出口加工区的防雷保护

卢 崴，徐祥华，邓宁文

1.玉林市气象局，广西 玉林 537000

2.山东滕州市气象局，山东 滕州 277500

3.广西壮族自治区防雷中心，广西 南宁 530022

1 概况

改革开放以来，加工贸易在我国有了长足的发展。 为促进加工贸易发展，规范加工贸易管理，我国从2000年开始，在各地设立出口加工区，对加工贸易实行封闭式区域管理。

出口加工区按功能分为工业、仓储物流、行政商务和公共配套等若干区域。在出口加工区内建有行政办公大楼，监管仓库，标准厂房等。其中行政办公楼有“计算机网络系统”、“生产调度系统”、“安检系统”、“监控系统”、“火灾自动报警与消防联动控制系统”、CATV系统等。出口加工区内有记重卡口系统、围网监控系统等。

出口加工区一旦发生雷击事故，将会危害区内的人员人身安全及对国家财产造成重大损失，并使出口加工区内业务工作不能够正常进行从而遭受进一步的经济损失。所以出口加工区的雷电防护尤为重要。

2 出口加工区的外部防雷保护

主要包括对行政办公大楼的直击雷保护和监控系统在室外的摄像机的防雷保护。

2.1 行政办公大楼的外部防雷保护

依据《建筑物防雷设计规范》，在大楼顶部设避雷带，所有突出屋面的金属物体均与避雷带可靠焊接。利用结构柱内两根F16mm主筋作为引下线，以焊接的形式从柱顶直通到柱底，与基础钢筋焊接相连，并与大楼基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架连接起来，形成闭合良好的法拉第笼，大楼内竖向金属管道应每三层与圈梁的均压环相连，均压环应与防雷装置专设引下线相连。大楼为框架结构，具有一定的电磁屏蔽作用，有利于适当削弱雷电磁场强度，整个钢筋骨架均按引下线要求焊接连通，金属栏杆及金属门窗等较大的金属物体与防雷装置连接。在办公楼天面加设1m×1m的避雷网格，以确保楼内电磁场强度符合标准的要求。应将大楼内的工作地、安全保护地、防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，形成一个等电位体，避免接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生的原因。

2.2 监控系统的外部防雷保护

为了减少避雷针的维护，防止雨水对避雷针的腐蚀，在室外的摄像机支承杆顶安装不锈钢避雷针,以保护摄像头免遭直击雷危害,并与围网接地网就近连接。

3 出口加工区的内部防雷保护

3.1 电源系统的防雷保护

许多重要的电子设备都安装于行政办公大楼内，从总配电房开始，按照国家标准的要求设置四级电涌保护器（SPD）。在出口加工区总电源配电柜安装第一级电涌保护器；在行政办公大楼的总电源配电柜安装第二级电涌保护器；在计算机网络中心机房、通信机房、监控机房所在楼层分配电柜处安装第三级电涌保护器；特别重要的场所（如计算机网络中心和其他弱电中心机房的重要设备），要在计算机房、监控机房等配电盒处安装第四级电涌保护器。

3.2 信息系统的防雷保护

信息系统的防雷保护主要考虑网络中心机房、监控中心机房等各个弱电系统的信号线路的雷电电涌防护。所有进出大楼的各种信号线均须在防雷区界面处做等电位连接，即安装相应的信号系统的电涌保护器（光缆除外）。楼内的信号线路，当其穿过两个防雷区界面时，必须考虑在一端安装信号避雷器。

出口加工区内的信息系统有很多，根据其使用性质和重要性，主要考虑以下3个系统：计算机网络系统、围网监控系统、记重和卡口系统。

3.2.1 计算机网络系统的防雷保护

在行政办公大楼里主要考虑局域网的防雷保护。局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装SPD，可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取防雷保护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用SPD。出户的局域网线及BNC远程局域网也必须安装SPD。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的SPD，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。

在这要说一下，如果出口加工区行政办公大楼的网络总进线及中心机房主要信息设备间是采用光缆传输信息的，由于光纤是通过光信号来传递信息的，光信号不受雷击的影响，则需要将光缆加强芯妥善接地即可，如无光缆加强芯，则无须防护；中心机房内部的所有设备处于同一雷电防护区（LPZ1区）内，且相互之间的联络线路为光缆，因此在各设备的信号线路出入口处无须进行防雷保护；分交换机与终端之间处于不同的防雷区内，因此在该防雷区界面处（区与后续防护区）安装1级电涌保护。

