近年來，隨著信息系統(tǒng)的飛速發(fā)展，越來越多的弱電設備應用于現(xiàn)代化辦公大樓，而微電子設備的高度集成化、低工作電平和小工作電流的特點，又帶來了絕緣強度低，耐過壓過流能力差等致命弱點。美國研究報告（AD- -722675）指出:對具有類似元件的計算機的運行經驗和實驗結果表明,當雷電活動時,磁感應強度達到0.07GS時,無屏蔽計算機會發(fā)生誤動；當磁感應強度超過2.4GS時,計算機將會發(fā)生永久性損壞。也就是說,按安培環(huán)路定理估算,離無屏蔽計算機800米處,落一個100KA的雷,就可能發(fā)生誤動；距其83米處落一個100KA的雷,就要損壞。統(tǒng)計表明,目前雷擊弱電設備造成的損害已遠遠超過雷擊火災引起的損失,成為電子時代的一大公害。
大廈內部集中了大量先進的弱電系統(tǒng),弱電設備因遭受雷擊而造成損壞的安全事故的機率無疑將會增大。為了防止和減少雷電對上述設備的損壞及人員傷亡，應考慮到閃電的各種物理特性和其他危害作用，而采取三維空間的綜合立體防護設計。我們根據國內外最新防雷規(guī)范，闡明如何對整個辦公大樓進行先進的、綜合性的雷擊電磁脈沖防護設計、施工。
1． 大廈情況概述
2． 科技大廈防雷類別、等級及雷電防護等級
2.1防雷類別、等到級的劃分
N=KNgAe=k×0.024T1.3d×Ae
式中：N—年預計雷擊次數（年/a）；
K—校正系數，據本地情況取1；
Td—年平均雷暴日數，取1957—2003年平均值≈29.1d/a；
Ae—建筑物等效面積（Km2）。
經計算，N=0.76次/a，依據《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB50057—2010)第2.0.3條第八款規(guī)定:預計雷擊次數大于0.06次/a,的其它重要建筑公共建筑物，應劃分為第二類防雷建筑物。依照《民用建筑電氣高設計規(guī)范》(JGJ/T16—92)第12.2.2.3條規(guī)定:19層及以上的住宅建筑物和高度超過50m的其它民用建筑物，列為二級防雷建筑物。
2．2雷電防護等級的劃分
E=1-Nc/N=1-(5.8×10-1.5/C)/(N1+N2)
式中：E—防雷裝置攔截效率；
Nc—引起電子信息系統(tǒng)設備損壞可接受的最大年均雷擊次數（年/ a）；
N—年預計雷擊次數（年/a）；
C—各類因子C=c1+c2+c3+c4+c5+c6分別取1.0，2.5,3.0，0.5，1.5，1.0。
計算結果E=0.92。依據《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》（GB50343—2004）第4.2.4條2款，雷電防護等級劃分為B級；參照4.3.1表,大廈內設有中型計算機中心及各種網絡控制系統(tǒng),應確定為雷電防護B級。
3.內部弱電設備遭受雷電的原因分析
眾所周知，弱電設備均為靈敏的電子元器件組成，這些電子元器件和共同特點是耐壓能力十分脆弱，極低的過電壓都會造成其擊穿損壞。僅就計算機及網絡設備而言，此類設備是由大量的大規(guī)模集成電路組成，在1㎜2芯片上集成了十幾萬個元件，它的最大擊穿電壓為幾十伏。最大允許工作電流為幾微安，雖采取了許多抗干擾措施，對低能量干擾比較有效，但對雷電電磁脈沖生成的過電壓過電流，其抗沖擊能力十分脆弱（象晶體管要在10–1焦耳能量的沖擊下?lián)p壞，集成電路芯片在10–7焦耳能量的沖擊下就出現(xiàn)損壞，而正常工作條件下可將干擾輻射能量控制在10–7焦耳以下，但雷電電磁脈沖干擾就很難控制）。每次雷電云地放電過程中，峰值電流在幾十千安以上，電流上升時間僅為幾個微秒，持續(xù)時間為毫秒到幾秒鐘。因此雷電放電產生強大的電磁輻射，其產生的過電壓過電流通過輸電線、通信線、接收天線和空間輻射等途徑侵入到計算機網絡系統(tǒng)，其干擾輻射等能量多數大于10–7焦耳，嚴重威脅到計算機網絡系統(tǒng)的正常工作和安全運行。
大廈內所有弱電系統(tǒng)的雷電保護應重點考慮。對諸如辦公自動化系統(tǒng)、計算機網絡系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、閉路監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)工程、電話系統(tǒng)等弱電設備，按照安全可靠、經濟合理的原則，進行雷擊電磁脈沖保護，并兼顧大廈的直擊雷防護。
