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摘 要：本文通过对庆元县生物资源有限公司的办公楼和乙炔罐的现场勘察，对项目的防雷分类以及对被保护对象的耐雷分析，进行办公楼和乙炔罐项目的直击雷、雷电感应和雷电波侵入的防雷设计，采取直击雷的防护、雷电过电压保护、接地系统、等电位连接的防雷技术，从而减少或消除雷电的危害。
关键词：避雷针 电涌保护器 接地体 地网
随着现代化进程的加快和微电子设备的广泛应用，近年来雷击灾害频频发生，人们更加重视雷电灾害的防护。联合国已把雷电灾害列为“自然界十大自然灾害”之一，同时雷电也是我国的十大自然灾害之一[1,2]。
雷电灾害主要包括：雷电直击、感应雷击和雷电波入侵。现代防雷措施主要包括：接闪、分流、接地、合理布线、等电位连接、电涌保护器（SPD）等六个方面，在实际中综合使用，能取得较好的防雷效果[3,4]。
针对一个特殊建筑物的防雷设计，除了做好外部防雷系统以外，还应做好相应的内部防雷措施。内部防雷系统是防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成毁坏。由雷电放电引起的电磁脉冲和暂态过电压波会通过各种途径侵入建筑物内，危及建筑物内的各种设备的安全可靠运行[5]。
由于乙炔罐是储存可燃性气体的建筑，如发生雷击事故，势必会导致爆炸火灾等危害，直接经济、人员损失惨重；另外办公楼内集成电子设备众多，设备对于过电压敏感度较高，因此一旦发生雷电感应过电压、雷电波侵入，必然导致办公楼内各电子设备失效，影响系统正常运行工作[6]。
本文拟通过对庆元县生物资源有限公司的办公楼和两个乙炔罐的雷电防护设计，进一步加深对《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物内电子信息系统的防雷技术规范》（GB50343-2004）等防雷国家标准和《乙炔站设计规范》（GB50031-94）、《低压配电设计规范》（GB50054-95）等其他行业标准规范的理解 [7-9]。
一、项目概况
庆元县生物资源有限公司成立于1992年，是一家股份制有限公司，位于浙江省庆元县郊区。众所周知，乙炔罐是一个对防雷防火要求特别高的场合。作为一个高危险的场所，其防雷安全的重要性不言而喻；作为防雷系统中至关重要的部分，完善的防雷措施能构成设备长期正常工作及人身安全的条件。
根据气象部门历年来的记录数据显示，庆元县的年平均雷暴日是57d，最多的年份能达到78d。根据GB50343-2004的规定，属于典型的高雷区。根据现场的考察结果得到，庆元县所处位置地势较低，周边山岭纵横，常年天气凉爽，多雨，土壤电阻率为200Ω·m。
庆元县生物资源有限公司的办公楼共有8层，楼高28m，长和宽分别为 45m和15m。自2002年建成后没有作过任何防雷措施。于2008年8月遭受过一次雷电直击，雷电直接击中楼顶边角处，由此引起的感应过电压造成10台计算机不同程度的损坏，14部电话损毁。公司还有两个间距为2m，且大小相等、一字排开的乙炔罐，已在每个罐罐顶安装了针高2.5m的接闪杆。根据（GB50057—2010）建筑物防雷设计规范，为了防止因罐壁厚度不够引起放电击穿，导致爆炸，应在两个乙炔罐的外侧竖立两根独立接闪杆和架设接闪线，做罐的直击雷防护。
二、直击雷的防护
直击雷是指雷电直接击中建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。因为发生雷电时闪电通道的温度能达到上万热力学温度，且强大的雷电流造成的电动力效应是很吓人的，所以直击雷的防护是必需的[10]。
现代防雷中主要采用接闪杆、接闪带、接闪线和接闪网作为直击雷的防护手段，通过将雷电流“吸引到自身”而避免建筑物遭到雷电的直接损坏。接闪杆的保护范围主要是通过滚球法来计算。所谓滚球法是用具有一定的滚球半径的球沿着需要保护的建筑物和设备滚动，当球指触及接闪设施或者金属接闪装置时，其他未被滚球碰到的地方就是被保护的范围。滚球半径依据国家标准：一类为30m、二类为45m、三类为60m[11]。
