雷电防护区划分的原则按电磁兼容的原理把信息系统所在建筑物或构筑物按需要保护的空间由外到内分为不同的雷电防护区（LPZ），以确定各LPZ空间的雷击电磁脉冲的强度可采取相应的防护措施。
5.2
雷电防护区（LPZ）可分为：
——直击雷非防护区（LPZOA）：
本区内的各类物体完全暴露在外部防雷装置的保护范围之外，都可能遭到直接雷击；
本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属完全暴露的不设防区。
——直击雷防护区（LPZOB）：
本区内的各类物体处在外部防雷装置保护范围之内，应不可能遭到大于所选滚球半径的雷电流直接雷击；
但本区内电磁场未得到任何屏蔽衰减，属充分暴露的直击雷防护区。
——第一屏蔽防护区（LPX1）：
本区内的各类物体不可能遭受直接雷击，流经各类导体的雷电流已经分流，比LPZOB区进一步减小：
且由于建筑物的屏蔽措施，本区内的电磁场强度也已得到了初步的衰减。
——第二屏蔽防护区（LPX2）：
为进一步减小所导引的电流或电磁场而增设的后续防护区。
——第三屏蔽防护区（LPX3）：
需要进一步减小雷击电磁脉冲，以保护敏感度水平高的设备的后续防护区。
5.3
将一座内置信系统的建（构）筑物划分为几个雷电防护区的示意图1。
表示在不同雷电防护区界面上的等电位连接带
……表示按滚球法计算LPS接闪器的保护范围
表示起屏蔽作用的建筑物外墙，房间或其它屏蔽体和
天线
LPS外总防雷装置
交流配电屏（室）图1
雷电防护区划分和做符合要求的等电位连接地示例6
电位连接和共用接地6.1
将分开的导电装置用等电位连接导体或电涌保护器连接，以减少信息系统设备所在建筑物金属构发备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。
利用钢筋混凝土结构的建筑物内所有金属构件的庄接建立一个三维的连接网络是实现等电位连接的最佳选择。
为方便等电位连接施工，应在一些合地方预埋等电位连结预留件。
方法如图2所示。
图2
对一内置信息系统的建筑物划分雷电防护区，进行屏蔽、等电位连接和接地示例6.2
进入信息系统所在建筑物的各类水管、采暖和空调管道等金属管道和电缆的金属外层在进入建筑匦做等电位连接，燃气管道入户后应在法兰盘连接处插入一块绝缘板，并在绝缘板两端用开关型SPD后，户内金属管道可参加等电位连接，并与建筑物组合在一起的大尺寸金属件连接在一起，按GB50054的要求做总等电位连接，之后接向总等电位连接带，可靠连通接地。
6.3
当电源采用TN系统时，从建筑物内总配电盘开始引进的配电线路和分支线路必须采用TN-S系如已采用TN-C系统供电，中性线（N）与保护线（PE）除在变压器处可以共同接地外，入户后应格分开，可通过加装SPD将TN-C系统改造为TN-C-S系统。
6.4
在建筑物入户处，即LPZ0与LPZ1区交界处进行总等电位连接后，在后续的雷电防护区交界处应按总等电位连接的方法进行局部等电位连接，连接主体应包含信息系统设备本身（含外露可导电部分）、PE线、信号线缆和防静电金属地板等。
6.5
在设有信息系统设备的室内应敷设等电位连接带，机柜、电气和电子设备的外壳和机架、计算机直流地（逻辑地）、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、交流地和对供电系统的相线、中性线进行电涌保护的SPD接地端等均应以最短距离就近与这个等电位连接带直接连接。
连接的基本方法应采用网型
（M）结构或星型（S）结构。
网型结构的环型等电位连接带应每隔5m经建筑物墙内钢筋、金属立面与接地系统连结。
其原则构成如图3中所示。
入户处，即LPZ0与LPZ1区交界处进行总等电位连接后，在后续的雷电防护区交界处应按总等电位连接的方法进行局部等电位连接，连接主体应包含信息系统设备本身（含外露可导电部分）、PE线、信号线缆和防静电金属地板等。
在设有信息系统设备的室内应敷设等电位连接带，机柜、电气和电子设备
