隨著供電企業生產、管理等自動化系統的應用，計算機及其網絡設備數量日益增加，在供電企業中的功能地位越來越突出。自然界中的雷電是非常普遍的，而雷災是計算機及其網絡設備的致命殺手，信息系統落雷后，不只是硬件的損壞，一些軟件和數據資料的損壞所造成的損失是不可估計的。針對電子設備日益廣泛的應用，防雷技術也在不斷更新發展，若仍采用舊的防雷觀念或技術必將導致更大的災禍和損失。所以計算機及其網絡設備應采取全面的防雷措施，從系統的角度進行綜合防御。
本方案的目的是提出一套完整而易于操作的防雷設計和運行方案，在計算機機房的建設與改造中予以參考。
本方案的設計依據：
IEC1312《雷電電磁脈沖的防護》
GB50057-94《建筑物防雷設計規范》
VDE0675《過電壓保護器》
GA173-1998《計算機信息系統防雷保安器》
GB-50174-93《計算機房防雷設計規范》
GB2887-89《計算機場地技術條件》
1 雷擊的危害
通常所謂的雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對大地之間迅猛的放電。云層對大地的放電，則對建筑物、電子電氣設備和人、畜危害甚大，這是電氣防雷設計的主要對象。
雷擊的危害主要有四個方面：
（1）直擊雷
帶電的云層對大地上的某一點發生猛烈的放電現象，稱為直擊雷。它的破壞力十分巨大，若不能迅速將其瀉放入大地，將導致放電通道內的物體、建筑物、設施、人畜遭受嚴重的破壞或損害——火災、建筑物損壞、電子電氣系統摧毀，甚至危及人畜的生命安全。
（2）雷電波侵入
雷電不直接放電在建筑和設備本身，而是對布放在建筑物外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散，侵入并危及室內電子設備和自動化控制等各個系統。因此，往往在聽到雷聲之前，我們的電子設備、控制系統等可能已經損壞。
（3）感應過電壓
雷擊在設備設施或線路的附近發生，或閃電不直接對地放電，只在云層與云層之間發生放電現象。閃電釋放電荷，并在電源和數據傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應生成過電壓。
雷擊放電于具有避雷設施的建筑物時，雷電波沿著建筑物頂部接閃器（避雷帶、避雷線、避雷網或避雷針）、引下線泄放到大地的過程中，會在引下線周圍形成強大的瞬變磁場，輕則造成電子設備受到干擾，數據丟失，產生誤動作或暫時癱瘓；嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個系統陷于癱瘓。
（4）地電位反擊
如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建筑物或設施，接地網的地電位會在數微秒之內被抬高數萬或數十萬伏。高度破壞性的雷電流將從各種裝置的接地部分，流向供電系統或各種網絡信號系統，或者擊穿大地絕緣而流向另一設施的供電系統或各種網絡信號系統，從而反擊破壞或損害電子設備。同時，在未實行等電位連接的導線回路中，可能誘發高電位而產生火花放電的危險。
由于計算機設備的信號電壓只有5~10伏，電磁兼容能力較差，很容易感受脈沖過電壓的襲擊，它受雷擊的概率又比較高，受雷電損壞的可能性就大。計算機系統環節多、接口多、線路長等原因，給雷電的耦合提供了條件。系統的電源進線接口，信號輸入輸出接口，接口的線路較長等是感應脈沖過電壓容易侵人的原因，也是過電壓波侵入的主要通道。
2 綜合防雷系統設計
2.1 綜合防雷設計的六大要素
防雷設計是一個很復雜的問題，不可能依靠一、二種*的防雷設備和防雷措施就能*消除雷擊過電壓和感應過電壓的影響，必須針對雷害入侵途徑，對各類可能產生雷擊危害的因素進行綜合防護，才能將雷害減少到zui低限度。這種綜合防護主要包括接閃、分流（保護）、均壓、屏蔽、接地、合理布線，統稱為綜合防雷六大要素。
（1）接閃
接閃就是讓在一定程度范圍內出現的閃電放電不能任意地選擇放電通道，而只能按照人們事先設計的防雷系統的規定通道，將雷電能量泄放到大地中去。
（2）分流（保護）
這是現代防雷技術迅猛發展的重點，是保護各種電子設備或電氣系統的關鍵措施。