1.防雷建筑物等级的划分
《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）根据防雷建筑物的重要性、使用性质、发生雷电灾害的可能性和后果将建筑物分为三类。
庆元县生物资源有限公司的办公楼和乙炔罐的防雷等级是由如下计算确定的：
办公楼楼高28m、长45m、宽15m，所处地区年平均雷暴日为57d，则办公楼的年预计雷击次数N为：
N=kNgAe
其中：k为校正系数，在这里取1；
Ng为建筑物所处地区的雷击大地的年平均密度，通过年平均雷暴日来确定；
Ae为建筑物的等效截收面积。
Ng=0.1Td,在这里Td为57，所以:
Ng=0.1×57=5.7次/（km2.a）
=
=0.016 km2
则办公楼的年预计雷击次数:N= kNgAe=5.7×0.016=0.0912（次/年）根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）中第3.0.4条第3款的规定：“三、预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。”（根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）重新调整）办公楼属于第三类防雷建筑物，在计算直击雷保护范围中的滚球半径时，按滚球半径是60m计算。
根据上述规范中第3.0.2条第三款的规定：“具有1区或21区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。”以及规范3.03条第八款的规定：“具有爆炸危险的露天钢质封闭气罐,应划分为第二类防雷建筑物。而乙炔气罐为钢质露天气罐，所以应属于第二类防雷建筑物，其滚球半径为45m。
2.直击雷防护方法
对于办公楼，可采用在屋顶安装接闪带的方式进行直击雷的防护。在屋顶女儿墙上每隔1m的距離上安装高度为0.2m的支撑架，支撑架用直径为10mm的圆钢，在屋顶的四个角转弯处支撑架间距为0.5m,在支撑架上焊接直径为10mm的圆钢。沿屋面外围、楼梯间外围、屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设接闪带，用支持卡固定。 为了防止材料受环境腐蚀，选用10mm的镀锌圆钢作为接闪带。为了防止在接闪时因为强大的雷电流产生的巨大的电动力效应使接闪带损坏，在屋顶四个角接闪带做成圆弧形，同时在四个角安装接闪短杆，杆长1m，采用圆钢12mm。对于两个乙炔罐，根据《建筑物防雷设计规范》，其直击雷防护措施是必须装设独立接闪杆，所以现在两个罐的罐外侧装设两支独立接闪杆，杆高由下面的计算确定。
2.1避雷针高度的计算
考虑到强大的雷电流通过引下线和接地装置泄流入地时，在其附近会产生很大的电位差，为了防止高电位向附近设备发生击穿放电，接地点需要离建筑物或者设备有一定的距离，这个距离称为“安全距离”，在一类防雷建筑物中，安全距离至少為3m。
考察得知：这两个乙炔罐的直径为5m，罐间距为2m，罐高为6m，需要在罐的两侧4m的地方分别竖立避雷针，则避雷针的高度可由下面的计算确定：
其中：hx为两支接闪杆在距离罐9m时需要的保护高度，根据实际情况为罐高6m；
h为需要计算的接闪杆高度；
hr为滚球半径，二类建筑物取45m；
D为两根接闪杆的间距，计算结果为20m；
X为两支接闪杆中点离罐的距离，取1m。
带入上式得：
解上面的方程得到：所需的接闪杆的高度h为7.3m，考虑到还要假设接闪线和留有一定的裕度，所以提高到11m。即在边上两个储气罐的外侧4m的地方安装两支11m高的接闪杆作为其直击雷的防护措施。
现场勘察测得独立接闪杆的接地电阻为1.3Ω， ，计算地上部分的安全距离：
