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摘要：目前，防雷接地工程五花八门，计算机及电子设备受雷击损坏逐年增多。本文依据IEC有关防雷标准（如IEC1312-1）和国家有关防雷标准（如 GB50057-94），结合在防雷理论及防雷工程研究、实践经验，论述雷电防护等电位接地系统中迫切需要解决的有关问题。
关键词： 电抗 干扰 防护 阻抗变换 原因
1、线路过电压、过电流损坏设备的原因分析及防护方法
1.1 雷击避雷针、避雷带、电源线、信号线产生感应过电压（过电流）的现象是经常发生的。
1.2 图1中的电子设备A和B是两台互相传输数据的设备，假设电源线上传输进来5KA雷电电流波（10/350ΜS），按图2所示的等效电路，设备是否会被损坏！
图1 独立接地系统的设备电位差图
1.2.1 假设：电源避雷器P性能优良，其响应时间和导通后的残压不会损坏电子设备A，雷电流IP=5KA全部流经避雷器P进入接地点G1入地；
接地电阻R1=1Ω、R2=1Ω、R3=1Ω，且互为独立接地。
雷电流IP流过接地电阻R1时，接地点G1的地电位将抬升为UG1=IP.R1=5KV.
1.2.2 该电位UG1此时会加到电源的输入端A1，而设备A的接地点G2为零电位，则电源输入端与入地点G2之间的电位差VA1G2=5KV.
电子设备开关电源能耐受的最高电压为800～1500V（10/350ΜS波），若5KV的电压波加到A1─G2两端，则设备A的电源端将被过电压损坏。
1.2.3 为了避免设备A的电源端免受雷击损坏，应将接地点G1与G2相连接（如图2所示）。
图2 用避雷器防雷的等电位接地图
1.2.4 从1.2.3项看，G2电位变为5KV，此时，信号传输线另一端设备B的接地点G3为零电位，而信号接口A2与接地点G2之间的电位差VG2A2变成了5KV，从而使信号接口A2损坏。
1.2.5 要保护信号接口A2，应在信号接口A2和接地点G2之间安装残压小的信号避雷器PA，且接地点必须与G2相连。
1.2.6 由1.2.4项可以看出，设备信号接口被雷击损坏，该雷电不一定是由信号传输线产生的感应过电压所致。
2、直击雷损坏设备的原因分析和防护方法
2.1 是建筑物受直击雷后室内设备受损坏的示意图（图略），图中A、B、C是处在不同楼层的电子设备；SA、SB、SC为各设备之间互相通信的信号线；S是与建筑物外的设备通信信号线；G1、G2、G3为不同楼层建筑物内部钢筋引下线；L、LA、LB、LC为设备供电线路；RS为设备工作接地，RG为建筑物防雷接地，GA、GB、GC为设备工作接地在主杆线上的接地点；PL、PS分别为电源避雷器和信号避雷器。
2.2 假设雷电直接打在建筑物楼顶避雷带上，入地雷电流I=100KA，RG=1Ω、RS=1Ω。此时，G1、G2、G3所处的各楼层的电位都将抬升100KV，如果GA、 GB、GC与防雷地不相连接，就会发生设备工作地线与建筑物楼板到处打火的现象（反击），因为100KV的电位差可击穿的空气距离达300～500MM（由当时的空气绝缘程度而定）。
2.3 如果RG与RS相距较远（如20M以上），设备工作接地线与楼板、墙壁绝缘较好，地电位的抬升不足以击穿设备工作地线。但雷击时，工作人员刚好与设备机壳相接触，人身体上的某一部位又与地板或墙壁相接触，雷电将会流过人体进入设备工作接地，人身安全必将受到伤害。