具體采取的雷電防護措施為：主要機房（如計算機主機房、閉路監(jiān)控主機房、消防主機房、會議室等）須進行金屬網格或者鋁塑板屏蔽，電源線與各種信號線穿鐵管或者布防在金屬線槽內進屏蔽；主要機房須采取等電位接地措施；電源線與各種信號線路上安裝國家規(guī)范中要求的避雷器（SPD）。
4．電波侵入及雷電電流反擊的防護林措施
4.1進入本樓的電纜，在進入大廈前須采用鎧裝電纜埋地引入，長度不小15米。入樓后在總配電盤及各層配電箱均進行接地處理。
4.2進入本樓的暖氣管道除在空中架設中經鋼管架與地面進行接地處理外，在進入大廈前再進行接地處理。
4.3進入本樓的自來水管道在入樓前進行接地處理。
4.4樓內電源線與各種信號線穿鐵管或者布防在金屬線槽內進行屏蔽，金屬管首如母線槽、信號線、電線暗管均進行接地處理。
4.5大廈主機房內門、窗、各墻壁均安裝小于15×15㎝格距的金屬屏蔽網，各屏蔽網與主引下線做好電氣聯(lián)結。或者采用鋁塑板進行屏蔽。
5． 等電位連接與接地處理
5.1大廈主體等主體等到電位聯(lián)接與接地
進入本大廈的電纜金屬外皮、采暖管、自來水管、消防干管、金屬構件等在進入大廈前與樓體主筋行電氣連接，暖氣管在空中架設中經鋼管架與地面進行接地處理，樓內母線槽、電梯軌道、信號線及電線暗管均進行等到電位接地處理。玻璃幕墻金屬支架也與大樓主筋焊接在一起，各房間內PE線、直流地（既把給設備供電的三插孔上端PE地線用6平方毫米銅線與等電位母排短接）、屏蔽地、靜電地及SPD接地、管道及各金屬構件等均與大樓主筋進行等電位連接，其中靜電地板的金屬支撐之間民進行電氣連接處理，最終實現(xiàn)共用接地。
5.2主要機房等電位聯(lián)結措施
等電位聯(lián)結技術是現(xiàn)代防雷技術的核心內容,現(xiàn)行國標及IEC標準都是圍繞此項內容展開的,甚至通常所說的電涌保護器(俗稱避雷器)也只是作為一種等電位聯(lián)結器件。雷擊發(fā)生時,由于所有的設備及人員都處于同一電位,此電位即使高達幾十萬、上百萬伏也不會造成任何損失。根據新規(guī)范的要求，辦公樓應采用M型等電位連接，這樣可以使各設備工作地線最短，消除頻干擾，滿足弱電設備正常工作要求，尤其是在雷擊情況下能使各設備處在真正的等電位狀態(tài)下而避免損壞。
6．屏蔽技術措施
屏蔽是減少雷電電磁干擾的基本措施。一般要作好機房本身所在設備間的屏蔽及線路屏蔽。線路的屏蔽層應至少在兩端并宜在雷電防護區(qū)交界處做等電位聯(lián)結。設備間應在六面墻上裝飾金屬板材屏蔽；進入機房的所有電源、信號線路均穿在金屬管中；窗戶采用金屬網屏蔽，門宜采用金屬板門。所有的屏蔽體均參與多處等電位聯(lián)結。與屏蔽措施相適用，所有的信息設備均與建筑物外墻保持0.8m以上的間距。
7．電源與信號系統(tǒng)避雷器(SPD)防護
7.1電源系統(tǒng)防護
大廈總配電柜(即配電室)處安裝在計算機系統(tǒng)總電源配電柜處安裝并接第一級AT PORT／4P－B100三相B級電源避雷器。初步衰減從電源線引入的強雷電流和高電壓。其技術參數：最高防雷擊電流Iimp=100 KA（8/20）、最大容許工作電壓（伏）Uc=255V、響應時間tA≤100 ns 。各樓層配電箱空氣開關處并接第二級AT T385／4P－C40三相C級電源避雷器，進一步衰減從第一級分流下來的強雷電流和高電壓，把雷電流脈沖降低到設備能承受的水平。其技術參數：最高防雷擊電流Iimp=40KA（8/20）、最大容許工作電壓（伏）Uc=275V、響應時間tA≤25 ns 。一、二、三級電涌保護器地線均進行接地處理，SPD引線長度不應大于0.5m。
7.2信號系統(tǒng)防護
計算機網絡（諸如網絡交換機、服務器、路由器）信號接口AT RJ45－100、視頻信號線接口AT BNC－VIDEO、各種通訊（含電話AT TEL－RJ45／11、衛(wèi)星AT－ST）信號線接口等安裝相應的信號避雷器防護，并做好接地處理。
8.直擊雷保護
大廈樓頂安裝1支避雷針,避雷器與鐵塔支架進行可靠連接,引下線與建筑物主盤進行不少于4處電氣連接。這樣可以大大延緩雷電放電時間,削弱雷電脈沖的強度,使電磁場對上述弱電設備造成的損失大幅度降低。
大廈雷電電磁脈沖防護