随着我国微电子技术的高速发展和在智能大厦中的广泛应用，雷害的对象不但是建筑物本身，而且还包括建筑物内的计算机、通信设备和自控系统等大量微电子设备。这些设备由于灵敏度较高，耐压值很低容易受到感应雷电所形成电磁脉冲干扰。因此在国家防雷规范中，加装电涌保护器、等电位联接和屏蔽接地这三个要素，将成为今后智能大厦防雷设计中新的亮点。

1.智能大厦弱电系统防雷设计的必要性

随着科技的飞速发展，今天的建筑已同许多年前的建筑物有很大的区别，除了采用新型材料、先进的结构使之更大更坚固外，其内部所安装的电气设备和微电子设备也越来越多，越来越昂贵。除了设备本身的价值外，它们的重要性、不可间断性及其运行所产生的产品价值无疑更加重要、更加昂贵。以往的建筑物都有传统的防雷系统（即富兰克林针、钢筋、铜带、法拉第笼和接地网）对建筑物及其中的人员起到保护作用。但这些传统的防雷系统不能有效地防止雷电感应、电磁脉冲、电路浪涌、静电等许多外界干扰对微电子、通信等设备的危害。

（1）当雷电直接击中传统防雷系统时，巨大的能量通过建筑物结构某一不可预知钢筋或铜带向大地导通，它产生巨大的电磁会感应到供电线路，更有甚者，雷击直接由下导铜带或钢筋向供电线路或数据线路跳火。

（2）雷电直接击中延伸建筑物外的供电和通信数据线路，甚至击中数公里以外的供电线路时，雷电电流都会迅速侵入建筑物内部。

（3）城市公用输电网切换和大的电力用户的启停而产生的浪涌。

（4）建筑物内部电气设备（如空调、电梯、通风机等）的频繁启停而产生的浪涌。

（5）供电、通信、数据线路与其相连的其它建筑物或地面被雷击中而传输或感应的电磁脉冲和浪涌电流。

（6）静电通过数据线路对设备电路板上电子元件直接的损害。

由此可见建筑物弱电系统防雷是一个系统工程。必须综合考虑，将智能大厦外部防雷措施和内部防雷条例等各种因素作为整体来统一考虑。

2.防雷规范阐明了弱电系统过压保护设计的重要性

GB50057－94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）（以下简称《规范》）新增加了第六章防雷击电磁脉冲和第三章建筑物的防雷措施中第3.3.4条中加下划线的“信息系统”部分。国标防雷标准把计算机、通信设备和控制系统定名为信息系统。而信息系统又定位于弱电范畴。根据近年来统计资料表明：由雷电造成的信息系统损坏呈上升趋势，所以设计应遵循《规范》要求，全面考虑计算机和弱电设备的系统防雷。

《规范》新增的第六章，重点提出“防雷击电磁脉冲”的概念。防雷击电磁脉冲是指防雷装置接闪或外来线路中的雷电感应都是建筑物内微电子设备的干扰源，这种干扰称之为雷电电磁脉冲，它会给弱电系统中的微电子设备造成很大的直接、间接损失。

《规范》第六章中的第三节对屏蔽、接地和等电位连接提出新的要求。

第6.3.1条“在分开的各建筑物之间的非屏蔽电缆应敷设在金属管道……”，《规范》强调了电气设计中电纯利民缆穿金属管道的屏蔽作用可有效的防止雷击电磁脉冲的干扰。

第6.3.3条“每幢建筑物本身应采用共同接地系统……”，也就是说：在智能大厦的接地网中强电的公共地线和弱电计算机地线应采用共同接地体。若这两个地网各自独立接地，将违背《规范》要求。在具体设计时应采取相应措施，可选用地电位均衡器将两个独立地做有效的连接。平时两个地网相互独立，并满足独立接地要求。在有雷电的情况下相互导通，满足联合接地要求。

第6.3.4条“穿过各防雷区界面的金属物和系统做等电位连接”。在设计中应按《规范》要求在计算机房等重要部位预埋、预留等电位连接件，并执行《规范》。

（1）环形接地体和内部环形导体应连到钢筋或金属立面等其它屏蔽构件上，宜每隔5m连接一次。

（2）铜等电位连接带的截面不应小于16mm2，镀锌钢等电位连接带的截面不应小于50mm2。

（3）学习《规范》第六章第四节对电涌保护器和其它的要求中应注意：第6.4.11条“在一般情况下，当在线路上多处安装SPD且无准确数据时，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m”。设计中应注意多处分级安装SPD之间线路的长度限制。在第一级和第二级电源避雷器之间的供电线路应有10m以上的间距（YD5078－98规定），间距如果达不到，应加装退耦器件；楼内只有一处配电柜时应优先选用两级合一的复合型避雷器。

