雷電防護系統是保障建筑物、電力系統、通信網絡及工業設備免受雷電過電壓、雷電電磁脈沖（LEMP）損害的綜合技術體系。一個完整的雷電防護系統應包含外部防雷、內部防雷、接地系統、等電位系統與智能防雷監測預警模塊。正確安裝與部署不僅要符合《GB 50057-2010 建筑物防雷設計規范》《GB/T 21714-2008 雷電電磁脈沖防護》等要求，還要針對行業特性制定差異化解決方案。

一、雷電防護系統的組成與功能

1. 外部防雷系統（LPS）

用于防止直擊雷損壞建筑及設備。

主要設備包括：

接閃器：獨立避雷針/提前放電避雷針（ESE）、屋面接閃帶。

ESE提前放電避雷針常見參數：提前放電時間 ΔT=20–60μs，保護半徑可達60–100m（隨針高變化）。

引下線：建筑四角或鋼結構自然引下。

接地體：人工接地體+自然接地體。

接地電阻要求：

一級防雷：≤1Ω

二級防雷：≤4Ω

三類建筑：≤10Ω

2. 內部防雷系統

防止雷電波侵入電力、通信、控制系統。

核心設備：

電源浪涌保護器（SPD）：

I級SPD（電源總進線柜）：Iimp≥12.5kA（10/350μs）

II級SPD（分配電箱）：In=20–40kA（8/20μs）

III級SPD（終端設備前）：Up≤1.2kV

直流SPD（光伏/儲能）：Ucpv=600V/1000V，Imax≥40kA（8/20μs）

信號類SPD：支持RS485、4-20mA、網絡避雷器（GbE/PoE SPD）。

天饋防雷器（射頻同軸線路）：頻率DC–6GHz，駐波比≤1.2。

3. 防雷接地系統

將雷電流迅速泄放至大地。

組成：接地極、接地引線、測試點、接地母排。

要求：接地體采用鍍鋅鋼接地極、接地銅排、降阻劑。

各系統接地應統一為總等電位接地。

4. 等電位連接系統

避免因電位差導致設備擊穿或控制系統誤動作。

包括：：總地排、建筑結構鋼筋、金屬管道連接

輔助等電位（SEB）：機房、實驗室、醫療ICU核心區域。

信息系統等電位：屏蔽層、弱電機柜。

5. 智能防雷監測預警模塊

現代雷電防護必備的智能組件，包括：

智能雷電流在線監測器（監測SPD動作次數、雷電流峰值）

環境雷電預警裝置（云地閃電、地閃密度監控）

SPD健康狀態監測器（遠程告警/RS485）

智能接地電阻在線監測

用于提前預警+減少停機風險。

二、雷電防護系統的安裝與部署步驟

1. 外部防雷（接閃→引下→接地）

1）在建筑最高點安裝接閃器（針/帶/網），提前放電避雷針安裝高度≥2m。

2）引下線應等距布置，金屬結構可自然引下（電阻率<0.03Ω/m）。

3）接地體采用環形接地或聯合接地。

4）在接地引下處設置測試點。

5）所有金屬管道、鋼筋需與防雷系統可靠連接，實現等電位。

2. 內部防雷部署（SPD安裝）

① 電源系統SPD安裝方法

總配電柜：安裝I級SPD（Iimp≥12.5kA）

接線方式：三相五線系統使用 3P+NPE 結構，N—PE間裝專用保護模塊；

分配電箱：安裝II級SPD

終端設備：安裝III級細保護SPD

接線原則：

L/N→SPD輸入端，SPD輸出端→設備；

保護線PE直接接總地排；

連接線長度＜0.5m，截面積≥16mm2銅線。

② 信號SPD安裝

RS485/4-20mA：串聯或跨接式接入端口前；

網絡SPD：接入交換機前端；

天饋SPD：靠近天線饋線入口安裝。

③ 光伏/儲能直流SPD安裝

PV側：正負極各裝1臺SPD，推薦Imax≥40kA；

并網逆變器前側需增設二級SPD。

3. 等電位系統部署

MEB設置于建筑物進線處

醫療/軌道交通需設置局部等電位端子箱

機房內所有金屬殼體集中等電位接入地網

4. 智能防雷監測部署

SPD處安裝雷電流在線監測模塊（0–100kA范圍）

結合云閃監測雷達的區域雷電預警系統進行工業級防護

監測數據上傳至平臺實現可視化監控

三、不同產業的雷電防護系統解決方案

1. 工業制造與化工廠

特點：大量PLC、儀控系統，爆炸危險區多

解決方案：I 級+ II 級電源SPD組合

RS485、4-20mA信號SPD全覆蓋

防爆區金屬管道嚴格等電位

安裝智能雷電流監測+接地在線監測

儲罐頂部安裝獨立避雷針或提前放電避雷針

2. 通信基站 / 數據中心

特點：弱電系統密集、對供電穩定性要求高

方案：采用全套三級電源SPD

機柜內使用機架式網絡SPD（RJ45/PoE）

天饋口安裝 N型或7/16DIN射頻避雷器

設立專用等電位匯流排

部署智能SPD健康監測

3. 軌道交通 / 鐵路通信系統

特點：通信專線長、雷擊耦合強

方案：信號系統全線安裝信號SPD

鐵路站房總配電柜裝 I 級SPD

軌旁設備采用IP防護等級高的戶外SPD箱

使用智能雷電預警系統對沿線雷電密度進行預判

4. 光伏電站 / 儲能電站

特點：直流高壓、分布廣

方案：直流側SPD：Ucpv=600–1500V

交流側：I、II級SPD組合

光伏匯流箱內配置直流SPD + 熔斷器

儲能艙內安裝在線接地電阻監測與雷電計數器

5. 醫院/實驗樓

特點：設備昂貴且對誤動作敏感

方案：配電系統采用 I + II + III 級SPD全體系

定制化局部等電位系統（ICU、生化儀室）

環境雷電預警+配電室SPD狀態遠傳報警

6. 民用建筑/商業綜合體

方案：屋面接閃帶或法蘭連接避雷針

總配電室：I級SPD

各樓層弱電井：信號SPD

機房內建立專用接地與等電位