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摘要：本文结合多年来从事雷电防护工作积累的经验,归纳了高层建筑电力供电系统雷电防护工作中的要点及注意事项，对电力供电系统防雷工作有一定的指导意义。
关 键 词：电力供电强电系统；雷电灾害；防护
Abstract: This paper combines with the author’s work experience in lightning protection, summed up the key points in the high-rise building power supply system lightning protection work, has some guidance significance on the electricity supply system lightning protection work.
Key Words: strong electric power supply system; lightning disaster; protection
中图分类号：TQ083+.1 文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，随着社会经济的发展，城市高层建筑的大量增加，各种现代化通信网络、计算机信息网络、办公自动化系统的建立，雷电灾害给人类造成的损失和影响越来越大，被国际电工委员会（IEC）称为“信息时代的公害”。
电子信息系统是由计算机、有/无线通信设备、处理设备、控制设备及其相关的配套设备、设施（含网络）等的电子设备构成，按照一定应用目的和规则对信息进行采集、加工、存储、传输、检索等处理的人机系统。以微电子技术为基础的电子信息设备因其集成度高、工作电压低、运算速度快，其耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲的能力差，极易遭受雷电的危害，特别是雷电电磁脉冲造成的损害更为严重。
因此，对电子信息系统的雷电防护（以下简称信息防雷）进行深入的理论研究和广泛的实践探索，并从理论与实践的结合上不断完善电子信息系统的雷电防护的工程技术，具有深远的现实意义。
1.电源防护的整体要求
电源避雷器的保护模式有共模和差模两方式。共模保护指相线-地线（L-PE）、零线-地线（N-PE）间的保護；差模保护指相线-零线（L-N）、相线-相线（L-L）间的保护。对于低压侧第二、三、四级保护，除选择共模的保护方式外，还应尽量选择包括差模在内的保护。
残压特性是电源避雷器的最重要特性，残压越低，保护效果就越好。但考虑到我国电网电压普遍不稳定、波动范围大的实际情况，在尽量选择残压较低的电源避雷器的同时。还必须考虑避雷器有足够高的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低，则易造成避雷器自毁。
电源系统低压侧有一、二、三级不同的保护级别，应根据保护级别的不同，选作合适标称放电电流（额定通流容量）和电压保护水平的电源避雷器，并保证避雷器有足够的耐雷电冲击能力[1]。原则上，每一级的交流电源之间连接导线超过25m以上，都应做该级相应的保护。
电源低压侧保护用的电源避雷器，应该选择有失效警告指示、并能提供遥测端口功能的电源避雷器，以方便监控、管理和日后维护。电源避雷器必须具有阻燃功能，在失效、或自毁时不能起火。电源避雷器必须具有失效分离装置，在失效时，能自动与电源系统断开，而不影响通信电源系统的正常供电。
电源避雷器的连接端子，根据不同级别的保护，导线材料用铜线，其导线截面积不同，第Ⅰ级试验产品用6mm²，第Ⅱ级试验产品用2.5mm²，第Ⅲ级试验产品用1.5mm²，并尽可能短（引线长度不宜超过0.5m）。当引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积;引线应紧凑并排或绑扎布放。
根据IEC防雷规范中有关防雷分区的要求，将电源系统分为三级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。电源的三级保护见图2
图2电源三级保护示意图
第一级电源防雷器安装于总配电的进线端；对直击雷、传导雷、感应雷实施进线端初级保护。第二级防雷器安装于分配电端且要求距离第一级防雷器的线路距离大于10米；对初级保护的残余雷击能量和雷电波反射、感应雷击进行防护。第三级防雷器安装于被保护设备端，距离第二级防雷器的线路距离大于10米，且于被保护设备之间的线路距离不大于10米（超过10米则需要追加一级防雷器、防止雷电波反射）。主要对前级残余雷击、感应雷击和各种操作过电压进行保护。
2 .电源防护系统的选型
2.1 第一级电源防雷系统的选型
安装在大楼电源进入端的主级防雷器，三相进线的每条线路应有 100-150KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内，防雷器并联安装在单位内部的总配电柜进线端处，作为整个大楼电源系统的第一级保护，对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施卸放保护。