对于这种典型的“狭长建筑物”，还需要通过设接闪线作为直击雷的防护。在实际操作中接闪线不可能拉伸得很直，有一定的悬垂度，所以接闪线的长度选择为24m，接闪线悬垂的最低点离罐顶不小于4m，这也是考虑到防止雷电“反击”的安全距离。
三、雷电过电压保护
1.概述
建筑物过压（防雷）保护重点在电源线路，本方案采取在电源线路上安装电涌保护器，预防雷电过电压波侵入信息系统。其雷电过电压保护的基本原理是在瞬态过电压的极短时间内，在被保护区域内的所有导电部件之间建立一个等电位，这种导电部件包括了供电系统的有源线路就是为了保证该厂设备免受雷击，要在极短的时间内，将电源线侵入的数十千安雷电过电压脉冲导入大地。
2.防护方法（SPD）
2.1根据分级防护原理，在公司办公楼总低压电源配电室入户处安装一组通流量为80kA的三相电源电涌保护器，距离地面约1.6m处，作为对电源线路的第一级保护，用25mm2多股铜芯线作为接地连接线；
2.2在公司办公楼每层楼的低压电源配电箱处安装一组通流量为40kA的三相电源电涌保护器，距离地面约1.2m处，用16mm2多股铜芯线作为接地连接线；Up=2.5kV。
2.3在每台计算机的UPS电源前端安装一只20kA 的单相电源电涌保护器，距离地面约1.2m处，并用16mm2多股铜芯线作为接地连接线。Up=1.5kV。
上述是公司办公楼的电源系统的雷电过电压防护措施。在办公楼的三楼最东面的机房中，有24口千兆以太网交换机，为了防止过电压通过信号线路侵入电子设备中，所以需要在交换机的前端并联24口交换机信号电涌保护器，标称放电电流为10kA，最大工作电压为5V。
为了使雷电流尽快泄放到地，任何电源或者信号电涌保护器都必须有良好的接地，一般要求接地电阻小于4Ω，而且防雷电感应的接地装置应和电气设备装置一并与电源地线连在一起形成等电位。
3.多级电涌保护器的能量配合问题
从上面的设计可知，电源系统采取了三级电涌保护器配合使用，逐步降低雷电过电压的影响。但是在电涌保护器的多级配合中，常常会出现“保护盲区”的问题。所谓“保护盲区”是指后级电涌保护器先动作，绝大部分的雷电流将通过其泄放，而前级响应时间长，还没有来得及动作，这样使后一级的电涌保护器因为过载而损坏。
避免“保护盲区”的方法是使各级电涌保护器之间达到“能量配合”。在电源系统中，可以通过在两极之间串联一定电感值的电感来实现抬升前一级电涌保护器的电压而促使及早动作，而在信号保护电路中可以串联电阻实现“能量配合”。由于办公楼电源系统内配电盘至用电设备的线路距离仅为8m，不满足开关型和限压型电涌保护器之间10m的距离要求，势必会造成因能量配合不当引起后级电涌保护器失效。因此必须增加线路长度，或者在组合型电涌保护器中增加退耦电感，使得两级达到能量配合。
四、接地系统
接地为防止触电或保护设备的安全，把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线，利用大地作电流回路接地线。在建筑物供配电设计中，接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电系统的可靠性、安全性。不管哪类建筑物，在供电设计中总包含有接地系统设计。
1.接地概述
理想的接地装置（包括从接闪器、接地线到接地体）是没有电阻的，当雷击时，不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电势差为零，这样对人和设备是绝对的安全。事实上这样的接地装置是不存在的，而在实际工程中，就要求接地阻值应尽可能地小。
由于地下腐浊和短路电流及雷电流的冲击，使接地极的使用期受到限制，因此地网用镀锌钢材制作，垂直接地极用L50mm×5mm镀锌标准接地极组成，埋深2米以上；水平接地极用－40mm×4mm镀锌扁钢制作，埋设深度大于0.6米以上，并敷设长效防腐降阻剂，以延长接地极的使用寿命，达到长期使用的目的。接地电阻测量结果为R=0.8Ω，接地网单位网格尺寸采用12m×8m网格。
2.焊接工艺
扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2 倍，不少于三面施焊；圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6 倍，双面施焊；扁钢和圆钢与钢管、角钢、互相焊接时，除应在接触部位两侧施焊外，还应增加圆钢搭接件；
3.防腐处理
接地装置的设计使用年限应与地面工程的设计使用年限相当，年限为20年。防腐蚀设计按当地的腐蚀数据进行。在严重腐蚀的地区，敷设在电缆沟中的接地线和辐射在屋内或地面上的接地线宜采用热镀锌；对埋入地下的接地体宜采用适当的防腐措施（如用降阻剂、或者采用阴极保护等措施）；接地线与接地极或接地极之间的焊接点，应涂防腐材料。（沥青等）。 4.地网的制作示意图
图2为垂直接地极结构示意图，从上图可以看出，垂直接地极采用镀锌角钢制作，厚度为4mm。垂直接地极上端距地面大于60cm，长度为2.5m。考虑到垂直接地极之间的集合屏蔽效应两垂直接地接极间距为5m。
五、等电位连接
1.等电位连接定义
防雷等电位连接——是将分开的导电装置各部分用等电位连接导体或电涌保护器(SPD)做等电位连接，其目的是减小建筑物金属构件與设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差。防雷等电位连接区别于电气安全的等电位连接，最主要是将不能直接连接的带电体通过电涌保护器做等电位连接。
为了彻底消除雷电引起的损坏的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器或者导线进行连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，各个局部等电位连接互相连接，并最后与总等电位连接排相连。
2.等电位连接示意图
下图为办公楼的各部分等电位连接图：
3.等电位连接类型
机房的等电位连接有两种类型，即S型和M型。
通常，S型等电位连接网络用于相对较小、限定于局部的系统，所有服务性设施和电缆仅在一点进入该信息系统．本网络应仅通过唯一的一点(即接地基准点 ERP)组合到共用接地系统中去。做等电位连接的这唯一的点也是接电涌保护器以限制传导来的过电压的理想连接点。
M型等电位连接网络用于延伸较大和开环的系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，服务性设施和电缆在几个点进入该信息系统。本网络用于各种高频也能得到一个低阻抗网络。这种网络所具有的多重短路环路对磁场将起到衰减环路的作用，从而在信息系统的邻近区使初始磁场减弱。
在复杂系统中，两种型式(M型和 S型)的优点可组合在一起。
公司的机房位于办公楼三楼的最东面。为了防止过电压来临时不同金属部件产生的电位差，引起的反击现象，必须采用等电位连接措施。由于局域网较小，所以应采取S型等电位连接。
应将建筑物内部的配电金属套管、水管、暖气管、煤气管和金属竖井、桥架等均与防雷接地装置作等电位连接；垂直敷设的电气线路，可以选择在适当的部位装设带电部分与金属支架间的击穿保护装置。各种接地装置都宜连接成一体。
六、结语
目前建筑物防雷设计主要有外部防雷和内部防雷两种。外部防雷包括避雷针、带、线、网等。而内部防雷则包括等电位连接、电涌保护器（SPD）、合理布线、接地等等。
本文对办公楼和储气罐分别进行了避雷带、独立避雷针的直击雷防护。然后对办公楼的电子设备进行了电源系统的过电压防护，并采取等电位连接措施进行辅助保护，确保办公楼内电子设施的安全。
对建筑物进行防雷设计是雷电防护科学技术专业毕业生应具备的一项技能，本文旨在通过对庆元县生物资源有限公司的办公楼和储气罐进行防雷设计，更加熟悉防雷设计中的种种问题，熟练掌握防雷设计的方法和流程。
参考文献
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[5]黄邦邦. 电子信息系统的雷电过电压及防护措施[J]. 福建建设科技, 2006,(01) :55.
