雷電電磁脈沖的防護 第1部分：通則
1、總則
1.1 范圍與目標 IEC61312-1為建筑物內或建筑物上的信息系統的有效的雷電防護系統的設計、安裝、檢查、維護及測試提供信息。 下列情況不屬本標準范圍：車輛、船舶、航空器，而各種離岸裝置則由專門機構制定的規程管理。 本標準不考慮系統設備本身。然而，本標準為信息系統的設計者的抗IEMP防護系統的設計者之間，為了達到最佳防護效能而進行的合作提供一些指導原則。
1.2 引用標準 以下標準包含的條文，通過在標準中引用而構成本標準的條文。在標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。ISO及IEC的成員都持有現行有效的國際標準。
IEC61024-1：1990，建筑物防雷——第一部分：通則。
1.3 術語及定義 不僅IEC61024-1中給出的定義適用于本標準，而且以下定義也適用于本標準。
1.3.1 連接網絡：將系統的各個外露可導電部分連接起來的導體所構成的網絡。
1.3.2 共用接地系統：連接至接地裝置的建筑物的所有互連的金屬裝置（包括外部防雷裝置）。 1.3.3 接地基準點（ERP）：共用接地系統與（信息）系統的連接網絡間的唯一連接點。
1.3.4 環境區：規定了電磁條件的區。
1.3.5 等電位連接：在IEC61024-1中所定義，且如IEC61024-1的3.1.1中所描述的用連接線或浪涌抑制器所作的連接。
1.3.6 雷電流：雷擊點的電流。
1.3.7 雷電電磁脈沖（LEMP）：作為干擾源的閃電電流及閃電電磁場。
1.3.8 防雷區（LPZ）：雷電電磁環境需被規定并加以控制的區。
1.3.9 局部連接板：在相鄰兩防雷區界面上的連接板。
1.3.10 長時間雷擊：電流持續時間（從波前10%幅值點至波尾10%幅值點）大于幾十毫秒而小于1秒的雷擊（見圖1）。
1.3.12 浪涌保護器（SPD）：用于抑制線路傳導過電壓及過電流的器件，如IEC61024-1中定義的浪涌抑制器，還包括放電間隙、壓敏電阻、二極管、濾波器等。
2、干擾源
2.1 作為干擾源的雷電流 為了分析估算在LPS及與之相連的裝置中雷電流的分布，應將雷電流源看作一個向LPS的導體及與其相連裝置注入雷電流（由若干個雷擊組成）的電流發生器。 不但雷電通道的電流產生電磁干擾，而且這一傳導電流也產生電磁干擾。附錄D說明了這一電磁耦合過程。
2.2 雷電流參數 為了模擬的需要，可假定雷電流是由以下的三部分電流組成（按一次閃擊中的各個雷擊來區分）（見圖2）。
——正或負極性的首次雷擊；
——負極性的后續雷擊；
——正或負極性的長時間雷擊。
對各種保護級別，雷擊點的雷電流參數見下列各表：
——表1，用于首次雷擊；
——表2，用于后續雷擊；
——表3，用于長時間雷擊。
表中各參數的定義見圖1。
確定雷電流參數的背景情況見附錄A。
用于分析的雷電流時間函數見附錄B。
用于測試目的，雷電流的模擬在附錄C描述。
3、防雷區 應將需保護空間劃分為不同的防雷區（LPZ），以界定具有不同LEMP嚴酷程度的 各個空間并指明各防雷區界面上等電位連接點的位置。 以電磁條件有顯著改變作為劃區的根據。
3.1 防雷區的定義
LPZOA：本區內物體易遭到直接雷擊，因而可能必須傳導全部的雷電流。本區內電磁場沒有衰減。
LPZOB：雖然本區內物體不易遭到直接雷擊，但區內電磁場沒有衰減。 LPZ1：本區內物體不易遭到直接雷擊，在本區內所有導電部件上的雷電流比在OB區內的雷電流進一步減小。本區內的電磁場也可能被衰減，取決于屏蔽措施。后續防雷 區（LPZ2等）：如果要求進一步減小傳導電流或電磁場，或者進一步要求減小傳導電流 及電磁場，就應引入若干后續防雷區。應根據被保護（信息）系統所要求的環境區來選擇所需要的多少個后續防雷區。通常，防雷區號越高，其電磁環境參數就越低。在各個防雷區的界面處，所有金屬穿越物應作等電位連接，也可安裝屏蔽措施。
：LPZOA、LPZOB與LPZ1之間的界面處的等電位連接在IEC61024-1的3.1中規定。建筑物內部的電磁場受到如窗口這樣的孔洞的影響，也受金屬導體（如連接母線、電纜屏蔽層及電纜屏蔽管子）上的電流及電纜走向的影響。將一個需防護空間劃分成不同防雷區的一般原則示于圖3。
