摘要：重點(diǎn)闡述現(xiàn)代防雷的分區(qū)理論，指出高校實(shí)驗(yàn)室防雷電和防浪涌的基本思路，介紹防雷產(chǎn)品的設(shè)計(jì)選型的實(shí)用方法和技術(shù)。

關(guān)鍵詞：雷電；防雷分區(qū)理論；接地系統(tǒng)；浪涌電壓；設(shè)計(jì)和選型 一、高校實(shí)驗(yàn)室防雷設(shè)計(jì)的重創(chuàng) 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)早已步入社會(huì)的各行各業(yè)。建筑物內(nèi)幾乎無(wú)不設(shè)有復(fù)雜程度不同的微電子設(shè)備、精密儀器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，高校實(shí)驗(yàn)室也不例外。因此，實(shí)驗(yàn)室除了上述外部的防雷保護(hù)外，還應(yīng)有室內(nèi)防雷保護(hù)、過(guò)電壓及浪涌保護(hù)等等。實(shí)驗(yàn)室中的低壓供電系統(tǒng)、測(cè)量和控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有許多因素可引起過(guò)電壓浪涌，而又有如下四種因素造成的危害最大——直擊雷、附近的雷擊、遠(yuǎn)處的雷擊、開(kāi)關(guān)浪涌。如果雷電直接對(duì)有外部防雷裝置的建筑物或直接打到建筑物頂部的可以通過(guò)某種途徑傳輸雷電電流入地的裝置（如室外天線、衛(wèi)星接收裝置等），使得地電位抬升，一大部分雷電流通過(guò)保護(hù)接地線進(jìn)入到建筑物的裝置和連接的設(shè)備，有這種效果的可叫做直接雷。雷電也可能直接對(duì)電源線（低壓架空線）或數(shù)據(jù)線放電，大部分高能雷電流被引入到建筑物里，這也是直擊雷的范圍。而附近的雷擊是指即使建筑物本身沒(méi)有遭到雷擊，附近的雷電閃擊也可能引起建筑物裝置上的過(guò)電壓。這個(gè)浪涌過(guò)電壓直接或通過(guò)電感性或電容性耦合到達(dá)電子裝置、設(shè)備的線路上。部分雷電流也可能通過(guò)大地傳送到接地裝置從而引起極大的危害，或者通過(guò)雷電放電通道散發(fā)出的磁場(chǎng)，在設(shè)備的線路上感應(yīng)出過(guò)電壓，建筑物內(nèi)的長(zhǎng)導(dǎo)線回路特別容易感應(yīng)出過(guò)電壓。容性耦合是通過(guò)具有高電壓差的兩點(diǎn)之間的電場(chǎng)產(chǎn)生的，例如在雷電放電通道和金屬導(dǎo)線之間。幾百米之外的雷電閃擊我們叫它遠(yuǎn)處的雷擊，它也可能在低壓導(dǎo)線、數(shù)據(jù)線上感應(yīng)過(guò)電壓，也可能將高電壓傳導(dǎo)到建筑物的接地裝置上，從而對(duì)電子設(shè)備造成極大的危害。甚至云層之間或云層內(nèi)部的放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也能耦合過(guò)電壓到導(dǎo)線中。除上述三種之外，開(kāi)關(guān)浪涌則來(lái)自電路的閉合、斷開(kāi)的轉(zhuǎn)換操作，來(lái)自感性和容性負(fù)載的開(kāi)關(guān)操作，也來(lái)自電流的阻斷。特別地，大型用電系統(tǒng)或變壓器的斷開(kāi)可能引起對(duì)鄰近的電子設(shè)備的損壞。 通過(guò)上述分析，我們看到對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)室電氣安全必須建立一個(gè)整體保護(hù)的概念。要轉(zhuǎn)變觀念，把雷電電磁脈沖防護(hù)當(dāng)作防雷設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。這不只是電氣一個(gè)專業(yè)的事，因?yàn)樗婕暗诫娮釉O(shè)備的位置和管線的布置等問(wèn)題。至于對(duì)于實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，我們一定要有整體觀念，建筑物的外部防雷保護(hù)要做到包含高能量的有害的雷電流在導(dǎo)線進(jìn)入建筑物處直接被轉(zhuǎn)向泄入大地，使得進(jìn)入到其他系統(tǒng)的過(guò)電壓值最小化。盡量避免來(lái)自磁場(chǎng)的干擾。這樣，我們就有了一個(gè)由外到內(nèi)的防雷保護(hù)網(wǎng)。在雷電引起的過(guò)電壓到達(dá)終端設(shè)備造成損害之前，逐級(jí)地減少它至無(wú)害的水平。為了達(dá)到這個(gè)目的，建筑物的整個(gè)保護(hù)空間可以分幾個(gè)防雷分區(qū)，每一個(gè)分區(qū)都有具體要求，安裝相應(yīng)等級(jí)的防雷器。但是，前提是必須正確安裝等電位連接系統(tǒng)，然后在各分區(qū)之間安裝防雷器作為補(bǔ)充。 二、防雷分區(qū) 國(guó)際上，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC613212—1中描述的分區(qū)防雷的觀念已被有效的應(yīng)用。