近年来，随着信息系统的飞速发展，越来越多的弱电设备应用于现代化办公大楼，而微电子设备的高度集成化、低工作电平和小工作电流的特点，又带来了绝缘强度低，耐过压过流能力差等致命弱点。美国研究报告（AD- -722675）指出:对具有类似元件的计算机的运行经验和实验结果表明,当雷电活动时,磁感应强度达到0.07GS时,无屏蔽计算机会发生误动；当磁感应强度超过2.4GS时,计算机将会发生永久性损坏。也就是说,按安培环路定理估算,离无屏蔽计算机800米处,落一个100KA的雷,就可能发生误动；距其83米处落一个100KA的雷,就要损坏。统计表明,目前雷击弱电设备造成的损害已远远超过雷击火灾引起的损失,成为电子时代的一大公害。
大厦内部集中了大量先进的弱电系统,弱电设备因遭受雷击而造成损坏的安全事故的机率无疑将会增大。为了防止和减少雷电对上述设备的损坏及人员伤亡，应考虑到闪电的各种物理特性和其他危害作用，而采取三维空间的综合立体防护设计。我们根据国内外最新防雷规范，阐明如何对整个办公大楼进行先进的、综合性的雷击电磁脉冲防护设计、施工。
1． 大厦情况概述
2． 科技大厦防雷类别、等级及雷电防护等级
2.1防雷类别、等到级的划分
N=KNgAe=k×0.024T1.3d×Ae
式中：N—年预计雷击次数（年/a）；
K—校正系数，据本地情况取1；
Td—年平均雷暴日数，取1957—2003年平均值≈29.1d/a；
Ae—建筑物等效面积（Km2）。
经计算，N=0.76次/a，依据《建筑物防雷设计规范》(GB50057—2010)第2.0.3条第八款规定:预计雷击次数大于0.06次/a,的其它重要建筑公共建筑物，应划分为第二类防雷建筑物。依照《民用建筑电气高设计规范》(JGJ/T16—92)第12.2.2.3条规定:19层及以上的住宅建筑物和高度超过50m的其它民用建筑物，列为二级防雷建筑物。
2．2雷电防护等级的划分
E=1-Nc/N=1-(5.8×10-1.5/C)/(N1+N2)
式中：E—防雷装置拦截效率；
Nc—引起电子信息系统设备损坏可接受的最大年均雷击次数（年/ a）；
N—年预计雷击次数（年/a）；
C—各类因子C=c1+c2+c3+c4+c5+c6分别取1.0，2.5,3.0，0.5，1.5，1.0。
计算结果E=0.92。依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343—2004）第4.2.4条2款，雷电防护等级划分为B级；参照4.3.1表,大厦内设有中型计算机中心及各种网络控制系统,应确定为雷电防护B级。
3.内部弱电设备遭受雷电的原因分析
众所周知，弱电设备均为灵敏的电子元器件组成，这些电子元器件和共同特点是耐压能力十分脆弱，极低的过电压都会造成其击穿损坏。仅就计算机及网络设备而言，此类设备是由大量的大规模集成电路组成，在1㎜2芯片上集成了十几万个元件，它的最大击穿电压为几十伏。最大允许工作电流为几微安，虽采取了许多抗干扰措施，对低能量干扰比较有效，但对雷电电磁脉冲生成的过电压过电流，其抗冲击能力十分脆弱（象晶体管要在10–1焦耳能量的冲击下损坏，集成电路芯片在10–7焦耳能量的冲击下就出现损坏，而正常工作条件下可将干扰辐射能量控制在10–7焦耳以下，但雷电电磁脉冲干扰就很难控制）。每次雷电云地放电过程中，峰值电流在几十千安以上，电流上升时间仅为几个微秒，持续时间为毫秒到几秒钟。因此雷电放电产生强大的电磁辐射，其产生的过电压过电流通过输电线、通信线、接收天线和空间辐射等途径侵入到计算机网络系统，其干扰辐射等能量多数大于10–7焦耳，严重威胁到计算机网络系统的正常工作和安全运行。
大厦内所有弱电系统的雷电保护应重点考虑。对诸如办公自动化系统、计算机网络系统、消防系统、闭路监控系统、视频会议系统工程、电话系统等弱电设备，按照安全可靠、经济合理的原则，进行雷击电磁脉冲保护，并兼顾大厦的直击雷防护。