圖4示出將一座建筑物劃分為若干防雷區的例子。此例中所有的電力線及信號線均在一點進入被保護空間（LPZ1），并在LPZOA、LPZOB與LPZ1之間的界面處等電位連接至等電位連接板1。此外，這些線路在LPZ1與LPZ2界面處等電位連接至內部連接板2上。而且，建筑物的外屏蔽1等電位連接到連接板1，而內屏蔽2等電位連接到連接板2。當電纜從一個LPZ穿到另一個LPZ，則需在每個界面處做等電位連接。LPZ2的構筑應使局部雷電流不能傳入該空間并且不能穿越過該空間。
3.2 接地要求 接地應遵守IEC61024-1的規定。如果在相鄰的建筑物之間有電力線和通訊電纜通過，應將其接地系統相互連接，并且，最好在接地系統間有多條并行通路，以減少流經電纜的電流。網格狀接地系統可滿足這種技術要求。可用以下方法進一步減小雷電流效應，例如將所有電纜穿在金屬管道或格柵型鋼筋混凝土管道內，金屬管道和鋼筋必須并入網格形接地系統中去。 圖5示出了附有一座塔的建筑物的網格形接地系統的典型例子。
3.3 屏蔽要求 可采用雷電流幅值密度（圖B.5給出）及相應的磁場幅值密度來評估屏蔽的有效性。 屏蔽是減小電磁干擾的基本措施。 在圖6中，從原理上將為減小感應效應而采取的屏蔽及布線措施表示為以下幾個方面的措施：
——外部屏蔽措施；
——適當的布線措施；
——線路屏蔽措施。
這些措施可組合使用。為了改善電磁環境，與建筑物相關聯的所有大小尺寸金屬部件應該連
接在一起并且與LPS等電位連接，如金屬屋頂及金屬立面、混凝土內鋼筋，門窗的金屬框架等（見圖7例示，其網孔寬度為幾十厘米）。若在被保護的空間內使用了屏蔽電纜，其屏蔽層不僅應在LPZ的界面處作等電位連接，而且至少應在兩端進行等電位連接。在分離的建筑物間布設的電纜應敷設在金屬電纜槽中（如金屬管、槽架或混凝土中的格柵形鋼筋網中），這些金屬管槽應首尾電氣貫通，并與各個建筑物的連接排等電位連接。電纜屏蔽層應與這些連接排相連接。如果電纜屏蔽層能荷載可預見的雷電流，則可不敷設金屬電纜槽。
3.4 等電位連接的要求 等電位連接的目的在于減小防雷空間內各金屬部件及各（信息）系統相互間的電位差。不僅 對LPZ內部的金屬部件及（信息）系統，而且對穿越各界面的金屬部件及（信息）系統均應在各區界面處作等電位連接。應采用連接導線和線夾在連接排做
屬部件及（信息）系統均應在各區界面處作等電位連接。應采用連接導線和線夾在連接排做等電位連接，需要時采用浪涌保護器（SPD）做等電位連接（見圖8，此處接地線也作了等電位連接）。
3.4.1 防雷區界面處的等電位連接
3.4.1.1 防雷區LPZOA、LPZOB、LPZ1間界面處的等電位連接 應對進入建筑物的所有外來導電部件做等電位連接。當外來導電部件與電力線及通訊線路在不同地點進入建筑物，從而需要若干個連接排時，這些連接排不僅應就近地連接到鋼筋及金屬立面上，而且應就近連接至環形接地體上（見圖9）。如果沒有環形接地體，這些連接排應分別連接至各個單獨的接地體并用一個內部環形導體互連（或用一局部環形導體，見圖10）。如果外來導電部件從地面以上進入，則連接排應連接至墻外的水平外形導體上，該環形導體不但應連接至鋼筋上（當使用了鋼筋時），而且應連接至引下線上（見圖11）。
《雷電電磁脈沖的防護》
當外來導電部件以及電力線和通訊線等在地面進入建筑物，建議在同一位置做等電位連接（見圖12例示）。這點對幾乎無屏蔽特性的建筑物尤為重要。設在設施入戶處的連接排不但應就近連接至鋼筋上（當使用了鋼筋時），而且應就近連接至接地極上。
環形導體應連接到鋼筋或其它屏蔽構件上（如金屬立面），典型的連接間距為每五米作一連接。連接導體的最小截面見IEC61024-1表6。銅或鍍鋅鋼連接排的最小截面應為50平方毫米。用于內含信息系統的建筑物的連接排，在要求LEMP效應需減至最小的地方，其連接排最好采用金屬板并多處連接至鋼筋或其它屏蔽構件上。
對LPZOA及LPZ1界面上等電位連接所用的線夾及SPD，其電流參數值應根據表1至表3的參數來選取，當有多個導體相連時應考慮分流的影響。
LPZOB及LPZ1界面上等電位連接所用的線夾及SPD，其電流參數值應單獨估算。 LPZOB區內的外來導電部件預期將流過感應電流及小部分的雷電流。 對在地面進入建筑物的外來導電部件及電力線、通訊線，應估算在等電位連接點的各個局部雷電流。可按如下方法進行估算。