的外壳和机架、计算机直流地（逻辑地）、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、交
流地和对供电系统的相线、中性线进行电涌保护的SPD接地端等均应以最短的距
离就近与这个等电位连接带直接连接。
（M）结构
或星型（S）结构。
网型结构的环型等电位连接带应每隔5m经建筑物墙内钢筋、
金属立面与接地系统连结。
图3
接地、等电位连接和共用接地系统的构成a——防雷装置的接闪器以及可能是建筑物空间屏蔽的—部分（如金属屋顶）；
b——防雷装置的引下线以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分（如金属立面、
墙内钢筋）；
c——防雷装置的接地装置（接地体网络、共用接地体网络）以及可能是建筑
物空间屏蔽的一部分（基础内钢筋和基础接地体）；
d——内部导电物体，在建筑物内及其上的金属装置（不包括电气装置），如
电梯轨道，吊车，金属地面，金属框架，各种服务性设施的金属管道，金
属电缆桥架，地面、墙和天花板的钢筋；
e——（局部）信息系统的金属组件，如箱体、壳体、机架；
f——代表局部等电位连接带（单点连接）的接地基准点（ERP）；
g——（局部）信息系统的网形等电位连接结构；
h——（局部）信息系统的星形等电位连接结构；
i——固定安装的I级设备（引入PE线）和Ⅱ级设备（不引入PE线）；
等电位连接带：
k——主要供电力线路的、供电力设备等电位连接用的总接地端（总接地带、
总接地母线、总等电位连接带）。
也可用作共用等电位连接带；
l——主要供信息线路和电缆用的、供信息设备等电位连接用的等电位连接
带（环形等电位连接带、水平等电位连接导体，在特定情况下：
采用金属
板）。
也可用作共用等电位连接带。
用接地线多次接到接地系统上做等
电位连接（典型值为每隔5m连一次）；
m——局部等电位连接带：
1-等电位连接导体，2-接地导体，3-服务性设施
的金属管道，4-信息线路或电缆，5-电力线路或电缆；
*——进入LPZ1区处，用于外来服务性设施的等电位连接（管道、电力和通信
线路或电缆）。
与采用S型等电位连接网络时，信息系统的所有金属组件除在接地基准点，
即ERP处连接外，均用接地系统的各组件有足够的绝缘（大于10kV,1.2/50μs）。
当采用M型等电位连接网络时，信息系统的所有金属组件不应与共用接地系统
绝缘，可以通过多点连接组合到共用接地系统中。
在复杂信息系统中，可以将
S和M组合在一起。
实现等电位连接的导体，其材料与最小截面要求见表1，铜或镀锌钢质等电
位连接带的最小截面应不小于5mm2。
6.8
宜利用建筑物的基础钢筋她网作为共用接地系统。
如建筑物没有翟甭蝴
筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。
接地体的冲
击接地电阻不宜大于4Ω。
6.9
原则上应在各雷电防护区界面处做等电位连接，但由于工艺要求或其他
原因，被保护设备的安装位置不会正好设在界面处而是设在其附近，在这种
情况下，当线路能承受可能发生的电涌电压时，电涌保护器可安装在被保护
设备处，而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先于界面处做一次等电位连接。
表l
连接等电位连接带或将其连接到接地设备的导体的最小截面
截面部位
材料
不同部位
总等电位连接处（LPZOB与LPX1交界处）
局部等电位连接（LPZ1与LPZ2交界处及以下交界处）
铜材
16mm2
6mm2
铝材
25mm2
10mm2
钢材
50mm2
7
屏蔽措施和线缆敷设7.1
屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。
为减少感应效应宜采取以下措施：
外部
屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽。