2.4 当2.2项和2.3项的事故发生后，高电位进入设备击穿设备的电源端或信号端口，雷电从电源线或信号线流出，构成了雷电流回路，使设备受到损坏，造成雷电电流波的低电位引入现象。 为了避免2.2项和2.3项事故的发生，RG与RS必须是同一个接地体，即设备工作地和防雷地必须联合接地；联合接地后，人身安全了。
2.5 进入和引出大楼的各种线路均加装避雷器，且应与设备的工作接地相连。
3、电抗、干扰及避雷器选型
3.1 上一节已提到由于接地导线的分布电感及线电阻在雷电流流过时会造成接地导线上电压分布不均的现象，从而导致连接于该接地线上相互连网的设备因地电位不等而损坏。
3.1.1 以习惯采用的2.5 MM2的铜线为例进行计算：2.5 MM2的铜线1M长其分布电感为ΔL=1.01×10-6H，线电阻ΔR=0.02Ω，按10/350ΜS的电流波 I=1KA流过该导线产生的电压：
V1M=DI/DT×ΔL+ΔR.I=103/（10×10-6）×1.01×10-6+0.02×103=121（V）
实验室测量值为：106 V
由此可见，如果几十米的2.5 MM2的接地导线将产生的电位差可达几千伏以上。
3.1.2 在防雷工程中认真计算接地线上因电抗形成的电位差是非常重要的。建议在实验室检测和计算时，机房设备接地线采用10/350ΜS、5KA电流波进行检测、计算和设计。
3.2 联合接地可以解决防雷等电位问题，但是，联合接地会将工频干扰、高频干扰加到设备上，使得网络通信、数据传输、设备的工作稳定性受到危害，并容易出现数据丢失、误码、通信中断等。
3.3 在验收、检查工频接地电阻，测试所需的电流极埋设位置与地网边缘之间应不小于该地网等效直径的3～5倍，电压极棒埋设位置，应为电流极棒埋设位置的0.618倍。
4、兩种防雷产品简介
4.1 雷电直击建筑物将带来反击及近距离强烈感应现象，要防止设备损坏，就必须严格进行等电位施工及每台设备前安装避雷器。其实这种要求是很难做到的。IEC1312-1标准要求建设全屏蔽机房，在我国很难做到，也不现实。因此当直击雷发生后，减小入地电流，不失为一种最佳选择。
由上式可以看出，接地体埋地越深，接地电阻越小。DK-AG电解地极，用电解液渗透入土壤深处（深可达几十米），且无毒、无腐蚀、不易挥发，导电性能好，对降低接地电阻效果极好。
5. 结 束 语：
做好防雷工程不难，主要是认真地从科学的方法出发，真正做到：良好泄放、等电位防护， 就能实现减少雷害损失。
关键词： 电抗 干扰 防护 阻抗变换 原因
1、线路过电压、过电流损坏设备的原因分析及防护方法
1.1 雷击避雷针、避雷带、电源线、信号线产生感应过电压（过电流）的现象是经常发生的。
1.2 图1中的电子设备A和B是两台互相传输数据的设备，假设电源线上传输进来5KA雷电电流波（10/350ΜS），按图2所示的等效电路，设备是否会被损坏！
图1 独立接地系统的设备电位差图
1.2.1 假设：电源避雷器P性能优良，其响应时间和导通后的残压不会损坏电子设备A，雷电流IP=5KA全部流经避雷器P进入接地点G1入地；
接地电阻R1=1Ω、R2=1Ω、R3=1Ω，且互为独立接地。
雷电流IP流过接地电阻R1时，接地点G1的地电位将抬升为UG1=IP.R1=5KV.
1.2.2 该电位UG1此时会加到电源的输入端A1，而设备A的接地点G2为零电位，则电源输入端与入地点G2之间的电位差VA1G2=5KV.