所謂分流就是在一切從室外來的導體（包括電力電源線、數據線、線或天饋線等信號線）與防雷接地裝置或接地線之間并聯一種適當的避雷器SPD，當直擊雷或雷擊效應在線路上產生的過電壓波沿這些導線進入室內或設備時，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態，雷電電流就由此處分流入地了。雷電流在分流之后，仍會有少部份沿導線進入設備，這對于一些不耐高壓的微電子設備來說是很危險的，所以對于這類設備在導線進入機殼前，應進行多級分流（即不少于三級防雷保護）。
（3）均壓
指使建筑物內的各個部位都形成一個相等的電位，即等電位。若建筑物內的結構鋼筋與各種金屬設置及金屬管線都能連接成統一的導電體，建筑物內當然就不會產生不同的電位，這樣就可保證建筑物內不會產生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也有很大的好處。鋼筋混凝土結構的建筑物備實現等電位的條件，因為其內部結構鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求，應有目的地把接閃裝置與梁、板、柱和基礎可靠地焊接、綁扎或搭接在一起，同時再把各種金屬設備和金屬管線與之焊接或卡接在一起，這就使整個建筑物成為良好的等電位體。
（4）屏蔽
屏蔽的主要目的是使建筑物內的通信設備、電子計算機、精密儀器以及自動控制系統免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內的這些設施，不僅在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾，而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低，有時附近打雷或接閃時，也會受到雷電波的電磁輻射的影響，甚至在其他建筑物接閃時，還會受到從該處傳來的電磁波的影響。因此，我們應盡量利用鋼筋混凝土結構內的鋼筋，使其構成一個網籠，從而實現屏蔽。
（5）接地
接地就是讓已經流入防雷系統的閃電電流順利地流入大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統的某處對被保護物體產生破壞作用，良好的接地才能有效地泄放雷電能量，降低引下線上的電壓，避免發生反擊。
過去的一些舊規范要求電子設備單獨接地，目的是防止電網中雜散電流干擾設備的正常工作。但現在，防雷工程設計已不提倡單獨接地，而是更多的與防雷接地系統共用接地裝置，但接地電阻要由原來的小于4Ω減少到1Ω。我國的現用的規范規定，如果電子設備接地裝置采用的接地系統，則其與防雷接地系統的地中距離要大于20m。防雷接地是防雷系統中zui基礎的環節，也是防雷安裝驗收規范中zui基本的安全要求。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發揮出來。
（6）合理布線
指如何布線才能獲得的綜合效果。在防雷設計中，必須考慮防雷系統與照明、、計算機網絡管線的關系。為了保證在防雷裝置接閃時這些管線不受影響，首先，應該將這些電線穿于金屬管內，以實現可靠的屏蔽；其次，應該把這些線路的主干線的垂直部分設置在建筑物的中心部位，且避免靠近用作引下線的柱筋，以盡量縮小被感應的范圍。除考慮布線的部位和屏蔽外，還應在需要的線路上加裝避雷器、壓敏電阻等浪涌保護器。
2.2 綜合防雷設計分類
根據以上綜合防雷六要素可以把現代防雷保護分為外部防雷保護（建筑物或設施的直擊雷防護）和內部防雷保護（雷電電磁脈沖的防護）兩部份，外部防雷系統主要是為了保護建筑物免受直接雷擊引起火災事故及人身安全事故，而內部防雷系統則是防止雷電波侵入、雷擊感應過電壓以及地電位反擊電壓侵入設備造成的毀壞，這是外部防雷系統無法保證的。
2.2.1 外部防雷系統及其設計
如上面所述外部防雷主要是指防止建筑物或設施（含室外獨立電子設備）免遭直擊雷的危害，其技術措施有接閃器、引下線、接地體等幾種。下面分別闡述它們的類別和具體設計。
2.2.1.1接閃器
接閃器是避雷針、避雷帶（線）、避雷網以及用作接閃的金屬屋面和金屬構件等的總稱。功能是把接引來的雷電流，通過引下線和接地裝置向大地中泄放，以保護建筑物免受雷害。現在常用的接閃器有避雷針、避雷帶（線）、避雷網等幾種。
（1）避雷針
避雷針是靠把雷雨云所帶的異種電荷引導到自身上來，通過良好的接地裝置，把雷電流泄入大地，保護建筑物不受雷擊的一種金屬裝置。
（2）避雷帶（線）
房屋建筑屋頂周圍，用扁平的金屬帶做接閃的方法稱之為避雷帶，它是由避雷線改進而來。特別是大面積的建筑，它的保護范圍大而有效，這是避雷針所無法比的。