针对大楼供电负荷等级为二级及各智能化系统的重要性，以及电源部分感应雷电流的高强度，在总配电的进线端，设计具有按照10/350 us波形的一级电源防雷器一套；该电源防雷模块按照GB50057-2010版规范设计，因线路有屏蔽，可按上述确定的雷电流的30%考虑，由于10/350us模拟雷电电流冲击波的能量远大于8/20us模拟雷电电流冲击波的能量，因此一般需要使用电压开关型SPD(如放电间隙、放电管)才能承受10/350us模拟雷电电流冲击波，限制电压在2000V以下，防护等级达到抵御直击雷的标准。
2.2 第二级电源防雷系统的选型
作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，要求具有40KA以上的通流容量，按照 8/20us us波形，限制电压在1800V以下的二级电源防雷器一套，。防雷器并联安装在分级配电柜处，要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器大于10米，以使防雷器的动作分级起效。
3.对中心机房及各信息点从电源和信号两方面着手做内部防雷保护
3.1 电源系统防雷保护
根据IEC1312和GB50057-2010中防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。针对计算机机房内的低压配电系统情况做如下电源两级防护。
3.2 电源第二级防雷
根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。
作为计算机机房内供电系统电源进线端的电源二级防雷器，在雷击多发地带至少应有20KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的雷击过电压限制到数千伏。根据机房的现场情况，第二级防雷器并联安装在机房供电电源控制开关端，作为机房内电源系统的第二级保护。
3.3 电源第三级防雷
第二级防雷系统针对此机房也是系统防雷中最重要的方面，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密元件，经过一二级防雷保护而进入设备的雷击过电压仍将有千伏之上，这将对后接耐压值低的设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。为更进一步的将雷击过电压限制在安全范围之内，保证设备的正常工作，需要在设备端再增加第三级防雷器，即在中心机房内设备前端串联安装电源防雷插座作为机房内电源系统的第三级保护。
结束语
信息系统防雷是在闪电通道和避雷针泄流通道及其周围整个三维空间内对雷电的全面防护，防护的中心内容是泄放和均衡。全面的信息系统防雷应当遵循整体设计、综合治理、系统实施的原则和有效拦截、良好屏蔽、均衡连接、合理接地、堵截通道、全面防御的工程技术方法，统筹考虑，防止和减少雷电对建筑物电子信息系统造成的危害。
参考文献：
[1]肖稳安，张小青.《雷电与防护技术基础》.气象出版社，2006.88-89
[2]杨仲江.《防雷工程检测审核与验收》.气象出版社，2005.50-51
关 键 词：电力供电强电系统；雷电灾害；防护
Abstract: This paper combines with the author’s work experience in lightning protection, summed up the key points in the high-rise building power supply system lightning protection work, has some guidance significance on the electricity supply system lightning protection work.
Key Words: strong electric power supply system; lightning disaster; protection
中图分类号：TQ083+.1 文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，随着社会经济的发展，城市高层建筑的大量增加，各种现代化通信网络、计算机信息网络、办公自动化系统的建立，雷电灾害给人类造成的损失和影响越来越大，被国际电工委员会（IEC）称为“信息时代的公害”。
电子信息系统是由计算机、有/无线通信设备、处理设备、控制设备及其相关的配套设备、设施（含网络）等的电子设备构成，按照一定应用目的和规则对信息进行采集、加工、存储、传输、检索等处理的人机系统。以微电子技术为基础的电子信息设备因其集成度高、工作电压低、运算速度快，其耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲的能力差，极易遭受雷电的危害，特别是雷电电磁脉冲造成的损害更为严重。
因此，对电子信息系统的雷电防护（以下简称信息防雷）进行深入的理论研究和广泛的实践探索，并从理论与实践的结合上不断完善电子信息系统的雷电防护的工程技术，具有深远的现实意义。
1.电源防护的整体要求
电源避雷器的保护模式有共模和差模两方式。共模保护指相线-地线（L-PE）、零线-地线（N-PE）间的保護；差模保护指相线-零线（L-N）、相线-相线（L-L）间的保护。对于低压侧第二、三、四级保护，除选择共模的保护方式外，还应尽量选择包括差模在内的保护。
残压特性是电源避雷器的最重要特性，残压越低，保护效果就越好。但考虑到我国电网电压普遍不稳定、波动范围大的实际情况，在尽量选择残压较低的电源避雷器的同时。还必须考虑避雷器有足够高的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低，则易造成避雷器自毁。