电子设备开关电源能耐受的最高电压为800～1500V（10/350ΜS波），若5KV的电压波加到A1─G2两端，则设备A的电源端将被过电压损坏。
1.2.3 为了避免设备A的电源端免受雷击损坏，应将接地点G1与G2相连接（如图2所示）。
图2 用避雷器防雷的等电位接地图
1.2.4 从1.2.3项看，G2电位变为5KV，此时，信号传输线另一端设备B的接地点G3为零电位，而信号接口A2与接地点G2之间的电位差VG2A2变成了5KV，从而使信号接口A2损坏。
1.2.5 要保护信号接口A2，应在信号接口A2和接地点G2之间安装残压小的信号避雷器PA，且接地点必须与G2相连。
1.2.6 由1.2.4项可以看出，设备信号接口被雷击损坏，该雷电不一定是由信号传输线产生的感应过电压所致。
2、直击雷损坏设备的原因分析和防护方法
2.1 是建筑物受直击雷后室内设备受损坏的示意图（图略），图中A、B、C是处在不同楼层的电子设备；SA、SB、SC为各设备之间互相通信的信号线；S是与建筑物外的设备通信信号线；G1、G2、G3为不同楼层建筑物内部钢筋引下线；L、LA、LB、LC为设备供电线路；RS为设备工作接地，RG为建筑物防雷接地，GA、GB、GC为设备工作接地在主杆线上的接地点；PL、PS分别为电源避雷器和信号避雷器。
2.2 假设雷电直接打在建筑物楼顶避雷带上，入地雷电流I=100KA，RG=1Ω、RS=1Ω。此时，G1、G2、G3所处的各楼层的电位都将抬升100KV，如果GA、 GB、GC与防雷地不相连接，就会发生设备工作地线与建筑物楼板到处打火的现象（反击），因为100KV的电位差可击穿的空气距离达300～500MM（由当时的空气绝缘程度而定）。
2.3 如果RG与RS相距较远（如20M以上），设备工作接地线与楼板、墙壁绝缘较好，地电位的抬升不足以击穿设备工作地线。但雷击时，工作人员刚好与设备机壳相接触，人身体上的某一部位又与地板或墙壁相接触，雷电将会流过人体进入设备工作接地，人身安全必将受到伤害。
2.4 当2.2项和2.3项的事故发生后，高电位进入设备击穿设备的电源端或信号端口，雷电从电源线或信号线流出，构成了雷电流回路，使设备受到损坏，造成雷电电流波的低电位引入现象。 为了避免2.2项和2.3项事故的发生，RG与RS必须是同一个接地体，即设备工作地和防雷地必须联合接地；联合接地后，人身安全了。
2.5 进入和引出大楼的各种线路均加装避雷器，且应与设备的工作接地相连。
3、电抗、干扰及避雷器选型
3.1 上一节已提到由于接地导线的分布电感及线电阻在雷电流流过时会造成接地导线上电压分布不均的现象，从而导致连接于该接地线上相互连网的设备因地电位不等而损坏。
3.1.1 以习惯采用的2.5 MM2的铜线为例进行计算：2.5 MM2的铜线1M长其分布电感为ΔL=1.01×10-6H，线电阻ΔR=0.02Ω，按10/350ΜS的电流波 I=1KA流过该导线产生的电压：
V1M=DI/DT×ΔL+ΔR.I=103/（10×10-6）×1.01×10-6+0.02×103=121（V）
实验室测量值为：106 V
由此可见，如果几十米的2.5 MM2的接地导线将产生的电位差可达几千伏以上。
3.1.2 在防雷工程中认真计算接地线上因电抗形成的电位差是非常重要的。建议在实验室检测和计算时，机房设备接地线采用10/350ΜS、5KA电流波进行检测、计算和设计。
3.2 联合接地可以解决防雷等电位问题，但是，联合接地会将工频干扰、高频干扰加到设备上，使得网络通信、数据传输、设备的工作稳定性受到危害，并容易出现数据丢失、误码、通信中断等。
3.3 在验收、检查工频接地电阻，测试所需的电流极埋设位置与地网边缘之间应不小于该地网等效直径的3～5倍，电压极棒埋设位置，应为电流极棒埋设位置的0.618倍。
4、兩种防雷产品简介
4.1 雷电直击建筑物将带来反击及近距离强烈感应现象，要防止设备损坏，就必须严格进行等电位施工及每台设备前安装避雷器。其实这种要求是很难做到的。IEC1312-1标准要求建设全屏蔽机房，在我国很难做到，也不现实。因此当直击雷发生后，减小入地电流，不失为一种最佳选择。
由上式可以看出，接地体埋地越深，接地电阻越小。DK-AG电解地极，用电解液渗透入土壤深处（深可达几十米），且无毒、无腐蚀、不易挥发，导电性能好，对降低接地电阻效果极好。
5. 结 束 语：
做好防雷工程不难，主要是认真地从科学的方法出发，真正做到：良好泄放、等电位防护， 就能实现减少雷害损失。