避雷帶一般采用扁鋼制作，如果同時還有避雷針，則避雷針應與避雷帶相互連接。
（3）避雷網
避雷網是指利用鋼筋混凝土結構中的鋼筋網作為雷電保護的方法，也叫做暗裝避雷網。暗裝避雷網是把zui上層屋頂作為接閃設備。建筑物頂上往往有許多金屬突出物，都必須與避雷網焊成一體做接閃裝置。
2.2.1.2引下線
連接接閃器與接地裝置的金屬導體稱為引下線。現代建筑多利用建筑物的柱筋作避雷引下線，它還比專門引下線有更多的優點，因為柱鋼筋與梁、樓板的鋼筋都是連接在一起的，和接地網絡形成了一個整體的"法拉第"籠，它們處于等電位狀態，雷電流會很快被分散掉，可以避免反擊和旁側閃擊的現象發生。
為便于檢查避雷設施連接導體的導電情況和接地體的散流電阻，要在建筑物四周的引下線上做斷接卡子，斷接卡子距地面zui高為1.8M。當利用混凝土柱鋼筋做引下線時，因為是從上而下連接一體，因此不能設置斷接卡子測試接地電阻。需在柱內做為引下線的鋼筋上，距室外地面0.5m處的柱子外側，另焊一根圓鋼（Φ≥10）引至柱外側的墻體上，做為防雷測試點。每根引下線處的沖擊接地電阻不能大于5Ω。
2.2.1.3接地體
接地裝置應優先利用建筑物鋼筋混凝土基礎內的鋼筋。有鋼筋混凝土地梁時，應將地梁內鋼筋連成環形接地裝置；沒有鋼筋混凝土地梁時，也可在建筑物周邊無鋼筋的閉合條形混凝土基礎內，用40x4mm鍍鋅扁鋼直接敷設在槽坑外沿，形成環形接地。
當將變壓器和柴油發電機的中性點工作接地、電氣保護接地和弱電系統工作接地等共用接地裝置時，接地電阻值應不大于1Ω。 采用共用接地裝置時，弱電系統應將各自設備機房內與建筑物絕緣的接地端子，用25mm2以上的銅芯電纜或導線穿焊接鋼管做單獨的引下線，在建筑物基礎處與接地板相連。弱電系統一般要求接地電阻不大于4Ω，如若設獨立的接地系統，其與防雷接地系統的距離要大于20m。
2.2.2 內部防雷系統及其設計
構筑和作用于建筑物內部的防雷工程稱為內部防雷工程，其系統就是內部防雷系統。建筑物內部防雷工程涉及面較寬，面對的是包括感應雷、傳導雷和因線路上浪涌高電壓所造成電網波動在內的眾多損害，歸納起來危害zui大的主要方面是高電壓的引入。
高電壓引入是指雷電高電壓通過金屬線引導到室內或其他地方造成破壞的雷害現象。高電壓引入的電源有三種：其一是直擊雷直接擊中金屬導線，讓高壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播而引入室內，即雷電波侵入；第二種是來自感應雷的高電壓脈沖，即感應過電壓；第三是地電位反擊，這種反擊會沿著電力系統的零線，保護接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內或傳播到更大的室內范圍，造成大面積的危害。
針對以上三種雷害內部防雷系統主要有屏蔽、安裝防雷器SPD和等電位連接等三種措施。屏蔽措施已經在防雷設計六大要素中有所闡述，下面主要闡述防雷器SPD設計安裝和等電位連接。
2.2.2.1 防雷器SPD設計安裝
SPD中文簡稱電涌保護器，又稱浪涌保護器。電涌保護器主要是指抑制傳導來的線路過電壓和過電流的裝置。它的組成器件主要包括放電間隙、壓敏電阻、二極管、濾波器等。根據構成組件和使用部位的不同，電涌保護器可分為電壓開關型SPD、限壓型SPD和組合型SPD。而根據應用場合分類，電涌保護器又可分成電力系統SPD和信息系統SPD。
依照《建筑物防雷設計規范》（GB50057-94 2000）和《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004，應采取分級保護、逐級泄流的原則。其具體設計做法：
一是在大樓電源的總進線處安裝放電電流較大的一級電源避雷器，這里一般要用三相電壓開關型SPD；二是在重要樓層或重要設備電源的進線處加裝二或三級電源避雷器，一般用限壓型SPD；三是在末端配電處安裝四級或稱為末端電源避雷器，一般用限壓型SPD。究竟要使用幾級SPD，可以有建筑防雷等級確定。一般一類防雷建筑需要四級；二類需要三級；三類需要二級。為了確保遭受雷擊時，高電壓首先經過一級電源避雷器，然后再經過二、三級或末級電源避雷器，一級電源避雷器和二級電源避雷器之間的距離要大于10米，如果兩者間距不夠，可采用帶線圈的防雷箱，這樣可以避免二級或三級電源避雷器首先遭受雷擊而損壞。
對于無人值守場合，可選用帶有遙信觸點的電源SPD；對于有人值守場合，可選用帶有聲光報警之電源SPD。