3.2.2 围网监控系统的防雷保护

监控系统的防雷保护需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。

围网监控系统的内部防雷保护包括2个部分：摄像机支撑架和围网的接地及信号线路的电涌防护。

鉴于围网本身的范围之大，在围网周围设置水平人工接地体作为摄像机支撑架和围网的接地系统。

在电源后或摄像头设备前安装串联式电源SPD。在监控机房到室外的监控摄像头的视频传输电缆做屏蔽处理，且两端应安装视频信号SPD，以保护摄像头。有云台的摄像机安装一只控制线路SPD，在监视器前分别安装对应接口的视频SPD。在监控机房主控计算机上安装控制线路电源SPD（见图1）。所有设备外壳必须与均压等电位连接排良好连接，并共同良好接地。

图1 监控系统信号线路防雷示意图

3.2.3 记重和卡口系统的防雷保护

由于记重和卡口系统的信号线路均处于露天，其性质类同于户外摄像机，因此其信号线路必须安装相应的信号SPD（见图2）。

图2 卡口及计重信 系统防雷示意图

3.3 屏蔽措施

为改善电磁环境，所有与大楼组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架，都必须进行等电位连接后接地。

连接信号电路设备的信号线路穿金属管或采用有金属屏蔽层的电缆，并在首、末两点接地，线路较长时应增加接地点。对于外部线路最好穿金属管埋地进入室内。

在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。当微电子设备系统要求只在一端做等电位连接时，可将屏蔽电缆穿金属管引入，金属管两端做等电位连接。大楼与出口加工区内建筑之间的连接电缆应敷设在金属管道内，这些金属管道从一端到另一端应全线电气贯通，并连到各建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层也应连到这些带上。建筑物或房间的大空间屏蔽是由金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋这些自然构件组成的。这些构件构成一个栅格形大空间屏蔽。穿入这类屏蔽的导电金属物应就近与其做等电位连接后接地。

计算机网络中心机房和监控机房的设备应与建筑物外墙保护1m左右距离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。

3.4 等电位连接与接地

由于行政办公大楼内含有大量的电子设备与布线系统，这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低，防干扰要求高，最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对行政办公大楼这种智能建筑的防雷接地设计必须严密，可靠。大楼的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密，完整的防雷结构。

配置有信息系统设备的机房内应设等电位连接网络，电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、计算机直流地、防静电接地、屏蔽线外层、安全保护地、交流工作地及各种SPD接地端均应以最短的距离就近与等电位连接网络直接连接。在建筑物内应设置总等电位接地端子板，每层或若干层竖井内设置楼层辅助等电位接地端子板，各设备机房设置局部等电位接地端子板。各接地端子板应装设在便于安装和检查以及接近引入线的位置，避免装设在潮湿或有腐蚀性气体及易受机械损伤的地方，等电位接地端子板的连接点应具有牢固的机械强度和良好的电气连续性。

将进入行政办公大楼的各类管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地。在进入设备前再进行二次等电位连接后接地。将大楼外摄像头输出的同轴电缆的外层和其它管线外层在进入大楼前进行等电位连接后接地。

将分开的外导电装置用等电位连接导体连接后接地，以减少系统设备所在的建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。为方便等电位连接施工，应在一些合适的地方预埋等电位连接预留件。

进入系统所在建筑物的各类水管、采暖和空调管道等金属管道的金属外层在进入建筑物处应做等电位连接，并与建筑物组合在一起的大尺寸金属件连接在一起，做总等电位连接之后，接向总等电位连接带，并可靠连通接地。

4 结论

随着智能化技术的日趋完善以及智能建筑在我国的不断普及，雷电防护技术也将不断得到发展。随着人们对雷暴不断深入研究，在电子设备和人身的防护上取得了突破性的进展，提出了全方位的防护，综合治理，层层设防，把防雷看作是一个系统工程，它包括：直击雷的防护、等电位连接、屏蔽措施、综合布线、设计安装SPD、完善的接地系统六个部分组成。雷电防护已经不仅仅是对建筑本体的防护，更侧重于对建筑内人身和电气设备的安全的防护。

[1]华东建筑设计研究院主编.智能建筑设计技术.

[2]虞昊，臧庚媛，赵大铜，等.现代防雷技术基础[M].北京：气象出版社.

[3]曾永林.智能大楼雷电电磁脉冲的防护设计[J].雷电防护与标准化，2002(2).