医院雷电防护工程方案
一、前 言
随着通信技术的飞速发展,各种数据网、传输网以及计算机网络在我国得到广泛普及，并使我国的通信应用和数字应用处于世界先进水平。一方面，这些先进的技术加速了我国的现代化建设，另一方面，大规模及超大规模电路的高度集成化，也使这些电子信息设备的耐瞬态过电压能力越来越低。与此同时，适宜的瞬态过电压防护措施并未配套建设，致使一些设备因此而遭受损坏，造成网络运行中断，传输信号发生误码，电子器件被击穿，重要数据遭受不可恢复的破坏，设备性能不稳且使用寿命大大缩短等由雷电及过电压引起的事故现象时有发生。
某医院网络通信设备属电子信息系统，设备的信号电压低，仅10V左右，因此抗雷电能力极差，如没有信息防雷技术配套，在闪电的强磁场环境下，通信设备的易损性很高。针对现场的情况我公司本着技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则制定本方案。本方案采取综合防护的原则，即对建筑物进行外部防护（设计依据IEC1024、GB50057－94等）。对建筑物内的设备进行内部防护（设计依据IEC1312、YD5078等）。在这次勘察中，出现的问题将作分析，并提出改造建议。
二、雷电对通信基站的侵袭途径
医院建于城区内，周围为民用建筑。虽然环境条件较为复杂，但遭受雷击的途径通常有以下几种：
1、 直接雷击
直接雷击是指雷直接击到物体上，雷电的大部分能量由被击物导走，对大沥医院来说，避雷针、天线、架空电力线及传输线都有可能遭受直接雷击。直接雷击的特点是能量大。天线由于架设的位置较高很容易遭受直接雷的袭击，雷击过电压沿天线直接进入与之相连的设备，设备将遭受毁灭性的损害。电力线发生直接雷击，容易发生火花放电，引起火灾，同时，雷电流由电力线进入机房，电源及设备常难逃被击厄运。在雷电环境较为恶劣的地区雷击击断电力线发生接地短路事故时有发生。传输线发生直接雷击，与其相连的中继线路板发生损坏是正常的，较大的雷击可导致中继线焦化，线对之间发生短路，致使传输中断。避雷针、避雷带作为接闪器的引下分流部分，极为有用，避雷针、避雷带本身不怕雷击，它与其上的接闪器、下面的地网共同构成基站建筑的外部防护体系，或称直击雷防护体系。
2、 电磁感应
依据电磁感应原理，在雷电入地瞬间，雷电流通道的2KM范围内都可能产生危险的过电压，当医院附近发生雷击或接闪器接闪时，医院内的设备都处在这个危险的电磁环境中，如果是一个开环要产生感生电压，如果是一个闭合回路则要产生感生电流，我们知道一个闭合回路的面积越大，通过的磁通量越多，产生的感生电流也越强。这就是为什么，有时一个与外界并无联系的内部网络系统，几声雷响过后，产生瘫痪的原因。
3、 电力线、传输线引入的过电压
雷击供电线路、附近发生雷击产生的瞬变电磁场在供电线路上形成的过电压以及雷电的下行先导在供电线路上产生的静电感应均有可能通过供电线路进入设备而使设备损坏。依据公式Em=M*di/dt,其中M为互感系数，M=2 * 10–7*l*ln[(l+x1)/x2];di/dt为雷击电流变化率；Em为感生电压。一个5m×5m的开口金属环，在雷电电流峰值为100KA时，距雷击点为20米时感应电压为30kv左右，距雷击点为200米时感应电压为1kv左右。大量雷击事故统计表明，70-80%的雷击由电源线引入。为此，IEC-1312规定对低压电源系统采取三级防护的策略，且对每一级的过压保护器相应性能指标均做出了规定。只有符合规定的产品才是可选产品。
感应过电压同样可以沿传输线引入，与电力线相比沿传输线引入的过电压能量通常相对小一些，这是因为在电磁耦合过程中较多的能量耦合到电力线上，而在传输电缆孤立架设，没有其它线路与其分担时，大部分雷电能量同样会耦合其上，这就是为什么有时一根电话线引入的雷击能致人于死地。
最近的一次雷击感应过电压使医院内的一台HUB和交换机一个端口损坏。
4、 天馈线引入过电压
馈线在外部与接闪器平行引下时，馈线外皮与引下线形成一个良好电容，接闪器接闪时，由电容及电感耦合产生的过电压接近于雷电沿引下线流下的强度，这样强大的过电压如不做相应的防护处理是十分危险的，因此馈线的外皮必须进行良好的接地，接地点不少于两点。由于馈线的芯线无法直接接地，为过电压的引入提供了通道，与馈线相连的无线接入设备发生损坏，是不可避免的。医院没有无线通信设备，因此不需要在这方面考虑。
5．地电位反击
地电位反击是雷电流入地瞬间，由于地电位不同而产生的电位差，沿接地线到达设备的外壳、电力线的中性线以及直流地的基准电位点。造成的后果是有可能使设备的外壳带上数千伏直至数万伏的过电压，或是电力线的中性线带上数千伏直至数万伏的过电压，或是直流地的基准零电位点瞬间抬高数千伏直至数万伏，危及人和设备的安全。造成这些后果的直接原因是要求分开接地的条件不具备，却仍然采取分地措施，实验说明，两个地之间的距离为30米时，这种反击现象仍然存在的。医院多数雷击损坏设备的现象应属此类情况。
