余焕莹1 陈少辉2 黄伟彪2
1东莞市气象公共服务中心；2东莞市气象公共安全技术支持中心
摘要：对于机房和设备，防雷与接地是一项系统工程，要多方面的预防，才能构建起完整的防护体系。由于雷击现象时常发生，对机房和设备造成损坏，因此在机房的防雷设计中一定要遵守层层防护、分层防护、全面考虑的原则。本文主要阐述雷电危害主要形式，防雷系统以及机房防雷接地的方法。
关键词：雷电；机房；防雷；接地
引言：防雷与接地是关系建筑物、电器设备及人身生命安全的头等大事，雷击时有强大电流通过，产生机械力和热效应，破坏建筑物（发射塔）和电气设备并威胁人生安全。在建设设计中已规定了建筑物要有多种防雷接地的要求，一方面，要因势利导，使用接地的防雷设施，把雷电引向自身泄掉，以削弱其威力。另一方面，要求各种电气设备具有一定的绝缘水平或采取其他补救措施，以提高抵抗雷电破坏的能力。两者如能恰当地结合，并根据保护物的具体情况，灵活地采取措施，就可以防止或减少雷害，达到保证安全的目的。
一、雷电的危害形式
雷电是一种强烈的大气放电现象，自古就是威胁人类生命财产的自然现象。近些年来，随着建筑智能化的迅速发展，建筑物内信息系统的防雷保护问题日益受到关注并已成为整个建筑物防雷设计的一个重要组成部分，对防雷问题也提出了更高、更苛刻的要求。直到今天，接地仍然是应用最广泛的并且无法替代的电气安全措施之一。
机房配备着信息系统和各种电子设备，其过电压耐受能力是有限的。当雷电侵入波从户外的电源线、信号线和各种金属管道侵入建筑物后，很容易使室内的电子设备损坏或造成永久性损伤，从而造成经济损失。雷电对设备具有很强的破坏性，在破坏形式上主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击等，尤以感应雷为常见。
1.直击雷，指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备和架空线（如电力线、电缆、光缆等）。
2.感应雷，分为静电感应及电磁感应。静电感应是当带电雷云（一般带负电）出现在设备上空时，由于静电感应作用，设备上束缚了大量的相反电荷。一旦雷云发生放电，其负电荷瞬间消失，此时设备上大量正电荷以雷电波的形式入地，引起设备损坏。电磁感应是当雷电放电时，产生强交变电磁场，在这个场中的设备会感应出很高的电压，导致损坏。对于建筑物内的各种金属环路或电子设备而言，电磁感应分量大于静电感应分量。
3.雷电侵人波也称为线路来波。当雷云之间或雷云对地放电时，在附近的金属管线上产生感应过电压（包括静电感应和电磁感应两个分量，但对于长距离线路而言，静电感应过电压分量远大于电磁感应过电压分量）。该感应过电压也会以行波的方式窜入室内，造成电子设备的损坏。
4.地电压反击，是指雷击建筑物或其近区时，造成其附近设备的接地点地电位的升高，使设备外壳与设备的导电部分间产生高过电压（也称为反击过电压），而导致设备的损坏。
二、雷灾出现的特点可以概括为：
1.受灾面已扩展到几乎所有行业，特别是与高新技术关系最密切的领域，如很多弱电系统行业。
2.从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场入侵到任何角落，无孔不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。从而使雷电灾害的受灾行业面和空间范围都扩大了。
3.雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。
4.雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。随着微电子技术的发展和应用，微（弱）电行业已渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用，造成电子设备的失控或者损坏。
三、机房的防雷系统
（一）直击雷保护系统。一定高度的金属导体会使大气电场畸变，这样雷云就容易向该导体放电，且能量越大的雷就越容易被金属导体吸引。接闪器防雷就是因为将雷电引向自身而防止了被保护物被雷电击中。然后通过引下线将接闪器接闪的雷电流安全地导引入地。引下线一般不得少于两根，并应沿建筑物四周对称均匀的布置。
（二）感应雷保护系统。感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的，其形成的几率很高，且由于楼引出的各种缆线较多，加之楼内设备大都采用了高集成度的微电子电路，故感应雷对建楼内的电气设备，尤其是低压电子设备威胁巨大，所以说楼防雷主要是防压感应雷。