[6]潘忠林.现代防雷技术[M].成都：电子科技大学出版社，1997.
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[10]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2003.
[11]侯兴祥, 罗耀山, 田建军. 浅谈县级防雷工程的发展[J]. 技术与市场, 2011,(02).
关键词：避雷针 电涌保护器 接地体 地网
随着现代化进程的加快和微电子设备的广泛应用，近年来雷击灾害频频发生，人们更加重视雷电灾害的防护。联合国已把雷电灾害列为“自然界十大自然灾害”之一，同时雷电也是我国的十大自然灾害之一[1,2]。
雷电灾害主要包括：雷电直击、感应雷击和雷电波入侵。现代防雷措施主要包括：接闪、分流、接地、合理布线、等电位连接、电涌保护器（SPD）等六个方面，在实际中综合使用，能取得较好的防雷效果[3,4]。
针对一个特殊建筑物的防雷设计，除了做好外部防雷系统以外，还应做好相应的内部防雷措施。内部防雷系统是防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成毁坏。由雷电放电引起的电磁脉冲和暂态过电压波会通过各种途径侵入建筑物内，危及建筑物内的各种设备的安全可靠运行[5]。
由于乙炔罐是储存可燃性气体的建筑，如发生雷击事故，势必会导致爆炸火灾等危害，直接经济、人员损失惨重；另外办公楼内集成电子设备众多，设备对于过电压敏感度较高，因此一旦发生雷电感应过电压、雷电波侵入，必然导致办公楼内各电子设备失效，影响系统正常运行工作[6]。
本文拟通过对庆元县生物资源有限公司的办公楼和两个乙炔罐的雷电防护设计，进一步加深对《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物内电子信息系统的防雷技术规范》（GB50343-2004）等防雷国家标准和《乙炔站设计规范》（GB50031-94）、《低压配电设计规范》（GB50054-95）等其他行业标准规范的理解 [7-9]。
一、项目概况
庆元县生物资源有限公司成立于1992年，是一家股份制有限公司，位于浙江省庆元县郊区。众所周知，乙炔罐是一个对防雷防火要求特别高的场合。作为一个高危险的场所，其防雷安全的重要性不言而喻；作为防雷系统中至关重要的部分，完善的防雷措施能构成设备长期正常工作及人身安全的条件。
根据气象部门历年来的记录数据显示，庆元县的年平均雷暴日是57d，最多的年份能达到78d。根据GB50343-2004的规定，属于典型的高雷区。根据现场的考察结果得到，庆元县所处位置地势较低，周边山岭纵横，常年天气凉爽，多雨，土壤电阻率为200Ω·m。
庆元县生物资源有限公司的办公楼共有8层，楼高28m，长和宽分别为 45m和15m。自2002年建成后没有作过任何防雷措施。于2008年8月遭受过一次雷电直击，雷电直接击中楼顶边角处，由此引起的感应过电压造成10台计算机不同程度的损坏，14部电话损毁。公司还有两个间距为2m，且大小相等、一字排开的乙炔罐，已在每个罐罐顶安装了针高2.5m的接闪杆。根据（GB50057—2010）建筑物防雷设计规范，为了防止因罐壁厚度不够引起放电击穿，导致爆炸，应在两个乙炔罐的外侧竖立两根独立接闪杆和架设接闪线，做罐的直击雷防护。
二、直击雷的防护
直击雷是指雷电直接击中建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。因为发生雷电时闪电通道的温度能达到上万热力学温度，且强大的雷电流造成的电动力效应是很吓人的，所以直击雷的防护是必需的[10]。
现代防雷中主要采用接闪杆、接闪带、接闪线和接闪网作为直击雷的防护手段，通过将雷电流“吸引到自身”而避免建筑物遭到雷电的直接损坏。接闪杆的保护范围主要是通过滚球法来计算。所谓滚球法是用具有一定的滚球半径的球沿着需要保护的建筑物和设备滚动，当球指触及接闪设施或者金属接闪装置时，其他未被滚球碰到的地方就是被保护的范围。滚球半径依据国家标准：一类为30m、二类为45m、三类为60m[11]。