具体采取的雷电防护措施为：主要机房（如计算机主机房、闭路监控主机房、消防主机房、会议室等）须进行金属网格或者铝塑板屏蔽，电源线与各种信号线穿铁管或者布防在金属线槽内进屏蔽；主要机房须采取等电位接地措施；电源线与各种信号线路上安装国家规范中要求的避雷器（SPD）。
4．电波侵入及雷电电流反击的防护林措施
4.1进入本楼的电缆，在进入大厦前须采用铠装电缆埋地引入，长度不小15米。入楼后在总配电盘及各层配电箱均进行接地处理。
4.2进入本楼的暖气管道除在空中架设中经钢管架与地面进行接地处理外，在进入大厦前再进行接地处理。
4.3进入本楼的自来水管道在入楼前进行接地处理。
4.4楼内电源线与各种信号线穿铁管或者布防在金属线槽内进行屏蔽，金属管首如母线槽、信号线、电线暗管均进行接地处理。
4.5大厦主机房内门、窗、各墙壁均安装小于15×15㎝格距的金属屏蔽网，各屏蔽网与主引下线做好电气联结。或者采用铝塑板进行屏蔽。
5． 等电位连接与接地处理
5.1大厦主体等主体等到电位联接与接地
进入本大厦的电缆金属外皮、采暖管、自来水管、消防干管、金属构件等在进入大厦前与楼体主筋行电气连接，暖气管在空中架设中经钢管架与地面进行接地处理，楼内母线槽、电梯轨道、信号线及电线暗管均进行等到电位接地处理。玻璃幕墙金属支架也与大楼主筋焊接在一起，各房间内PE线、直流地（既把给设备供电的三插孔上端PE地线用6平方毫米铜线与等电位母排短接）、屏蔽地、静电地及SPD接地、管道及各金属构件等均与大楼主筋进行等电位连接，其中静电地板的金属支撑之间民进行电气连接处理，最终实现共用接地。
5.2主要机房等电位联结措施
等电位联结技术是现代防雷技术的核心内容,现行国标及IEC标准都是围绕此项内容展开的,甚至通常所说的电涌保护器(俗称避雷器)也只是作为一种等电位联结器件。雷击发生时,由于所有的设备及人员都处于同一电位,此电位即使高达几十万、上百万伏也不会造成任何损失。根据新规范的要求，办公楼应采用M型等电位连接，这样可以使各设备工作地线最短，消除频干扰，满足弱电设备正常工作要求，尤其是在雷击情况下能使各设备处在真正的等电位状态下而避免损坏。
6．屏蔽技术措施
屏蔽是减少雷电电磁干扰的基本措施。一般要作好机房本身所在设备间的屏蔽及线路屏蔽。线路的屏蔽层应至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位联结。设备间应在六面墙上装饰金属板材屏蔽；进入机房的所有电源、信号线路均穿在金属管中；窗户采用金属网屏蔽，门宜采用金属板门。所有的屏蔽体均参与多处等电位联结。与屏蔽措施相适用，所有的信息设备均与建筑物外墙保持0.8m以上的间距。
7．电源与信号系统避雷器(SPD)防护
7.1电源系统防护
大厦总配电柜(即配电室)处安装在计算机系统总电源配电柜处安装并接第一级AT PORT／4P－B100三相B级电源避雷器。初步衰减从电源线引入的强雷电流和高电压。其技术参数：最高防雷击电流Iimp=100 KA（8/20）、最大容许工作电压（伏）Uc=255V、响应时间tA≤100 ns 。各楼层配电箱空气开关处并接第二级AT T385／4P－C40三相C级电源避雷器，进一步衰减从第一级分流下来的强雷电流和高电压，把雷电流脉冲降低到设备能承受的水平。其技术参数：最高防雷击电流Iimp=40KA（8/20）、最大容许工作电压（伏）Uc=275V、响应时间tA≤25 ns 。一、二、三级电涌保护器地线均进行接地处理，SPD引线长度不应大于0.5m。
7.2信号系统防护
计算机网络（诸如网络交换机、服务器、路由器）信号接口AT RJ45－100、视频信号线接口AT BNC－VIDEO、各种通讯（含电话AT TEL－RJ45／11、卫星AT－ST）信号线接口等安装相应的信号避雷器防护，并做好接地处理。
8.直击雷保护
大厦楼顶安装1支避雷针,避雷器与铁塔支架进行可靠连接,引下线与建筑物主盘进行不少于4处电气连接。这样可以大大延缓雷电放电时间,削弱雷电脉冲的强度,使电磁场对上述弱电设备造成的损失大幅度降低。
大厦雷电电磁脉冲防护