3.具体工程实施体现了弱电防雷设计的新观念

近年来，随着智能大厦的拔地而起，弱电系统的防雷措施已引起业界人士的普遍关注。中国建筑标准设计研究所对原国标图集《建筑物、构筑物防雷设施安装》(D562)和《独立避雷针》(D565)图集重新修订，从1999年12月2日开始实行新的国家标准图集《建筑物防雷设施安装》(99D562)，以下简称《图集》。《图集》在原来标准的基础上着重强调了弱电部分的过电压保护(信息系统及电子设备、电气设备)如浪涌保护器(Surge Protective device)的选型，以下简称SPD。浪涌保护器是指限制瞬态过电压和分走浪涌电流的元器件。

《图集》(99D562)把雷电及过电压防护分为三个部分：外部防雷、内部防雷和过电压保护。

(1)外部防雷其中包括：接闪器(针、网、带)、引下线、接地装置、屏蔽。

(2)内部防雷其中包括：屏蔽隔离、等电位联结、安全距离。

(3)过电压保护是指雷南海电磁脉冲(外部电涌防护)和内部操作过电压(内部近旁电涌防护)。

下面通过对具体工程——上海浦东发展银行济南分行的设计来例举参考选型。

1.供电电源中的雷电浪涌保护

合理的屏蔽和接地是减少浪涌通过电压对人身及设备破坏的根本前提和途径，为保证电子设备免受浪涌过电压的破坏，应根据实际情况在电源系统、天线馈线系统、信号系统和接地系统等四个方面进行个体的设计，加装多级浪涌过电压防护器。国家标准《建筑物防雷设施安装—99D62》对SPD选型提出了具体的建议。

智能大厦中有很多重要的电子设备安装于建筑物内，应当在电源进线处和电子设备供电处根据设备耐过压的能力装设多级SPD。对一、二类防建筑物电源的第一级保护应在总进线的配电柜前加“一级SPD”。其通流量In的设计要求In≥40～80kA。第二级保护在UPS或分配电柜前加装“二级SPD”。其通流量In的设计要求：In≥40kA。第三、四级电源保护在重要设备配电系统或工作电源前加装“三级SPD”。其通流量In的设计要求：In≥5kA。设备选型还要充分考虑SPD的其他具体参数。我们具体的工程实例设计如下：

(1)在进入大厦的总电源处安装80kA(三相两线)的浪涌防护器。对经由大厦的电源进入的浪涌进行抑制。

(2)在机房的UPS前端加装一台40kA的雷电浪涌保护器TDS－340kA以保证UPS供电不受外线雷击干扰和内部空调启停设备故障引起的浪涌。

(3)在楼层的配电盘上，可选择TDS－140雷电浪涌保护器(40kA的YDS浪涌防护箱)以保证在UPS供电范围内的主设备不受其它设备故障时引发的浪涌。

(4)在有重要设备控制室的楼层的配电盘上安装第二级保护，一般在有消防控制中心、设备监控室、程控交换室、安保监控室等楼层的配电盘或进入监控室的配电柜上安装浪涌保护器(40kA的TDS浪涌抑制器)。

(5)总结：电源浪涌防护元件的选型设计，取决于各种弱电控制设备的重要程度所处区域位置、能够承担的投资费用。大部分的厂家都有不同型号和防护等级的浪涌防护元件来供客户选用。

2.通信线路雷电浪涌保护器

信号系统SPD设计的原则要考虑能流量、限制电压、传输速度、插入损耗和接头形式等具体问题。具体设计方案如下：

(1)在交换机中继线入口，加装线路雷电浪涌保护器SLP，每线一个。

(2)在与外部连的MODEM和DDN专线等都加装LSP系列的雷电浪涌保护器。

(3)局域网保护：在大厦的智能网络中，局域网现已作为最适用的互联系统而广为采用。由于连接工作站、服务器和客户机之间的电缆很长，冲击过电压的影响正成为数据丢失和系统失效的主要原因。另外，互联网的特性使得进入某一点的浪涌能沿着网络传播而破坏其它工作站，使得联锁损坏的概率大为上升。ELT公司针对网络的防护工作，制造了一系列保护模块以适应大部分网络协议和标准。模块均采用简单的插入式安装，部分模块还带有一条飞线以提供电缆屏蔽层与计算机电源接地之间的地电位均衡。先进的技术可以保障LAN系统的高带宽信号无损失地通过保护器件，同时将冲击电压衰减到安全的水平。

(4)在网络通信系统的保护中，除了要考虑网络的拓扑结构、通信方式等因素外，还要具体针对不同厂家提供设备的接口型式选用不同的产品进行匹配。在清楚了解网络的实际情况后，将针对方案提出具体的设备型号、接口型式等，以利具体实施。(5)天馈线的防护：在有天馈线接入到大楼内部的地方加装天馈线的避雷器。设计上可以根据不同的同轴电缆接口提供不同的产品进行防护。

4.结束语

在智能大厦弱电系统中，无论是微电子设备的精度、速度和灵敏度都在不断提高，容易受雷电电磁脉冲的干扰。我们必须从传统的防雷设计模式上转变过来，从现代防雷技术的角度切入，严格按国家《规范》、《图集》要求进行防雷设计，避免雷电及电过电压防护不当造成的线路浪涌损失。