1.防雷建筑物等级的划分
《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）根据防雷建筑物的重要性、使用性质、发生雷电灾害的可能性和后果将建筑物分为三类。
庆元县生物资源有限公司的办公楼和乙炔罐的防雷等级是由如下计算确定的：
办公楼楼高28m、长45m、宽15m，所处地区年平均雷暴日为57d，则办公楼的年预计雷击次数N为：
N=kNgAe
其中：k为校正系数，在这里取1；
Ng为建筑物所处地区的雷击大地的年平均密度，通过年平均雷暴日来确定；
Ae为建筑物的等效截收面积。
Ng=0.1Td,在这里Td为57，所以:
Ng=0.1×57=5.7次/（km2.a）
=
=0.016 km2
则办公楼的年预计雷击次数:N= kNgAe=5.7×0.016=0.0912（次/年）根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）中第3.0.4条第3款的规定：“三、预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。”（根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）重新调整）办公楼属于第三类防雷建筑物，在计算直击雷保护范围中的滚球半径时，按滚球半径是60m计算。
根据上述规范中第3.0.2条第三款的规定：“具有1区或21区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。”以及规范3.03条第八款的规定：“具有爆炸危险的露天钢质封闭气罐,应划分为第二类防雷建筑物。而乙炔气罐为钢质露天气罐，所以应属于第二类防雷建筑物，其滚球半径为45m。
2.直击雷防护方法
对于办公楼，可采用在屋顶安装接闪带的方式进行直击雷的防护。在屋顶女儿墙上每隔1m的距離上安装高度为0.2m的支撑架，支撑架用直径为10mm的圆钢，在屋顶的四个角转弯处支撑架间距为0.5m,在支撑架上焊接直径为10mm的圆钢。沿屋面外围、楼梯间外围、屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设接闪带，用支持卡固定。 为了防止材料受环境腐蚀，选用10mm的镀锌圆钢作为接闪带。为了防止在接闪时因为强大的雷电流产生的巨大的电动力效应使接闪带损坏，在屋顶四个角接闪带做成圆弧形，同时在四个角安装接闪短杆，杆长1m，采用圆钢12mm。对于两个乙炔罐，根据《建筑物防雷设计规范》，其直击雷防护措施是必须装设独立接闪杆，所以现在两个罐的罐外侧装设两支独立接闪杆，杆高由下面的计算确定。
2.1避雷针高度的计算
考虑到强大的雷电流通过引下线和接地装置泄流入地时，在其附近会产生很大的电位差，为了防止高电位向附近设备发生击穿放电，接地点需要离建筑物或者设备有一定的距离，这个距离称为“安全距离”，在一类防雷建筑物中，安全距离至少為3m。
考察得知：这两个乙炔罐的直径为5m，罐间距为2m，罐高为6m，需要在罐的两侧4m的地方分别竖立避雷针，则避雷针的高度可由下面的计算确定：
其中：hx为两支接闪杆在距离罐9m时需要的保护高度，根据实际情况为罐高6m；
h为需要计算的接闪杆高度；
hr为滚球半径，二类建筑物取45m；
D为两根接闪杆的间距，计算结果为20m；
X为两支接闪杆中点离罐的距离，取1m。
带入上式得：
解上面的方程得到：所需的接闪杆的高度h为7.3m，考虑到还要假设接闪线和留有一定的裕度，所以提高到11m。即在边上两个储气罐的外侧4m的地方安装两支11m高的接闪杆作为其直击雷的防护措施。
现场勘察测得独立接闪杆的接地电阻为1.3Ω， ，计算地上部分的安全距离：
