01實(shí)驗(yàn)室防雷的必要性

　　今天，隨著科學(xué)技術(shù)的快速變化，智能家居、智能城市、智能交通、智能醫(yī)療等智能產(chǎn)品和服務(wù)越來越受歡迎。在萬物互聯(lián)的時(shí)代，這些方便的食品、服裝、住房和交通產(chǎn)品的誕生與實(shí)驗(yàn)室研究人員的大量研究是分不開的?，F(xiàn)代科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室，特別是隨著近年來我國高等教育的快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)常增加和更新。實(shí)驗(yàn)室中的大多數(shù)精密儀器都使用高速、高效、低消耗的大型集成電路。然而，有一個(gè)精密的儀器和設(shè)備“玻璃心”-耐過電壓和過電流能力差，易受雷電浪涌的侵害，因此，對實(shí)驗(yàn)室的防雷尤為重要。

　　直接雷擊和感應(yīng)雷擊是實(shí)驗(yàn)室雷擊災(zāi)害的兩種主要形式。直接雷擊是帶電云（雷云）與建筑物、其他物體、地球或防雷裝置之間的快速放電，伴隨著電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力的一系列破壞；感應(yīng)雷是由雷閃電流引起的高電壓引起的，對實(shí)驗(yàn)室電子設(shè)備構(gòu)成巨大威脅。

　　02實(shí)驗(yàn)室外部防雷的主要措施

　　實(shí)驗(yàn)樓，實(shí)驗(yàn)室屬于第二類防雷建筑，外部防雷措施主要由避雷針或避雷帶、引下線和接地系統(tǒng)組成。

　　(1)避雷帶設(shè)計(jì)：按照GB根據(jù)50057《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室建筑屋頂周圍的女兒墻或坡頂屋頂?shù)奈蓍芎臀蓓斏系谋芾讕Р坏么笥?0m×10m或12m×8m網(wǎng)格，如果建筑高度超過45m首先，避雷帶應(yīng)沿屋頂周圍敷設(shè)，設(shè)置在外墻外表面或屋檐邊緣的垂直面上，也可設(shè)置在外墻外表面或屋檐邊緣的垂直面外。

　　(2)引下線設(shè)計(jì):實(shí)驗(yàn)樓不少于兩條引下線，沿建筑物均勻或?qū)ΨQ布置，間距不大于18m，每根導(dǎo)線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω，并采取防腐措施。

　　(3)接地裝置設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)樓防雷接地可與防感雷接地、電氣設(shè)備接地等公共接地裝置相同。接地線與建筑物內(nèi)墻上預(yù)留的鋼筋連接，達(dá)到共用接地的效果；如果不共享，兩者之間的距離將超過2m使用地電位均衡器防止地電位反擊（地電位反擊：建筑物外部防雷系統(tǒng)直接雷擊，接地電阻兩端危險(xiǎn)過電壓，設(shè)備接地線建筑物或附近建筑物外部防雷系統(tǒng)引入設(shè)備，造成設(shè)備損壞）。

　　03實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部防雷措施

　　實(shí)踐證明，外部防雷措施是經(jīng)濟(jì)有效的，但外部防雷措施對實(shí)驗(yàn)室精密儀器設(shè)備的保護(hù)無能為力，因?yàn)楦袘?yīng)雷電引起的過電壓和雷電波侵入過電壓是精密儀器設(shè)備損壞的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

　　在實(shí)驗(yàn)中，容易吸引感應(yīng)雷的精密儀器設(shè)備主要包括：電源線引入、信號(hào)線引入、接地線引入、外殼端口直接雷擊形成的室內(nèi)磁場。因此，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)防雷不能僅僅依靠一兩個(gè)先進(jìn)的設(shè)備來完全抵抗，需要采取逐步保護(hù)、綜合保護(hù)的理念，盡量減少感應(yīng)雷的危害。

　　(1)電力系統(tǒng)防雷:由于雷擊能量巨大，需要按照國家標(biāo)準(zhǔn)逐級(jí)排放GB建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范50057-2019IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)應(yīng)為：LPZ0-LPZ1在交界處，電源總進(jìn)線安裝Ⅰ電源級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD）；在LPZ1-LPZ2區(qū)交界處，電源配電箱安裝在電源配電箱上Ⅱ電源級(jí)浪涌保護(hù)器；在LPZ2-LPZ3區(qū)交界處，安裝重要電氣設(shè)備Ⅲ級(jí)浪涌保護(hù)器產(chǎn)品。在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用中，應(yīng)安裝各實(shí)驗(yàn)室主樓的配電箱Ⅰ電源級(jí)浪涌保護(hù)器產(chǎn)品，其沖擊放電電流不小于100kA，殘壓值不大于2.5KV；實(shí)驗(yàn)室各樓層電源配電箱防雷裝置應(yīng)有40個(gè)kA流量容量；要求在設(shè)備前端增加10個(gè)精細(xì)防雷裝置kA上述雷電流量容量。所有精密儀器設(shè)備的電源端口也可安裝防雷端口PDU進(jìn)一步保護(hù)電源插座。

　　(2)數(shù)據(jù)線信號(hào)防雷:大部分精密儀器設(shè)備由信號(hào)采集、傳輸、存儲(chǔ)、檢索、處理等多個(gè)環(huán)節(jié)組成。鑒于系統(tǒng)環(huán)節(jié)多、接口多、線路長等原因，為雷電耦合提供了條件。因此，信號(hào)浪涌保護(hù)器安裝在信號(hào)傳輸線路中，用于保護(hù)后續(xù)設(shè)備，防止雷電從信號(hào)線進(jìn)入損壞的設(shè)備。當(dāng)無法獲得220/380V當(dāng)三相系統(tǒng)中各種設(shè)備的抗沖擊過電壓值可以按下時(shí)，IEC60664-1和GB給定指標(biāo)選擇50057-2019。

　?。?）等電位處理：小型實(shí)驗(yàn)室的銅編織帶采用S型敷設(shè)，而中型和大型實(shí)驗(yàn)室的銅編織帶采用M型敷設(shè)，必須閉合成環(huán)。銅編織帶必須與其他設(shè)備機(jī)械連接，以防止連接處氧化，增加接地電阻。

　?。?）設(shè)備位置的選擇：現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室主要是框架結(jié)構(gòu)建筑，框架內(nèi)的鋼網(wǎng)絡(luò)是閃電的放電路徑。當(dāng)直接雷擊時(shí)，放電路徑周圍有一個(gè)強(qiáng)磁場，因此精密儀器設(shè)備應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離放電路徑。

　　通過以上方式對各系統(tǒng)的保護(hù)，可以形成從電源到信號(hào)的高效防雷網(wǎng)絡(luò)，最大限度地減少閃電危害，從而保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)精密儀器設(shè)備的正常運(yùn)行。