这些措施宜联合使用。
为改进电磁环境，所有与建筑物组合在一起的3v尺寸金属件都应等电位连接
在一起，并与防雷装置相连。
如屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋
和金属门窗框架。
例子见图2。
在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端并宜在雷电
防护区交界处做等电位连接。
当信息系统要求只在一端做等电位连接时，可将
屏蔽电缆穿金属管引入，金属管在一端做等电位连接。
在分开的各建筑物之间的电缆应敷设在金属管道内，如敷设在金属管、金属
格栅或钢筋成格栅疆的混凝土管道内，这些金属物从一端到另一端应是导电贯
通的，并连到各分开的建筑物的等电位连接曩上。
电缆屏蔽层应连到这些带上。
当电缆屏蔽层能荷载可预见的雷电流时，该电缆可不敷设在金属管道内。
7.2
实践中建筑物或房间的大空间屏蔽是由金属支撑物、金属框架或钢筋混
凝土的钢筋这些自然构件组成的。
这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽。
穿入
这类屏蔽的导电金属物应就近与其做等电位连接。
当对屏蔽效率未做试验和理论研究时，磁场强度的衰减应按下列方法计算。
a）在雷闪击于格栅形大空间屏蔽以外附近的情况下（见图4），当无屏蔽
时所产生的无衰减磁场强度Ho，相当于处在LPZ0区内的磁场强度，应按
（1）
计算：
Ho=io/（2.π.S）………………………………………………
（1）式中io——雷电流（A），按本规范附录B（标准的附录）的表Bl和表B2选取；
Sa——雷击点与屏蔽空间之间的平均距离，m。
Ho——LPZ0区磁场强度，A/m。
当有屏蔽时，即在格栅形大空间屏蔽内，此空间看作是LPZ1区，磁场强度从
Ho减为H1，其值应按
（2）计算
H1=Ho/10SF/20……………………………………………
（2）式中SF——屏蔽系数（dB），按表2的公式计算。
表2的计算值仅对在LPZ1区内距屏蔽层有一安全距离dS/1的安全空间Vs内才有
效（见图5），ds应按（3）计算：
dS/1=w.SF/10…………………………………………………（3）式中w——格栅形屏蔽的网格宽，m。
b）在雷闪直接击在格栅形大空间屏蔽上的情况下，其内部LPZl区内Vs空间
内某点的磁场强度H1应按（4）计算
H1=kH·
jo·
w/（dw·
式中dr——被考虑的点距LPZl区屏蔽顶的最短距离m；
dw——被考虑的点距LPZ1区屏蔽壁的最短距离m；
kH——形状系数（1/
），取KH=0.01（1/
）；
w——LPZ1区格栅形屏蔽的网格宽（m）。
式（4）的计算值仅对距屏蔽有一安全距离ds/2的空间Vs内有效，ds/2应符
合（5）的要求：
Ds/2=w
……………………………………………（5）信息设备应仅安装在Vs空间内。
此时可不将紧靠格栅的特强磁场强度当作对
信息设备的干扰源。
c）流过包围LPZ2区及以上区的格栅形屏蔽的分雷电流将不会有实质性的影
响作用，处在LPZn区内的磁场强度Hn减至LPZn+1区内的Hn+1可近似地按（6）计算：
Hn+1=Hn/10SF/20
…………………………………（6）式（6）适用于LPZn+1区内距其屏蔽有一安全距离ds/1的空间Vs。
ds/1应按式
（3）计算。
图4
一个邻近雷击下的环境情况
表2
格栅形大空间屏蔽的屏蔽系数
材料
SF（dB）
25kHz1
1MHz2
铜/铝
20·
1g（8.5/w）
钢3）
0·
1g[（8.5/w）/
]
注：
w为格栅形屏蔽的网格宽（m），适用于w≤5m。
R为格栅形屏蔽网格导全的半径，m。
1）
适用于首次雷击的磁场。
2）
适用于后续雷击的磁场。
3）
相对导磁系数μr≈200。
图5
在LPZ1或LPZn区内放信息设备的空间7.3
信息系统设备所在建筑物按上述要求计算出各雷电防护区的磁场强度后，