对于这种典型的“狭长建筑物”，还需要通过设接闪线作为直击雷的防护。在实际操作中接闪线不可能拉伸得很直，有一定的悬垂度，所以接闪线的长度选择为24m，接闪线悬垂的最低点离罐顶不小于4m，这也是考虑到防止雷电“反击”的安全距离。
三、雷电过电压保护
1.概述
建筑物过压（防雷）保护重点在电源线路，本方案采取在电源线路上安装电涌保护器，预防雷电过电压波侵入信息系统。其雷电过电压保护的基本原理是在瞬态过电压的极短时间内，在被保护区域内的所有导电部件之间建立一个等电位，这种导电部件包括了供电系统的有源线路就是为了保证该厂设备免受雷击，要在极短的时间内，将电源线侵入的数十千安雷电过电压脉冲导入大地。
2.防护方法（SPD）
2.1根据分级防护原理，在公司办公楼总低压电源配电室入户处安装一组通流量为80kA的三相电源电涌保护器，距离地面约1.6m处，作为对电源线路的第一级保护，用25mm2多股铜芯线作为接地连接线；
2.2在公司办公楼每层楼的低压电源配电箱处安装一组通流量为40kA的三相电源电涌保护器，距离地面约1.2m处，用16mm2多股铜芯线作为接地连接线；Up=2.5kV。
2.3在每台计算机的UPS电源前端安装一只20kA 的单相电源电涌保护器，距离地面约1.2m处，并用16mm2多股铜芯线作为接地连接线。Up=1.5kV。
上述是公司办公楼的电源系统的雷电过电压防护措施。在办公楼的三楼最东面的机房中，有24口千兆以太网交换机，为了防止过电压通过信号线路侵入电子设备中，所以需要在交换机的前端并联24口交换机信号电涌保护器，标称放电电流为10kA，最大工作电压为5V。
为了使雷电流尽快泄放到地，任何电源或者信号电涌保护器都必须有良好的接地，一般要求接地电阻小于4Ω，而且防雷电感应的接地装置应和电气设备装置一并与电源地线连在一起形成等电位。
3.多级电涌保护器的能量配合问题
从上面的设计可知，电源系统采取了三级电涌保护器配合使用，逐步降低雷电过电压的影响。但是在电涌保护器的多级配合中，常常会出现“保护盲区”的问题。所谓“保护盲区”是指后级电涌保护器先动作，绝大部分的雷电流将通过其泄放，而前级响应时间长，还没有来得及动作，这样使后一级的电涌保护器因为过载而损坏。
避免“保护盲区”的方法是使各级电涌保护器之间达到“能量配合”。在电源系统中，可以通过在两极之间串联一定电感值的电感来实现抬升前一级电涌保护器的电压而促使及早动作，而在信号保护电路中可以串联电阻实现“能量配合”。由于办公楼电源系统内配电盘至用电设备的线路距离仅为8m，不满足开关型和限压型电涌保护器之间10m的距离要求，势必会造成因能量配合不当引起后级电涌保护器失效。因此必须增加线路长度，或者在组合型电涌保护器中增加退耦电感，使得两级达到能量配合。
四、接地系统
接地为防止触电或保护设备的安全，把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线，利用大地作电流回路接地线。在建筑物供配电设计中，接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电系统的可靠性、安全性。不管哪类建筑物，在供电设计中总包含有接地系统设计。
1.接地概述
理想的接地装置（包括从接闪器、接地线到接地体）是没有电阻的，当雷击时，不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电势差为零，这样对人和设备是绝对的安全。事实上这样的接地装置是不存在的，而在实际工程中，就要求接地阻值应尽可能地小。
由于地下腐浊和短路电流及雷电流的冲击，使接地极的使用期受到限制，因此地网用镀锌钢材制作，垂直接地极用L50mm×5mm镀锌标准接地极组成，埋深2米以上；水平接地极用－40mm×4mm镀锌扁钢制作，埋设深度大于0.6米以上，并敷设长效防腐降阻剂，以延长接地极的使用寿命，达到长期使用的目的。接地电阻测量结果为R=0.8Ω，接地网单位网格尺寸采用12m×8m网格。
