雷电电磁脉冲综合防护工程

　　雷电电磁脉冲综合防护六要素

　　1、建筑及设施的直击雷保护

　　雷电是雷云中大量电荷在电场力作用下击穿空气对地面物、大地或云层间的放电现象，在极短的电荷释放过程中有大量电荷形成定向流动，也就是电流，强度可达数十千安甚至数百千安。电流在入地过程中产生机械效应、热效应、冲击波，对地面物及设施造成严重的破坏，同时对人身安全造成一定的危害。因雷击造成的损失、建筑损失和人员伤亡每年都有大量的事故案例。

　　针对直接雷击的防范，自200多年前富兰克林进行风筝实验后就出现了避雷针作为建筑的防雷保护装置，并一直延用至今。随着社会的发展，人们对建筑的美观要求的提高，避雷针又逐步演变为更加隐蔽的避雷带、避雷网等类型的接闪装置，但其原理依然没有改变，同样是将雷电能量定向引向自身，由接闪装置通过与大地的有效连接将雷电电荷泄放至大地这一世大的电容器中，从而避免需要保护的设施、建筑遭受直接雷击的破坏。这一时期，人们对防雷的认识只局限于直击雷防护阶段。

　　到上世纪后叶，大量电子系统设备逐渐普及，并随着设备性能的提升其抗电磁干扰能力在逐渐下降。这时，传统避雷装置的弊端也渐渐暴露出来：在雷电击中建筑的接闪装置的同时，本不可能被雷电击中的室内设备也发生了大量的损坏情况，而且越是精密、昂贵的设备损坏得越严重。这就引起人们的重视，经理论分析，其原因主要由于雷电流是一个脉冲波,时间短、幅值大，在通过接闪器向大地泄放的过程中会在泄流通道周围产生很强的变化电磁场，而处在这个电磁场内设备、线路都不同程度地受到电磁场的干扰而产生感应电压或电流，且往往超出设备绝缘耐受值很多，直接造成设备内部的过电压。我们将之称为"雷电二次感应效应"。

　　针对"雷电二次感应效应"及其防范措施的专业研究，金雷信息主线产品使用了具有国际先进水平的限流型优化避雷针，该产品通过了国家实验室的质量性能检测，可大幅度降低雷电二次感应在设备、线路上的感应强度，为设备提供一个更为安全的电磁环境。

　　2、接地装置

　　无论防直击雷装置是何种形式，采用何种先进的产品和工艺，最终的目的都是要将雷电能量通过大地来泄放，这就需要一个与大地有良好电气连接的接地装置。

　　通常，接地装置是由埋设在大地土壤中的可导电材料组成，并将需要接地的设施与其连接。出于材料易购、成本等因素考虑，目前多数接地装置使用的是钢材，一些新型的框架或钢筋混凝土建筑直接使用建筑基础内的钢筋作为接地装置。而在工程实际应用中，我们发现相当多的接地装置失效案例，都是由于接地材料的腐蚀形成断点或与土壤接触面积小造成的。另外，在那些不具备大面积施工的城市环境或复杂恶劣的土壤条件下，作用于传统的接地工艺达到系统要求阻值具有一定难度，甚至在些根本不具备可操作性。接地装置材料的接地效率和使用寿命问题就成了新的研究课题。

　　金雷信息通过对国内多省市区的土壤情况调研和分析，在材料选用和接地装置的规格、类型、配套材料上进行优化设计，推出了"非金属接地模块"和"高导活性离子接地单元"系列产品，作为传统接地材料的更新换代产品，解决了接地装置在小施工面积内接地电阻值达标和接地装置使用寿命的难题，已经成为中国移动、联通电力、国防、航天、教育等多行业接地工程的产品在工程中大量使用。

　　除了接地装置自身外，接地的结构在防雷中同样是不可忽视的重要内容。往往很多防雷工程在选用了非常好的防雷产品后依然有被雷击损坏的情况发生，相当一部分原因就是由于接地结构不合理造成的。特别是一些专业设备，对接地的要求十分严格，但之间存在各类线缆连接，而接地装置又各自独立。而防雷工程中如果存在两个独立的接地装置，而之间的距离又没有保持在安全范围，则会在雷电流通过直击雷防雷接地装置入地同进与设备接地装置间形成电位差，在设备专用接地线上产生电流流向设备绝缘层，对接触设备的人员及设备自身造成安全隐患。

　　"在接地结构上既要保证设备接地抗干扰要求，又要保证雷电环境下的安全问题"。针对以上，我们提出了"四点接地"解决方案，利用接地装置间的暂态等电位装置解决接地装置间的电位差，消除了接地结构缺陷带来的安全问题。

　　3、等电位连接

　　等电位连接，是在一个区域内将所有不希望相互间产生电位差的金属构件、设备等采用低电阻材料互相连接为一体的措施。该区域可以是一个机柜内，也可以是一个机房内，还可能是整个建筑或建筑群。

