1 前言 近些年来，为了防御雷电对电子设备的危害和保障人身安全，人们都比较注意对供电系统进行雷电过电压的防护。除应在高压输变电系统中采取相应的防雷措施外，尚应在低压配电线路中，特别是建筑物内的低压配电柜上安装正确的电源 保护器。在电子设备前安装电源保护器是为了防护雷电的过压入侵和雷电感应，以确保设备安全运行。而雷电主要通过两种形式：一种是直击雷致损设备；一种是雷电电磁脉冲，以电磁耦合方式感应到传输线上产生浪涌致损设备。雷电感应损坏电子设备比直击雷损坏设备的的概率大。对于电子信息设备而言，雷电危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，由于雷击时会产生电磁感应，从而在附近的线路上形成很高的感应电压，感应电流沿线路入侵到电气（电子）设备上，导致设备受到过电压而损坏，造成严重的后果。但在某些事故调查中发现，即使对电源设备线路上安装了防雷保护器，有的甚至在电源系统上安装了三、四级电源保护器，设备仍然受到损坏。其主要原因之一是电源ＳＰＤ的没有满足能量配合。因此，由于电子设备的元器件集成程度越来越高、微电子器件越来越多，电子设备雷击遭受的承受能力也就越来越低。所以，雷电防护工程必须规范设计、规范施工才能起到良好的防护作用。
1 前言
近些年来，为了防御雷电对电子设备的危害和保障人身安全，人们都比较注意对供电系统进行雷电过电压的防护。除应在高压输变电系统中采取相应的防雷措施外，尚应在低压配电线路中，特别是建筑物内的低压配电柜上安装正确的电源
保护器。在电子设备前安装电源保护器是为了防护雷电的过压入侵和雷电感应，以确保设备安全运行。而雷电主要通过两种形式：一种是直击雷致损设备；一种是雷电电磁脉冲，以电磁耦合方式感应到传输线上产生浪涌致损设备。雷电感应损坏电子设备比直击雷损坏设备的的概率大。对于电子信息设备而言，雷电危害主要来自于由雷电引起的雷电电磁脉冲的耦合能量，由于雷击时会产生电磁感应，从而在附近的线路上形成很高的感应电压，感应电流沿线路入侵到电气（电子）设备上，导致设备受到过电压而损坏，造成严重的后果。但在某些事故调查中发现，即使对电源设备线路上安装了防雷保护器，有的甚至在电源系统上安装了三、四级电源保护器，设备仍然受到损坏。其主要原因之一是电源ＳＰＤ的没有满足能量配合。因此，由于电子设备的元器件集成程度越来越高、微电子器件越来越多，电子设备雷击遭受的承受能力也就越来越低。所以，雷电防护工程必须规范设计、规范施工才能起到良好的防护作用。
一次雷击中某看守所监控机房里的屏幕显示器、
云台式摄像机（２台）、交直流变换器（２台）被雷击损坏。正文中从设计和施工等方面讨论损坏的原因。
2 针对电源末级进行防护的设计
在某市某县对看守所监控区防雷施工中，由于该看守所监控区处于某县城边的山顶上。按《建筑物防雷设计规范》ＧＢ５００５７－２０１０[１]对看守所监控区进行防雷工程。根据对看守所监控区的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，把该看守所监控区划为第三类防雷建筑物，此次雷电防护工程主要是对看守所监控区监控系统的电源供电设备及监控设备进行防护。
根据《建筑物防雷设计规范》ＧＢ５００５７－２０１０ 第２．０．４条规定，该看守所被划分为第三类建筑物。按第三类防雷建筑物防直击雷的措施，第３．４．２条规定，对每根引下线的冲击接地电阻不大于３０Ω.