由外到內(nèi)，防雷分區(qū)（LPZS）被定義如下： LPZ0A——在建筑物外部，不受外部保護(hù)裝置保護(hù)的區(qū)域。可能遭受直擊雷，對(duì)雷電脈沖沒(méi)有任何屏蔽作用。 LPZ0B——在建筑物外部受外部防雷保護(hù)裝置保護(hù)的區(qū)域。對(duì)雷電脈沖沒(méi)有任何屏蔽作用。 LPZ1——在建筑物內(nèi)部區(qū)域，有小部分雷電能量進(jìn)入的可能性。 PLZ2——在建筑物內(nèi)部區(qū)域，有低的浪涌過(guò)電壓進(jìn)入的可能性。 LPZ3——在建筑物（也可能是設(shè)備的金屬外殼）內(nèi)部區(qū)域，沒(méi)有雷電磁脈沖產(chǎn)生的干擾，也沒(méi)有浪涌過(guò)電壓。 可見(jiàn)，如果我們把LPZ 0→1稱為粗級(jí)保護(hù)、LPZ 1→2稱為中級(jí)保護(hù)，那么就可以把LPZ 2→3稱為精細(xì)保護(hù)。很明顯，實(shí)驗(yàn)室的保護(hù)主要在中級(jí)保護(hù)和精細(xì)保護(hù)范圍，當(dāng)然在它外面的針對(duì)建筑物的粗級(jí)保護(hù)必須把能量減低到中級(jí)保護(hù)能承擔(dān)的范圍。同理，中級(jí)保護(hù)也要把能量減低到精細(xì)保護(hù)能承擔(dān)的范圍，只有這樣，才能保證實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備既沒(méi)有雷電磁脈沖的干擾又沒(méi)有浪涌過(guò)電壓，才能確保其正常工作和運(yùn)行。 要注意，浪涌過(guò)電壓既可能如上所述是由雷電引起的，也可能是由開(kāi)關(guān)引起的，也就是說(shuō)，即使沒(méi)有雷電的天氣，由于來(lái)自電路的閉合、斷開(kāi)的轉(zhuǎn)換操作，來(lái)自感性和容性負(fù)載的開(kāi)關(guān)操作，也有來(lái)自短路電流的阻斷，也都會(huì)引起浪涌過(guò)電壓，這些我們就稱為開(kāi)關(guān)浪涌，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室，雷電浪涌和開(kāi)關(guān)浪涌都是必須采取技術(shù)保護(hù)措施的。要使實(shí)驗(yàn)室的電氣安全可靠有效，首先要有一個(gè)可靠的接地系統(tǒng)。在變壓器中性點(diǎn)直接接地的380/220V三相四線低壓電網(wǎng)中，即：過(guò)去稱三相四線制供電系統(tǒng)中的保護(hù)接零。 TN系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)直接接地，并有中性線引出。按其保護(hù)線形式，TN系統(tǒng)又分為：TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)等三種。 TN-C系統(tǒng)(三相四線制)，該系統(tǒng)的中性線(N)和保護(hù)線(PE)是合一的，該線又稱為保護(hù)中性線(PEN)線。它的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了一條導(dǎo)線，但在三相負(fù)載不平衡或保護(hù)中性線斷開(kāi)時(shí)會(huì)使所有用電設(shè)備的金屬外殼都帶上危險(xiǎn)電壓。在一般情況下，如保護(hù)裝置和導(dǎo)線截面選擇適當(dāng)，則TN-C系統(tǒng)是能夠滿足要求的。TN-S系統(tǒng)(三相五線制)，該系統(tǒng)的N線和PE線是分開(kāi)的。它的優(yōu)點(diǎn)是PE線在正常情況下沒(méi)有電流通過(guò)，因此不會(huì)對(duì)接在PE線上的其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。此外，由于N線與PE線分開(kāi)，N線斷開(kāi)也不會(huì)影響PE線的保護(hù)作用。但TN-S系統(tǒng)耗用的導(dǎo)電材料較多，投資較大。 TN-C-S系統(tǒng)(三相四線與三相五線混合系統(tǒng))，系統(tǒng)中有一部分中性線和保護(hù)是合一的；而且一部分是分開(kāi)的。它兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，而實(shí)驗(yàn)室也可以用這種接地方式。但如投資允許，實(shí)驗(yàn)室安全可靠性要求高，最好用TN-S系統(tǒng)。在TN-C、TN-S和TN-S-C系統(tǒng)中，為確保PE線或PEN線安全可靠，除在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，對(duì)PE線和PEN線還必須進(jìn)行必要的重復(fù)接地。PE線PEN線上不允許裝設(shè)熔斷器和開(kāi)關(guān)。 在同一供電系統(tǒng)中，不能同時(shí)采用TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)保護(hù)。