　　雷电击中建筑的直击雷保护装置时，在整个建筑结构上产生的电压降在各点都是不同的。在接闪点附近的电位，距离接闪点越远的位置电位越低，这就在一个区域内形成了电位差。当电位差达到一定的强度后就会发生击穿空气放电的现象，特别是电子设备上如果发生电击将会直接对设备绝缘造成冲击，影响设备正常工作甚至缩短使用寿命、造成隐性故障或物理性损坏。做好等电位连接就是要消除一个区域内的电位差，使区域内所有的位置电位基本相同，按水涨船高的道理，即使电位升到数十千伏甚至更高，都不会在本区域内形成危险的电位差，从而实现保证设备及人身安全。

　　金雷信息历经多年防雷工程实践，总结出了一系列等电位连接结构设计、材料选择和工程实施的经验，对防雷工程中等电位的要求可充分实现其安全性和有效性。

　　4、屏蔽

　　屏蔽是阻挡电磁波从一个区域向另一个区域传播的最有效措施。雷电电磁脉冲以雷击点为中心向周围传播，其影响范围可达半径2公里或更远。其影响就不仅仅局限于被雷电击中的地面物本身或内部的设备。对于我们所处的建筑物而言，远处的雷击同样可能成为设备损坏的原因，而本身建筑的直击雷保护装置对远处电磁波是没有任何的防护作用的。0.7GS的电磁脉冲就会对电子计算机的数据造成干扰。

　　对远处电磁波的防护就需要良好的电磁屏蔽系统误差来实现。对于电磁屏蔽，主要分为空间电磁屏蔽和线路电磁屏蔽两大部分，空间电磁屏蔽主要是针对某一个需要将本区域电磁场衰减到一定强度以下的建筑或建筑的一部分，在其各个方位装置具有可靠、连续电气连接的金属材料层来阻挡电磁波的侵入，将电磁场能量在屏蔽体上形成能量转换，将磁能转换为电能，并通过接地装置泄放入地，其屏蔽效果的优劣与屏蔽材料的材质、网孔密度、电气连续性和漏洞尺寸密切相关。

　　对线路的屏蔽主要是为防止电磁脉冲对金属线路和电磁感应而在线路上生成过电压而将金属线路通过穿金属管（槽）的方式敷设，并将连续的金属管（槽）两端可靠接地而形成的屏蔽体。线路屏蔽除具有空间屏蔽的功效外，还具有在线路引入过电压时产生反向电动势抵消线路上的过电压的功能。

　　对于雷击电磁脉冲的防范，除了有效的屏蔽外，还应注意合理布线和放置设备，使线路及设备远离可能作为直击雷防护引下装置的建筑外墙和立柱。

　　金雷信息围绕屏蔽技术的应用能力并未仅仅局限于雷电电磁脉冲的防护，作为专业屏蔽工程和电磁脉冲综合防护工程的提供商，金雷信息更具备针对防电磁信息泄露、防电磁脉冲攻击的专业屏蔽室的设计、研发和工程实施能力，设计的电磁屏蔽系统可满足最严格的国军标的要求。

　　5、电源系统过电压保护

　　为防止系统内交流系统可能会引入过电压，在综合做好上述几项保护措施的基础上，还应对设备的供电系统做好过电压保护措施，严把设备保护的最末环节。

　　通常，在电源引入一个系统时，都是将市电通过配电设备将电能分配到系统内的各个用电设备。在市电引入时，存在引入雷电能量的可能，前面的几项措施只能大限度地削减能量，但几乎不可能消除。为了将已经进入配电系统的雷电能量安全地泄放，同时给用电设备提供一个安全的供电电源，就需要通过多级电源防雷保护装置各司其职，达到大能量泄放、低残压保护的要求。特别是一些交流供电的精密设备，其绝缘耐受能力相当差，对残压的要求非常严格，需要符合要求的低残压保护器来进行特殊保护。而在各种不同类型的电源防雷产品的选用、配合、安装等方面会直接影响保护的效果，不合格的工程设计和施工会造成性能优异的防雷产品达不到预期的保护要求。

　　金雷信息使用国内为数不多的10/350μs电源防雷产品和低残压型一体化电源防护终端(残压＜600V)外，在工程设计和实施阶段均由经验丰富的设计工程师和作业工程师按国家标准甚至是高于国家标准严格执行，并由公司内部完善的质量管理体系进行质量监督和控制，为工程的最终实施效果保驾护航。

　　6、通信系统过电压保护

　　大量使用的弱电通信系统也是引入雷电过电压能量造成设备损坏的困素之一。弱电通信系统与电源系统比较，其工作电压低、与设备内部信息处理设备直接连接，有些系统只要在电路中产生几十伏的过电压就有可能使电路中的元器件击穿。

　　弱电通信系统的多样性是摆在防雷系统的设计选型中大的难题，弱电系统往往会有成百上千种不同的线路种类、工作电压、接口形式、传输速率、特性阻抗等，对这些系统的防雷保护首先要建立在不影响其正常工作的前提之下，否则防雷功能再也是不可取的。这就要求防雷厂商具有强大的产品研发生产实力，能对应不同的弱电通信系统开发生产出最为适用的防雷产品，同时还要求防雷系统设计工程人员对各种弱电通信系统有清楚的了解，才能根据保护对象的实际情况合理地选用产品来达到的防护组合。

　　金雷信息的防雷技术研发以及工程设计能力在同行业中具有较强的竞争力，经过多年的工程实践更积累了大量的工程参考资料，完善的技术培训制度使这种竞争力得以延续和增强。