雷电感应防护设计部分：因某种原因，甲方要求“只针对电源末级进行防护”，建议供
电源线路上按规范[３]应做三级防护，但却未能实施，供电系统只做了一级防护。
看守所监控区由办公大楼和监控区组成，一部分为办公大楼，高为４层，二部分为监控区，监控区长７０m、宽５０m、高７m外加２．５m高的防爬铁丝网，铁丝网接地后，即是庞大的接闪网。监控区对角处分别设有岗哨，岗哨高１１m，岗哨房顶均有安装了一根高１m的简易避雷针。避雷针的引下线直接连至防爬铁丝网上。而铁丝网接地引下线只设有两根，并且位于岗哨边。
根据参考文献[３]得到，该市年平均雷暴日为４２．９天，最高可以达到６０天，属于强雷暴区，加上监控区处于山顶的至高点，四周空旷，没有高大建筑物，对直击雷防护和雷电感应防护非常必要。
通过对设计方案的核查，雷电感应防护，因某种原因甲方要求“只针对电源末级进行防护”。建议供电源线路上按防雷规范[３]应做三级防护但未能实施，给电源系统遭受雷击留下隐患。
3 事故原因分析
3．１ 电源ＳＰＤ接地线接入接闪网是损坏原因之一
监控摄像头和交直流变换器损坏，经现场核查发现，在施工过程中，把防雷电感应的地线与防起防直击雷的接闪网（围墙顶上的防爬铁丝网）连接在一起接地。新做人工接地装置与接闪网连接在一起，测试接地电阻为２．３Ω.接地后，即是接闪直击雷的庞大的接闪网。
施工中只意识到防爬铁丝网的接地作用；忽视了安置在７m高围墙顶上的长７０m、宽５０m，总高度９．５m防爬铁丝网接闪的作用。
由于电源ＳＰＤ的接地线接到接防爬铁丝网上，当防爬铁丝网受到直击雷时，雷电流会沿着电源ＳＰＤ的接地线进入设备造成雷电流侵入，与从交直流变换器电源线雷电感应电压形成极高的电位差，击穿后，造成交直流变换器等设备损坏。
经过整改，将（１０个看守所）所有电源ＳＰＤ的接地线均接在单独做的接地装置上，经过雷雨季节检验防雷作用良好。
3．２ 多级电源ＳＰＤ之间满足能量配合[２]才能起到防护作用
雷电感应方面的防护，因某种原因甲方要求“只针对电源末级进行防护”。建议供电源线路上应做三级防护，但未能实施这是机房显示器、摄像机、交直流变换器损坏又一个原因。
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》ＧＢ５０３４３－２００４[３]条文说明５．４．１—６实现了能量配合“就能保证从末级到第一级可靠启动泄流”。这就是说当雷闪时，多级电源ＳＰＤ是末级最先启动。末级已经启动，低残压起到保护作用，前两级在不同时域分别泄放强雷电流（见图１），当多级电源ＳＰＤ满足下面能量配合的条件，才能起到保护作用。
（１）雷闪瞬间雷电脉冲起始电压同时加在每一级电源ＳＰＤ上，末级启动电压最低，最先启动，其限制电压保持到雷闪结束的全过程。
（２）电源ＳＰＤ泄流元件（放电间隙、压敏器件、气放管等）是无极性元件。
（３）随着雷闪电压上升，当末级的残压与退耦元件上动态降压之和，Ｕｓｃ＝ＵＤＥ＋Ｕｒｅｓ达到前一级的启动电压时，前一级立即启动。
（４）第二级后，第一级启动，逐级承担雷电强大电流的泄放。
（５）雷闪泄放电流是瞬间（１０/３５０μｓ）完成的，而多级电源ＳＰＤ导通是在１０μｓ内完成的。
因某种原因，甲方要求“只针对电源末级进行防护”。建议供电源线路上应做三级防护，但也未能实施。因而无法满足《建筑物防雷设计规范》ＧＢ５００５７－２０１０中的规定。也就是，“只针对电源末级进行防护”是不能起到防护作用。
3.３ 实现多级电源ＳＰＤ之间的能量配合
在ＬＰＺ０区与ＬＰＺ１区交界处应安装Ⅰ级分类实验的ＳＰＤ或限压型ＳＰＤ作为第一级保护；在ＬＰＺ１区与ＬＰＺ２交界处应安装限压型ＳＰＤ作为第二级保护；在电子信息设备机房配电箱输出端应安装限压型ＳＰＤ作为第三级保护；在特殊需要保护的电子信息设备电源输入端宜安装限压型ＳＰＤ作为细保护。使用
直流电源的信息设备，视其工作电压，宜分别选用适配的直流电源ＳＰＤ（见表１）。
3.4 多级电源ＳＰＤ能量配合规范设计
电源末级保护ＳＰＤ的电压保护水平加上安装避雷器两端引线的感应电压小于被保护设备耐冲击过电压额定值。设备耐冲击过电压额定值在《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（ＧＢ５０３４３－２００４）中给出（见表２）。
根据被保护设备所处界面位置和设备耐冲击过电压额定值选择电源ＳＰＤ，使其电压保护水平小于被保护设备耐冲击过电压额定值，且在不同时段能泄放高雷电流，在电压保护水平上就实现了多级电源ＳＰＤ的能量配合（见图２）。
在供电线路上没有采取多级电源防护，由于“只针对电源末级进行防护在岗哨里安装了６０kＡ末级电源ＳＰＤ，不符合电源多级防护设计规范。在岗哨里，由于安装的末级电源ＳＰＤ的保护水平ＵＰ为２kＶ，设备的耐冲击过电压额定值为１．５kＶ，ＳＰＤ的保护水平ＵＰ远远大于了设备的耐冲击过电压额定值（见图２），所以造成了电源ＳＰＤ无法保护设备，这是一个典型的ＳＰＤ保护水平ＵＰ值选择不当而造成的雷击损坏。
经过整改，电源系统三级防护，接地线长度小于０．５m，经过雷雨季节防雷设施运行正常。
4 结束语
防雷电感应的地线接入接闪网是电子设备损坏的原因之一；甲方要求“只针对电源末级进行防护”，建议按规范设计但实际未落实，是电子设备损坏的又一个直接原因，因为多级电源ＳＰＤ之间的能量配合并有良好的接地才能起到防护作用。经过整改，防雷实施运行正常，能起到良好的雷电防护作用。
在施工过程中，对于电源ＳＰＤ之间的能量配合是防雷工程设计、施工中规范施工中的十分重要的课题。要明确电源ＳＰＤ的ＵＰ选择值，实现多级电源ＳＰＤ之间能量配合，才能确保设备的正常运行，规范设计，规范施工是防雷工程专业设计、施工人员的行动准则。