（三）建立联合接地系统，形成等电位防雷体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所谓联合接地，从功能来看，即将电子设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地等共用一组接地系统的接地方式。从建筑物的施工来看，即将建筑物的基础钢筋，梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好接地的法拉第笼，将机房内各部分的交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，各点形成等电位，消除感应过电压产生的因素。处在防雷区的计算机机房内的所有设备，均应做等电位联结。从等电位的角度出发，地网只是一个电位基准点，不是绝对的零电位点。电位均衡联结，就是使导体良好的导电性联结，使它们达到电位相等，为雷电提供低阻抗通道，以使它迅速泄流入地。
四、接地的类型和作用
不同的电路有不相同的接地方式，电子设备中常见的接地方式有以下几种：
（1）安全接地。安全接地即将设备的外壳与大地连接，一是防止机壳上积累电荷，产生静电放电而危及设备和人身安全。二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时，促使电源的保护动作而切断电源，以便保护工作人员的安全。
（2）防雷接地。当电子设备遇雷击时，不论是直接雷击还是感应雷击，如果缺乏相应的保护，电子设备都将受到很大损害甚至报废。为防止雷击，我们一般在高处（如屋顶、发射塔）设置避雷针与大地相连，以防雷击时危及设备和人员安全。安全接地与防雷接地都是为了给电子设备或者人员提供安全的防护措施，用来保护设备及人员的安全。
（3）机房输入电源线防过压、雷击接地。
五、机房的接地措施
（一）接地系统
各种防雷的措施防护原理都是在雷击发生的瞬间内迅速响应，保证设备、大地、建筑物及其附属设备之间搭接构成一等电位体，从而避免过电压的损坏。实现均压等电位的关键就是整个机房的接地系统，所以接地系统在系统防雷中非常重要。
（二）接地系统的组成
（1）接地体，即埋人地中并直接与大地接触的金属导体，也就是通常所称的地网。
（2）接地总汇集线，是建筑物内各种接地线汇接的地方，可以理解为建筑物内的总接地排。
（3）接地引入线，是建筑物内接地总汇集线与接地体之间的连接线。
（4）接地排，是从接地总汇集线上接出到建筑物各层或各房间中的接地装置，各机房内设备的接地，都接到机房的接地排上。
（5）直击雷防雷保护装置，一般由安装在楼顶的避雷针（或避雷带、避雷网）以及雷电流的引下线组成，雷电流引下线可以是多根的，还要将外墙体的建筑钢筋（或金属结构）与直击雷避雷装置良好的连接在一起。
（三）对接地系统的要求
（1）接地的阻值应尽可能的小。
（2）满足等电位连接要求，机房交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地应共用一组接地装置。有无线发射的，要求机房地网、铁塔地网、配电变压器地网等连接成一个统一的地网。作用是防止局站内雷击发生时不同的接地体之间产生地电位反击。地电位反击很可能导致设备的一些接口引人过大的雷击过电压和过电流，即使接口部分有合理设计的防雷电路，设备也不能有效防止这种情况下的设备遭受雷击损坏。
（3）线路屏蔽必须良好接地。对传输线路采取屏蔽措施，是降低感应雷击破坏的有效方法。机房内综合布线的金属护管的屏蔽接地必须在两端有效接地，系统设计与设备最大限度地减少感应雷击侵入的渠道。
结束语：
综上所述，建设好防雷接地系统对保障机房和设备的安全是非常重要的，机房和设备在行业中具有重要的地位，是保证畅通的关键，所以必须加强防雷接地系统的建设，保证设备的安全运行。
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[5]康荣.电源系统防雷接地的设计与试验研究.质量与可靠性.2017.2
论文作者:余焕莹1,陈少辉2,黄伟彪2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/22
标签：防雷论文; 雷电论文; 过电压论文; 设备论文; 机房论文; 建筑物论文; 电位论文; 《防护工程》2018年第4期论文;