实验室外部防雷的主要措施

　　01实验室防雷的必要性

　　今天，随着科学技术的快速变化，智能家居、智能城市、智能交通、智能医疗等智能产品和服务越来越受欢迎。在万物互联的时代，这些方便的食品、服装、住房和交通产品的诞生与实验室研究人员的大量研究是分不开的。现代科学研究实验室，特别是随着近年来我国高等教育的快速发展，实验设备经常增加和更新。实验室中的大多数精密仪器都使用高速、高效、低消耗的大型集成电路。然而，有一个精密的仪器和设备“玻璃心”-耐过电压和过电流能力差，易受雷电浪涌的侵害，因此，对实验室的防雷尤为重要。

　　直接雷击和感应雷击是实验室雷击灾害的两种主要形式。直接雷击是带电云（雷云）与建筑物、其他物体、地球或防雷装置之间的快速放电，伴随着电效应、热效应或机械力的一系列破坏；感应雷是由雷闪电流引起的高电压引起的，对实验室电子设备构成巨大威胁。

　　02实验室外部防雷的主要措施

　　实验楼，实验室属于第二类防雷建筑，外部防雷措施主要由避雷针或避雷带、引下线和接地系统组成。

　　(1)避雷带设计：按照GB根据50057《建筑防雷设计规范》的相关规定，实验室建筑屋顶周围的女儿墙或坡顶屋顶的屋檐和屋顶上的避雷带不得大于10m×10m或12m×8m网格，如果建筑高度超过45m首先，避雷带应沿屋顶周围敷设，设置在外墙外表面或屋檐边缘的垂直面上，也可设置在外墙外表面或屋檐边缘的垂直面外。

　　(2)引下线设计:实验楼不少于两条引下线，沿建筑物均匀或对称布置，间距不大于18m，每根导线的冲击接地电阻不应大于10Ω，并采取防腐措施。

　　(3)接地装置设计：实验楼防雷接地可与防感雷接地、电气设备接地等公共接地装置相同。接地线与建筑物内墙上预留的钢筋连接，达到共用接地的效果；如果不共享，两者之间的距离将超过2m使用地电位均衡器防止地电位反击（地电位反击：建筑物外部防雷系统直接雷击，接地电阻两端危险过电压，设备接地线建筑物或附近建筑物外部防雷系统引入设备，造成设备损坏）。

　　03实验室内部防雷措施

　　实践证明，外部防雷措施是经济有效的，但外部防雷措施对实验室精密仪器设备的保护无能为力，因为感应雷电引起的过电压和雷电波侵入过电压是精密仪器设备损坏的罪魁祸首。

　　在实验中，容易吸引感应雷的精密仪器设备主要包括：电源线引入、信号线引入、接地线引入、外壳端口直接雷击形成的室内磁场。因此，实验室内防雷不能仅仅依靠一两个先进的设备来完全抵抗，需要采取逐步保护、综合保护的理念，尽量减少感应雷的危害。

　　(1)电力系统防雷:由于雷击能量巨大，需要按照国家标准逐级排放GB建筑防雷设计规范50057-2019IEC有关标准，电源系统的防雷保护应为：LPZ0-LPZ1在交界处，电源总进线安装Ⅰ电源级浪涌保护器（SPD）；在LPZ1-LPZ2区交界处，电源配电箱安装在电源配电箱上Ⅱ电源级浪涌保护器；在LPZ2-LPZ3区交界处，安装重要电气设备Ⅲ级浪涌保护器产品。在实验室应用中，应安装各实验室主楼的配电箱Ⅰ电源级浪涌保护器产品，其冲击放电电流不小于100kA，残压值不大于2.5KV；实验室各楼层电源配电箱防雷装置应有40个kA流量容量；要求在设备前端增加10个精细防雷装置kA上述雷电流量容量。所有精密仪器设备的电源端口也可安装防雷端口PDU进一步保护电源插座。

　　(2)数据线信号防雷:大部分精密仪器设备由信号采集、传输、存储、检索、处理等多个环节组成。鉴于系统环节多、接口多、线路长等原因，为雷电耦合提供了条件。因此，信号浪涌保护器安装在信号传输线路中，用于保护后续设备，防止雷电从信号线进入损坏的设备。当无法获得220/380V当三相系统中各种设备的抗冲击过电压值可以按下时，IEC60664-1和GB给定指标选择50057-2019。

　　（3）等电位处理：小型实验室的铜编织带采用S型敷设，而中型和大型实验室的铜编织带采用M型敷设，必须闭合成环。铜编织带必须与其他设备机械连接，以防止连接处氧化，增加接地电阻。

　　（4）设备位置的选择：现代实验室主要是框架结构建筑，框架内的钢网络是闪电的放电路径。当直接雷击时，放电路径周围有一个强磁场，因此精密仪器设备应尽可能远离放电路径。

　　通过以上方式对各系统的保护，可以形成从电源到信号的高效防雷网络，最大限度地减少闪电危害，从而保证实验室内精密仪器设备的正常运行。