巢湖區域高層建筑內電子信息機房的雷電防護探討

壽江徽 詹勇

摘要：結合現代的防雷技術、電子信息機房的雷擊風險評估、電源系統和信號系統的雷電防護，提出高層建筑內電子信息系統的雷電防護方法。

關鍵詞：巢湖;高層建筑;電子信息機房;雷電防護

近年來，城市高層建筑不斷地增多，而隨著科技的快速進步，經濟的發展，各種先進的電子信息設備正廣泛地應用于各類的建筑當中。計算機的應用已經深入到當今社會的各個方面，正改變著人們的工作方式、學習方式和生活方式，許多企事業單位和政府在籌建自己的電子信息機房。然而，機房內精密的電子設備與計算機系統集中在機房之內，而這些電子信息設備絕緣度和耐電壓水平不高，對抗電磁干擾的能力較差，一旦受到雷電災害的影響，瞬間所產生的強大雷電流可能會造成各項硬件設備的破壞，數據可能會遭到永遠丟失，嚴重時還會造成整個計算機系統發生中斷，工作不能正常進行，所造成的損失無法估量。因此，高層建筑內電子信息機房的雷電防護，已越來越受到人們的重視。

巢湖市位于安徽省中部、江淮丘陵南部，屬北亞熱帶濕潤季風氣候區，受三面環山地形影響，雷電活動比較頻繁，是我國雷電災害較為嚴重的地區，年雷暴日數為30d，多出現在5-9月，6-8月為高發期。電子信息機房對雷電防護提出了更高更新的要求和挑戰，因此分析雷擊的破壞作用，提高高層建筑物內電子信息機房的防雷技術應用，確實做到建筑物內機房電子設備及網絡系統的防雷保護，具有重要的意義。

1.雷電流入侵電子信息機房的形式

雷電是產生于積雨云中的大氣放電現象。積雨云在形成的過程中，會有帶正電荷和負電荷的云團，當電荷積聚到一定的程度時，不同的電荷云團間產生的電場強度會擊穿空氣進行放電，瞬間產生巨大的雷電流。而電子信息機房內有大規模的集成電路的運用，而微電子集成模塊的耐壓及防雷擊沖擊能力不強，因而容易受到雷電波和雷電電磁脈沖的入侵而損壞，從而導致整個電子信息系統的癱瘓。雷電入侵電子信息機房的危害形式有：

1.1直擊雷

直擊雷會直接發生在建筑物的頂端，瞬間產生的強大電流會沿著導體進入到建筑物的內部，如果沒有避雷針/器等將電流引入到大地，直擊雷會通過網絡無線通信的天線進入到網絡系統內，造成通信接口、接收系統、室內單元、路由器等網絡主要通信設備的損壞，還會對人身造成嚴重的威脅。

1.2雷電波沖擊

雷擊瞬間產生的強大電流順著電線、天線等進入到建筑物內，會使內部的電子信息設備及系統網絡受到破壞，電路短路，甚至可能會造成建筑物的內部起火。

1.3感應雷

高層建筑物內有電纜和電線，還有很多的金屬管道，受到雷擊，被避雷針引到地下的強電流會在建筑物的周邊產生強烈的電磁場和感應電壓，這個電壓與建筑物周圍的磁場交互作用，會導致電子信息設備存儲的數據出現丟失。

1.4地電位反擊

避雷針引流到地表以下的強雷電流可能會出現反擊，從而讓地表防護網瞬間受到高壓，會對建筑物內機房的電子信息設備產生破壞。

2.高層建筑內電子信息機房的雷電防護

隨著城市建設規模擴大和經濟快讀發展，電子信息技術廣泛應用于社會各行業及普通百姓日常生活中，這些弱電子設備是極易遭受雷擊危害而損壞的。電子信息機房所遭受到的雷擊影響包括直擊雷、電磁脈沖及電磁感應，還有接閃器接閃后由接地裝置引起的地電位反擊。因此，在高層建筑內電子信息機房進行雷電防護時，需要考慮這幾方面的綜合防護措施。