应根据信息系统设备的抗干扰能力来确定其的安装位置、布线和接地的设计原
则。
一般情况下，信息系统设备应安装在雷电防护区的最高级区域内。
7.4
信息系统设备的屏蔽和线缆敷设
7.4.1
信息系统设备机房位置应选择在LPZ最高级区和避免设在建筑物的顶层；
当建筑物天面部分的避雷网格尺寸不符合信息系统抗干扰的要求时，应在天面
加装屏蔽层。
信息系统设备应避开该建筑物的结构柱子，安全距离可按7.2给出
的公式计算，也可参照表4给出的间距。
7.4.2
在需要保护的空间内采用屏蔽电缆，其要求见7.1。
使用非屏蔽电缆，入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10m以上。
如受条件
限制无法穿金属管埋地入户，则应加长入户屏蔽管或栈桥长度，金属管或栈桥的
两端以及在雷电防护区交界处要做等电位连接和接地。
7.4.3
使用含有金属部件的光缆，如提供抗拉强度用的加强金属芯，金属档潮
层，防啮齿动物外层或修理时用的金属通信设施时，应接通光缆沿线的所有接头，
再生器等处的挡潮层（金属层），并在光缆长度每—端的终端进行直接接地或通
过开关型SPD接地。
7.4.4
信息系统设备为金属外壳时，应用最短的导线将其与等电位连接带进行
等电位连接。
如是非金属外壳，当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性
要求时，应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽，金属网应与等电位连接带进行
7.4.5
综合布线系统与其他刊源的间距应符合表3、4的要求。
表3
综合布线电缆与电力电缆的间距
类
别
与综合布线接近状况
最小净距mm
380V电力电缆<
2kVA
与缆线平行敷设
130
有一方在接地的金属线槽或铜管中
70
双方都在接地的金属线槽或钢管中
10
380V电力电缆2～5kVA
300
150
80
380V电力电缆>
5kVA
600
1当380V电力电缆<
2kVA，双方都在接地的线槽中，且平行长度≤10m时，最小间距可以是10mm。
2电话用户存在振铃电流时，不能与计算机网络在同一根对绞电缆中一起运用。
3双方都在接地的线槽中，系指在两个不同的线槽，也可在同一线槽中用金属中用金属板隔开。
表4
墙上敷设的综合布线电缆、光缆及管线与其他管线的间距
其他管线
最小平行净距（mm）
最小交叉净距（mm）
电缆、光缆或管线
避雷引下线
1000
保护地线
50
20
给水管
压缩空气管
热力管（不包封）
500
热力管（包封）
煤气管
如墙壁电缆敷设高度超过6000m时，与避雷引下线的交叉净距应按下式计算：
S≥0.05L式中S——交叉净距（mm）；
L——交叉处避雷引下线距地面的高度（mm）。
8
雷击电涌保护8.1
将信息系统中不能直接参加等电位连接的带电体，如电源相线和中性线、
信号线等使用电涌保护器与等电位连接带连接，是等电位连接的组成部分，能
起到限制瞬态过电压，分走电涌电流达到保护信息系统设备的作用。
8.2
选择使用电涌保护器应考虑到如下因素：
——雷电防护区（LPZ）的划分：
——利用建筑物外部防雷设备和进入建筑物的金属管线分流；
——按雷击风险评估进行分级；
——区分供电系统型式进行安装；
——充分考虑电涌保护器非线性元件的特性分别安装。
8.3
在LPZOA与LPZl区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器，应采
用本规范附录B（标塞的附录）的表Bl～表B3的雷电流参量估算通过它们的分
流值。
当无法估算时，可按以下方法确定：
全部雷电流i的50％流入建筑物防
雷设备的接地设备，其另50％（即is）分配于引入建筑物的各种设施（外
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