這里有三個需要注意的地方：一是電涌保護器與母排連接的導線要短而直，長度不能超過5m，連接線過長可能導致上級SPD還沒分流，電涌就串到下級SPD處，導致下級SPD一下子被燒毀；二是SPD安裝線路上應該裝有過電流保護器，原因是為了防止因SPD老化而造成短路。這里的過電流保護器主要使用斷路器，按一般經驗做法，二級SPD上的斷路器整定電流選40A，三級SPD上的斷路器整定電流選32A，末級SPD上的斷路器整定電流選2，而一級SPD無需裝設，因為一級SPD使用電壓開關型SPD，其內部已有自帶的過電流保護器。三是各個SPD都需要與接地裝置之間進行等電位連接。
對于通信SPD在選型時應考慮SPD與電子設備的相容性。通信SPD應滿足信號傳輸帶率、工作電平、網絡類型的需要，同時接口應與被保護設備兼容。通信SPD由于串接在線路中，在選用時應選用插入損耗較小的SPD。
以下是應用在本方案中的防雷模塊配置一覽表：
| 序號 | 保護設備/安裝位置 | 說明 | 備注 |
| 電源部分 | 1 | 機房主配電柜 | 三相電壓開關型SPD | 三相四線 |
| 2 | UPS配電柜 | 限壓型SPD | 三相四線 |
| 3 | 關鍵設備前端 | 限壓型SPD | 一拖三型（三孔） |
| 通信網絡部分 | 4 | 、調制解調器 | 通信線號防雷器 | RJ11型接口 |
| 5 | 服務器、網絡交換機、集線器 | 100M以太網類型防雷器 | RJ45接口 |
| 6 | 綜合業務數據網設備 | ISDN設備防雷器 | RJ45接口 |
| 7 | 數據終端設備（DDN接入設備） | DTU高速Modem防雷器 | RJ11接口 |
| 8 | 衛星接收機 | 衛星同軸接口電纜防雷器 | N、BNC型接口 |
| 9 | 局域網卡 | 電纜保護器 | RJ45接口 |
| 10 | 網卡保護器 | N型接口 |
| 其它 | 11 | 防止地電位反擊 | 地極保護器 |
2.2.2.2 等電位連接
等電位連接是綜合防雷系統中的zui重要的一項基本措施。GB50057—94 2000版里強調了等電位連接在內部防雷中的作用。等電位連接是為減小在需要防雷的空間內發生火災、爆炸、生命危險的一項很重要的措施，特別是在建筑物內部防雷空間防止發生生命危險的zui重要的措施。
建筑物的等電位連接設計主要有以下幾種：
（1）總等電位連接和局部等電位連接
總等電位連接MEB的作用在于降低建筑物內間接接觸電壓和不同金屬部件間的電位差，并消除自建筑物外經電氣線路和各種金屬管道引入的危險故障電壓的危害，它主要通過進線配電箱近旁的總等電位聯結端子板（接地母排）將下列導電部分互相連通：進線配電箱的PE（PEN）母排；公用設施的金屬管道；建筑物金屬結構；如果做了人工接地，也包括其接地極引線。建筑物每一電源進線都應做總等電位連接，各個總等電位連接端子板應互相連通。
局部等電位連接LEB是指當電氣裝置或電氣裝置的某一部分的接地故障保護不能滿足切斷故障回路的時間要求時，應在局部范圍內做的等電位連接。它包括PE母線或PE干線；公用設施的金屬管道；如果可能，也包括建筑物金屬結構。
（2）建筑物內部導電部件的等電位連接
等電位連接不僅僅是針對雷電暫態過電壓的，還包括其它如工作過電壓、操作過電壓等暫態過電壓的防護，特別是在有過電壓的瞬間對人身和設備的安全防護。因此，有必要將建筑物內的設備外殼、水管、暖氣片、金屬梯、金屬構架和其他金屬外露部分與共用接地系統做等電位連接。而且需要注意的是，絕不能因檢修等原因切斷這些連接。
（3）信息系統的等電位連接
對信息系統的各個外露可導電部件也要建立等電位連接網絡，并與共用接地系統相連。接至共用接地系統的等電位連接網絡有兩種結構：S型（星型）結構和M型（網格型）結構。對于工作頻率小于0.1MHZ的電子設備，一般采用S型（星型）結構；對于頻率大于10MHZ的電路，一般采用M型（網格型）結構。
（4）接地網的等電位連接
計算機房的工作接地、屏蔽接地和防雷接地等采用同一接地系統，避免各接地間產生的瞬態過電壓差對設備造成影響。因此，鋼筋混凝土結構建筑物利用基礎鋼筋網做接地體，一般要圍繞建筑物四周增設環形接地體，并與建筑物被柱內用作引下線的柱筋焊接，這樣就大大降低了接地網由于雷電流造成地電位不均衡的概率。
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