2.焊接工艺
扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2 倍，不少于三面施焊；圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6 倍，双面施焊；扁钢和圆钢与钢管、角钢、互相焊接时，除应在接触部位两侧施焊外，还应增加圆钢搭接件；
3.防腐处理
接地装置的设计使用年限应与地面工程的设计使用年限相当，年限为20年。防腐蚀设计按当地的腐蚀数据进行。在严重腐蚀的地区，敷设在电缆沟中的接地线和辐射在屋内或地面上的接地线宜采用热镀锌；对埋入地下的接地体宜采用适当的防腐措施（如用降阻剂、或者采用阴极保护等措施）；接地线与接地极或接地极之间的焊接点，应涂防腐材料。（沥青等）。 4.地网的制作示意图
图2为垂直接地极结构示意图，从上图可以看出，垂直接地极采用镀锌角钢制作，厚度为4mm。垂直接地极上端距地面大于60cm，长度为2.5m。考虑到垂直接地极之间的集合屏蔽效应两垂直接地接极间距为5m。
五、等电位连接
1.等电位连接定义
防雷等电位连接——是将分开的导电装置各部分用等电位连接导体或电涌保护器(SPD)做等电位连接，其目的是减小建筑物金属构件與设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差。防雷等电位连接区别于电气安全的等电位连接，最主要是将不能直接连接的带电体通过电涌保护器做等电位连接。
为了彻底消除雷电引起的损坏的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器或者导线进行连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，各个局部等电位连接互相连接，并最后与总等电位连接排相连。
2.等电位连接示意图
下图为办公楼的各部分等电位连接图：
3.等电位连接类型
机房的等电位连接有两种类型，即S型和M型。
通常，S型等电位连接网络用于相对较小、限定于局部的系统，所有服务性设施和电缆仅在一点进入该信息系统．本网络应仅通过唯一的一点(即接地基准点 ERP)组合到共用接地系统中去。做等电位连接的这唯一的点也是接电涌保护器以限制传导来的过电压的理想连接点。
M型等电位连接网络用于延伸较大和开环的系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，服务性设施和电缆在几个点进入该信息系统。本网络用于各种高频也能得到一个低阻抗网络。这种网络所具有的多重短路环路对磁场将起到衰减环路的作用，从而在信息系统的邻近区使初始磁场减弱。
在复杂系统中，两种型式(M型和 S型)的优点可组合在一起。
公司的机房位于办公楼三楼的最东面。为了防止过电压来临时不同金属部件产生的电位差，引起的反击现象，必须采用等电位连接措施。由于局域网较小，所以应采取S型等电位连接。
应将建筑物内部的配电金属套管、水管、暖气管、煤气管和金属竖井、桥架等均与防雷接地装置作等电位连接；垂直敷设的电气线路，可以选择在适当的部位装设带电部分与金属支架间的击穿保护装置。各种接地装置都宜连接成一体。
六、结语
目前建筑物防雷设计主要有外部防雷和内部防雷两种。外部防雷包括避雷针、带、线、网等。而内部防雷则包括等电位连接、电涌保护器（SPD）、合理布线、接地等等。
本文对办公楼和储气罐分别进行了避雷带、独立避雷针的直击雷防护。然后对办公楼的电子设备进行了电源系统的过电压防护，并采取等电位连接措施进行辅助保护，确保办公楼内电子设施的安全。
对建筑物进行防雷设计是雷电防护科学技术专业毕业生应具备的一项技能，本文旨在通过对庆元县生物资源有限公司的办公楼和储气罐进行防雷设计，更加熟悉防雷设计中的种种问题，熟练掌握防雷设计的方法和流程。
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