1、雷电防护等级的确定摘要：阐述了建筑物电子信息系统雷电防护的重要性，以及雷电防护等级的确定方法，并通过一个实例加以分析说明。 关键词：电子信息系统；雷电；防护等级 中图分类号： F407.63 文献标识码：A 文章编号： 0 前言 雷电是自然界积雨云的放电现象，它的放电电流可达几十千安培，甚至几百千安培。产生的静电感应和电磁感应具有极大的破坏性，闪电电涌也可能会沿着服务设施侵入建筑物内，危害人身财产安全1。随着社会发展，电子设备越来越广泛应用，雷电灾害的范围和形式也随之扩大，给航空、航天、国防、通信、电子、石化、交通等国民经济部门造成重大损失2,3。 1 雷电的危害 1.1 直接雷击 根据目前的
2、防雷理论，无论采取哪种保护方法，都需要使用接闪器接闪，通过引下线将雷电流引下至接地装置，由接地装置散入大地中，在此过程中存在以下雷击安全隐患4,5： 1）雷电流沿引下线传导中，周围存在很强的电磁场，可能引起感应过电压和过电流。 2）雷电流由散流入地过程中形成的电位梯度过大会导致行人因跨步电压发生人身伤亡。 3）雷电流在泄放和散流过程中因电阻压降和电感压降导致高电位反击；在水平布设的线路上产生的感应过电压损坏设备接口，并有可能导致反击及人身触电伤亡事故。 1.2 感应雷击 1）当雷电击中建筑物散流时，分流到配电系统、信号线路、其它金属管道中的雷电流引起设备过压（流）损坏或人身触电导致伤亡事故。2
3、）发生直接雷击，雷电流泄放时，建筑物内部分布着暂态电磁场，尤其以引下线周围最为强烈。此电磁场将会对建筑物内部各个系统产生作用，引起设备误动作或损坏。 3）室内暂态磁场作用在系统环路上，将会产生感应过电压（流） ，导致设备损坏。 4）当有雷雨云经过沿线上空或附近时，由于静电感应会在各种线路上感应出极性相反的静电荷，当雷云放电后，这些静电荷由于不能及时入地会产生过电压（流）损坏设备。 因此，为了保护电子信息系统的正常、安全运行，根据建筑物的雷电防护等级采取相应的防护措施显得尤为重要6，7。 2 雷电防护等级的划分方法 根据防雷装置所拦截的效率可以将雷电的防护等级分为四级（A、B、C、D） 。 可接
4、受的最大年平均雷击次数 Nc 的计算公式为 NC=5.810?1.5/C ,其中 C 是因子，C 的数值是建筑物所采取的材料影响因子 C1、电子系统的重要性因子 C2、电子设备耐冲击因子 C3、设备所处 LPZ 的因子 C4、后果因子 C5 和所在区域中雷暴级别因子 C6 之和。即：C = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6。各个因子的数值根据表 2-1 和表 2-2 选择。 表 2-1 各类因子的选取（一） 表 2-2 各类因子的选取（二） 将 N 和 Nc 进行比较：1）如果 N 不大于 Nc 时，那么可以不安装防雷装置；2）如果 N 大于 Nc 时，那么应该再安装防雷
5、装置。 拦截效率的计算公式为 E1Nc/N 。其中，NN1N2，N1kNgAe（次/年） ； N2NgAe，AeAe1Ae2。式中：k 为校正系数，Ng 为地闪密度，Ae 为建筑物的截收面积，Ae1、Ae2 分别为入户设施（包括信号线和电源线等）的截收面积（km2） 。 根据公式计算出来的结果可以确定防护等级，见表 2-3。 表 2-3 雷电防护等级的选取 3 某大厦的雷电防护等级 某大厦位于广州市中心，周围有较低的建筑物。建筑结构为钢筋混凝土结构，电源和信号线路为埋地引入。广州市 56 年平均雷暴日为 73.1日，超过 60 日，为强雷暴区。建筑物及入户设施基本参数见表 3-1 所示，建筑物
6、及入户设施年预计雷击次数见计算表 3-2。 这里在计算建筑物年预计雷击次数 N 时，式中 Ng 的取值有两种方法：1）是根据当地雷电监测网资料统计得出；2）根据 GB50057-2010 中的推荐式计算：Ng=0.1Td，式中 Td 根据当地气象台、站资料确定（d/a） 。 表 3-1 基本参数的选取 表 3-2 年预计雷击次数 根据现场勘查得到的数据，选取各类因子如表 3-3 所示，并且据以上计算得出的年预计雷击次数 N，计算得出机房雷电灾害风险评估的结果如表 3-4 所示。 表 3-3 C 因子的选取 表 3-4 建筑物信息系统防雷分级表 用方法一计算出来的 E 满足 0.90E0.98，
7、用方法二计算出来的拦截效率 E 满足 0.80E0.90。规范推荐首先按照方法一进行估算，若无此资料时，只能按第二种方法进行计算。同时考虑到本项目的特殊性，因此建议该信息机房内的雷电防护等级为 B 级。 4 结束语 雷电防护等级的确定有助于选择合适的防护措施保护电子信息系统，提高系统的可靠性，避免或者减小电磁脉冲对各种电子设备造成影响或者损坏，从而获得更大的技术经济效益。 参考文献： 1.U man M A，Kridr E P. A review of natural lightning: experimental data and modeling. IEEE Trans EMC，1982，24（5）：79. 2.芮静康. 建筑防雷与电气安全技术. 中国建筑工业出版社.2004 3.金华雄，包秀国，赵德卫. 雷电对电子设备的危害及防护. 河北水利水电技术.1997(1)：2123. 4.田杨萌. 雷电电磁脉冲的产生机理、危害及其防护. 物理与工程，2006. 5.虞昊. 现代防雷技术基础M. 清华大学出版社，1995. 6.蔡小林，郑玉甫. 雷电对计算机设备的危害及其防治J. 甘肃科技，2005，21(3)：5153. 7.张小青. 建筑物内电子设备的防雷保护M. 北京电子工业出版社，2000：11315.