三、现场勘察
医院由于建院时间较早，建筑物建设的时间也参差不齐，各建筑物的地网都为独立地网，许多建筑物都在原有的基础上进行过改造，而改造后的加层建筑没有达到建筑物的外部防护要求，主要表现为避雷带不全，建筑物上的原避雷带都有不同程度的锈蚀现象，采用直径为18毫米的钢筋作为建筑物引下线，每栋独立建筑物引下线不少于两根，每根引下线设置有断接卡。附近最高建筑物为院门外配电室所在的大楼，高约30米，基本能满足直接雷对周围建筑物造成的危害。大沥医院内的网络通信设备和重要的医疗设备前都没有加装雷电过电压的防护设备，特别是架空的电源和通信线路，不能防止雷击造成的过电压沿导线进入设备内部，给设备的正常运行留下隐患。门诊大楼网络主机房、住院部等处设备的设备保护地采用独立设置地网的方式，当有雷击击中附近某一接闪器时，雷电流经引下线至地网泄流的瞬间，该点地网的地电位将达到几千甚至上万伏，由于其它建筑物的地网距离较近（不足30米），雷电流将由地下反击至其它建筑物的地网，与地网相连的所有设备外壳也将产生很高的过电压，在大气电场强度降低时，就会使设备外壳和电路板之间的空气导通形成闪烙（打火现象），设备损坏不可避免。
四、技术方案
针对医院的防雷现状，结合现场的情况，我公司将防雷方案分为外部防护和内部防护两部分。外部防护分避雷针（避雷带）、引下线、地网三部分，内部防护分电源部分和信号线部分。
（一）、外部防护
(1)、在改建、扩建后的建筑物上加装避雷带。材料为φ10圆钢，沿建筑物顶部“女儿墙”上架设，高度为150毫米，新建避雷带与原避雷带连接，所有的连接采用焊接的方式，并进行防锈处理。完善的避雷带能有效的防止直接雷对建筑物和人畜的伤害。
(2)、利用原建筑物引下线作为主要引下线，加装避雷带后引下线不足处重新添加引下线，新建引下线与原引下线连接，所有的连接采用焊接的方式，并进行防锈处理。通畅的引下线将为释放雷电流提供快速的捷径。
(3)、将原各建筑物地网和独立设置的设备保护地连接（连接施工图附后）。用40*4mm热镀锌扁钢作为水平接地体将各地网连接，水平接地体距地面500mm，在水平接地体上每3000mm加装一根垂直接地体，垂直接地体材料为长2000mm的50*50*5热镀锌角钢，垂直接地体以水平接地体为平面垂直入土下埋，接地体敷设图附后。接地体与原地网连接方式为双面堆焊，并作防锈处理。医院内的所有建筑物地网和设备保护地连接，可有效地将雷电流泄入大地，并且防止各分开地之间造成的地电位反击。
（二）、内部防护
(1)、在总配电室低压电源输出处（二楼、三楼）分别加装一台TLC08-Z电源组合型避雷器，防止雷击过电压从户外电源线路进入户内对设备造成损坏。在门诊大楼、住院部、生产车间、放射科等大楼分配电处加装五台TLC08-Z电源组合型避雷器，防止雷击过电压从户外电源线路进入户内对设备造成损坏。TLC08-Z电源组合型避雷器属于电源一级和电源二级组合防雷器，可有效地防止直接雷和感应雷从电源线路对设备的袭击。对较重要的设备（如网络主服务器、放射科设备）可在设备电源前加装三级防雷器DEHN rail230，防止浪涌电压对精密设备的损坏，具体位置为门诊大楼电脑室电源前加装一台，放射科交换机前加装一台，住院大楼交换机前加装一台，药库大楼HUB前加装一台，住院大楼HUB前加装一台，门诊大楼HUB前加装一台。
(2)、将交换机和HUB连线方式进行改造，加装卡接式配线架，在门诊大楼电脑室机房24口交换机、放射科大楼24口交换机和住院部24口交换机前配线架上加装DEHN DPL 1G双绞信息系统线路保护器，在住院大楼HUB前配线架上加装DEHN DPL 1G双绞信息系统线路保护器，防止雷击过电压由架空信号线进入设备。
五、防雷器技术指标
TLC08－Z电源组合型防雷器技术特点：
DEHN VGA280/4 DEHNguard TNC /TNS/ TT
应用在雷击区域的OA－2区之间或最高的界面上
防止电源系统中过电压和直接雷击
依据DIN VDE0675－6：1989－11和－6/A1：1996－03
火花间隙、氧化锌配合使用，防护能力强，响应快，残压低
由窗口红色标志反映的故障显示
微电脑控制，更具智能化，计录累击计数时间，方便查询
http://www.lightning.com.cn/bbs/
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