2.1直擊雷的防護

電子信息機房所在的高層建筑，在防直擊雷方面的設施應該符合國家的相關規定和要求，在建筑物上安裝避雷針/帶/網，以及引下線，接地裝置和接地電阻等。否則需要按照規定進行整改，減少建筑物遭到雷擊時，雷電流所產生的電磁脈沖、電磁感應電壓以及雷電波入侵會對電子信息系統造成嚴重的影響。

電子信息機房盡量要選擇高層建筑內較低的樓層，并選擇在樓層的中心部位，遠離建筑物的外墻結構柱子。因為高層建筑物的頂層裝有接閃器，受到雷擊或者在建筑附近有落雷的時候，產生的電磁場影響會比較大，樓層低的中央部會有一定的屏蔽作用，使磁場進一步減弱，這樣利于保護機房內的電子信息設備及網絡系統。

2.2雷電感應的防護

在線纜引入到建筑物之前，需將電源線、信號線穿到鋼管之中后作埋地再進行引入。低壓電源架空電纜在做埋地之前，需安裝I級電涌保護器，信號線進入到室內后，在進入到設備端前，需安裝信號電涌保護器。架空的金屬管道在進建筑物之前，要和防雷的接地部分作連接處理。建筑物內部的弱電系統很容易受到雷電侵襲，因此需安裝符合防雷技術要求的電涌保護器。如果部分電纜電線不能夠全部埋在地下，需要埋地的部分所穿過的金屬管長度大于2m以上。電源線、通信電纜的芯線以及電話線和電視傳輸線等電纜的芯線都需接上合適的避雷器，并將接地端連到統一的共用地網之中。

電子信息系統信號線路浪涌保護器要根據線路的工作頻率、傳輸介質、傳輸速率、帶寬、工作電壓、接口形式以及特性阻抗等參數，選用電壓駐波比和插入損耗小的適配浪涌保護器。電源線路的各級浪涌保護器，要分別安裝在被保護設備電源線路的前端，各級浪涌保護器連接導線應平直，長度要小于0.5m，當電壓開關型浪涌保護器至限壓型浪涌保護器之間的線路不大于10m，限壓型浪涌保護器間的線路長度<5m時，需加裝退耦在兩級的浪涌保護器之間。

2.3等電位連接與接地

電子信息機房需進行等電位的連接和接地。機房內的電子及電子設備的金屬外殼、機柜機架、金屬管槽、屏蔽線纜的外層、信息設備防靜電接地的安全保護接地、浪涌保護器接地端等，均應以最短的距離與等電位連接網絡的接地端進行連接。等電位連接可通過焊接、螺栓連接及熔接三種方法，使用螺栓連接時要考慮螺栓會松動，因此要焊牢栓緊，因為銅的導電線能較好，使用多股銅線的彎曲也較方面。但在土壤中和建筑物內部結構的鋼筋進行的連接要避免使用祼銅線，因為銅電位和鐵電位不同化形成電池造成化學腐蝕。

防雷接地要和交/直流工作地、安全保護地共用到一個接地系統上，這四個接地的引線可與環形接地體相連形成等電位的連接，但防雷接地在環形接地體上的接地點與其他幾種接地的接地點間距離不小于10m，采用共用的接地系統，目的是為了達到均壓、等電位，從而來減小各種接地的設備間及不同的系統間存在的電位差，達到來保護電子信息設備及網絡系統的目的。

2.4屏蔽

現代建筑物多數都有各種各樣的電子電器設備、通信系統和控制系統，內部的電氣設備很容易受到電磁波的干擾，而這些電氣設備不耐壓，受到雷擊很容易被電磁波所影響。甚至，臨近的接閃都會讓電氣設備產生干擾，因此在設計建筑物時，主材料選擇為鋼筋，這樣的話，可能通過鋼筋在建筑物的內部形成等電位的網狀結構，發生雷擊時就能將產生的強電流分流，建筑物內的總電場趨于零，從而實現了對建筑物的保護。另外，不同的結構所使用的鋼筋密度也各不相同，建筑物各部位的鋼筋密度，設計人員要根據實際情況來選擇，這樣才能解決雷電流的分流，預防雷擊產生的電磁波。

參考文獻

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作者簡介：壽江徽（1979-），男，浙江諸暨市人，本科，研究方向：公共氣象服務及雷電防護。