电源系统低压侧有一、二、三级不同的保护级别，应根据保护级别的不同，选作合适标称放电电流（额定通流容量）和电压保护水平的电源避雷器，并保证避雷器有足够的耐雷电冲击能力[1]。原则上，每一级的交流电源之间连接导线超过25m以上，都应做该级相应的保护。
电源低压侧保护用的电源避雷器，应该选择有失效警告指示、并能提供遥测端口功能的电源避雷器，以方便监控、管理和日后维护。电源避雷器必须具有阻燃功能，在失效、或自毁时不能起火。电源避雷器必须具有失效分离装置，在失效时，能自动与电源系统断开，而不影响通信电源系统的正常供电。
电源避雷器的连接端子，根据不同级别的保护，导线材料用铜线，其导线截面积不同，第Ⅰ级试验产品用6mm²，第Ⅱ级试验产品用2.5mm²，第Ⅲ级试验产品用1.5mm²，并尽可能短（引线长度不宜超过0.5m）。当引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积;引线应紧凑并排或绑扎布放。
根据IEC防雷规范中有关防雷分区的要求，将电源系统分为三级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。电源的三级保护见图2
图2电源三级保护示意图
第一级电源防雷器安装于总配电的进线端；对直击雷、传导雷、感应雷实施进线端初级保护。第二级防雷器安装于分配电端且要求距离第一级防雷器的线路距离大于10米；对初级保护的残余雷击能量和雷电波反射、感应雷击进行防护。第三级防雷器安装于被保护设备端，距离第二级防雷器的线路距离大于10米，且于被保护设备之间的线路距离不大于10米（超过10米则需要追加一级防雷器、防止雷电波反射）。主要对前级残余雷击、感应雷击和各种操作过电压进行保护。
2 .电源防护系统的选型
2.1 第一级电源防雷系统的选型
安装在大楼电源进入端的主级防雷器，三相进线的每条线路应有 100-150KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内，防雷器并联安装在单位内部的总配电柜进线端处，作为整个大楼电源系统的第一级保护，对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施卸放保护。
针对大楼供电负荷等级为二级及各智能化系统的重要性，以及电源部分感应雷电流的高强度，在总配电的进线端，设计具有按照10/350 us波形的一级电源防雷器一套；该电源防雷模块按照GB50057-2010版规范设计，因线路有屏蔽，可按上述确定的雷电流的30%考虑，由于10/350us模拟雷电电流冲击波的能量远大于8/20us模拟雷电电流冲击波的能量，因此一般需要使用电压开关型SPD(如放电间隙、放电管)才能承受10/350us模拟雷电电流冲击波，限制电压在2000V以下，防护等级达到抵御直击雷的标准。
2.2 第二级电源防雷系统的选型
作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，要求具有40KA以上的通流容量，按照 8/20us us波形，限制电压在1800V以下的二级电源防雷器一套，。防雷器并联安装在分级配电柜处，要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器大于10米，以使防雷器的动作分级起效。
3.对中心机房及各信息点从电源和信号两方面着手做内部防雷保护
3.1 电源系统防雷保护
根据IEC1312和GB50057-2010中防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。针对计算机机房内的低压配电系统情况做如下电源两级防护。
3.2 电源第二级防雷
根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。
作为计算机机房内供电系统电源进线端的电源二级防雷器，在雷击多发地带至少应有20KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的雷击过电压限制到数千伏。根据机房的现场情况，第二级防雷器并联安装在机房供电电源控制开关端，作为机房内电源系统的第二级保护。
3.3 电源第三级防雷
第二级防雷系统针对此机房也是系统防雷中最重要的方面，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密元件，经过一二级防雷保护而进入设备的雷击过电压仍将有千伏之上，这将对后接耐压值低的设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。为更进一步的将雷击过电压限制在安全范围之内，保证设备的正常工作，需要在设备端再增加第三级防雷器，即在中心机房内设备前端串联安装电源防雷插座作为机房内电源系统的第三级保护。
结束语
信息系统防雷是在闪电通道和避雷针泄流通道及其周围整个三维空间内对雷电的全面防护，防护的中心内容是泄放和均衡。全面的信息系统防雷应当遵循整体设计、综合治理、系统实施的原则和有效拦截、良好屏蔽、均衡连接、合理接地、堵截通道、全面防御的工程技术方法，统筹考虑，防止和减少雷电对建筑物电子信息系统造成的危害。
参考文献：
[1]肖稳安，张小青.《雷电与防护技术基础》.气象出版社，2006.88-89
[2]杨仲江.《防雷工程检测审核与验收》.气象出版社，2005.50-51