當不可能作個估算時，可假定總雷電流i的50%流入所考慮建筑物的LPS的接地裝置，而其余的50%的i及is在進入建筑物的各種設施（外來導電部件、電力線及通訊線等）間分配。流入每一種設施的電流ii為is/n，n為上述設施的個數（見圖13）。為了估算無屏蔽電纜各個芯線上的電流iv，電纜電流ii要除以芯線數m，即iv=ii/m。
對于屏蔽電纜，電流將沿屏蔽層流動。
對于民用建筑物，電話線可不列入n的計算，因為它并不影響其它設施承載電流的大小。雖然如此，電話線也應作等電位連接，在設計等電位連接時應以5%的雷電流作為最小值來估算。連接導體的截面積應按IEC61024-1的表6及表7選取。若大于或等于25%的雷電流流過導體時用表6，若小于25%的雷電流流過導體時則用表7。SPD必須經受得住局部的雷電流，另外應滿足對浪涌的最大箝位電奪訴要求，同時SPD應具有“熄滅”來自電源的續流的能力。建筑物設施入口處的最大浪涌電壓Umax必須與所涉系統的耐壓能力相協調。為了
獲和足夠低的Umax，各線路應以最短的導線連接至等電位連接排（見圖14，UA加UL必須保持低于Umax，UA、UL未必同時出現）。
3.4.1.2 各后續防雷區界面上的等電位連接
LPZOA、OB及LPZ1界面上的等電位連接的一般原則也適用于各后續防雷區界面的等 電位連接。進入防雷區界面的所有導電部件以及電力線、通訊線都應在界面處作等電位連接。應采用一局部連接排作此類的等電位連接，屏蔽構件或其它局部金屬結構（如設備外殼）也應連接到此局部連接排上。用作等電位連接的線夾及SPD，應分別估算其電流參數。LPZ界面處的最大浪涌電壓應與所涉系統的耐壓能力相協調。不同防雷區界面的各個SPD在能量耐受能力方面也應相互協調。
3.4.2 需保護空間內設備的等電位連接
3.4.2.1 內部導電部件的等電位連接
諸如電梯軌道、吊車、金屬地板、金屬門框、設施管線、電纜槽等所有大尺寸的內部導電部件都應以最短路徑與最近的等電位連接排或其它已作了等電位連接的金屬結構作等電位連接。導電部件作額外多重互連是有好處的。
連接導體的截面積按IEC61024-1表7選取。
在各個連接部件中，預期僅流過一小部分的雷電流。
3.4.2.2 信息系統的等電位連接
為獲得一個低電感的網格狀接地系統，將外部LPS并入建筑物的共用接地系統，金屬裝置均與該共用接地系統等電位連接（見3.4.2.1）。
對信息系統的各個外露可導電部件應建立等電位連接網絡。原理上，等電位連接網絡無需連到大地，但此處所考慮的所有等電位連接網絡均是接地的。
信息系統的金屬部件如箱體、外殼、機架等與建筑物的共用接地系統的等電位連接有兩種主要方法，如圖15所示。
應采用兩種基本等電位連接網絡結構中的一種
——S型（星型）結構
——M型（網絡型）結構
當采用S型連接網絡時，（信息）系統的所有金屬部件，除在連接點外，應與共用接地系統部件有足夠的絕緣。
通常，S型連接網絡用于相對較小的、局部封閉的（信息）系統，所有設施及電纜僅在一點進入該系統。
S型連接網絡應該僅以一點（接地基準點ERP）連接方式并入共用接地系統，從而構成SS型等電位連接網絡（見圖15）。同時在此情況下，為了避免構成感應環路，各設備間的所有連接線路及電纜應與按星型布置的各條等電位連接線平行布線。由于是單點連接因而沒有與雷電相關的低頻電流能進入信息系統中，此外，信息系統內部的低頻干擾源也不能產生地電流。此唯一的連接點亦是連接SPD以限制傳導過電壓的理想連接點。
當使用M型連接網絡時，（信息）系統的金屬部件不必與共用接地系統部件絕緣。M型連接網絡應以多點連接方式并入共用接地系統，從而構成Mm型等電位連接網絡。
至此，獲得了一個對高頻來說也為低阻抗的網絡。而且，連接網絡的多個短路環路對磁場也起到多個衰減環路的作用，從而對信息系統附近的原有磁場加以衰減。
在一個復雜的系統中，可將兩種類型結構（S型和M型）的優點結合起來，如圖16所示。一個S型局部等電位連接網絡可與一個網狀（M型）結構組合在一起， 組合1。
此外，一個M型局部等電位連接網絡可在ERP與共用接地系統相連（圖16組合2）。在此組合中，局部連接網絡以及各設備的所有金屬部件應與共用接地系統的各部件有足夠的絕緣，而且所有設施及電纜在ERP進入該信息系統。通常，等電位連接網絡是在LPZ的界面處與共用接地系統相連，雖然這不是強制性的。
