防雷工程設計方案

防雷工程設計方案目 錄/ v8 N$ i" s6 x2 M& Q. j& Y5 m: m9 r+ ~0 i( Z1系統概述 2$ g" g" E6 y" n2 用戶需求分析 2# D# s! T+ w& }: M4 K: d* B% }8 g2.1建築物環境介紹 2, T9 P; K% N_2 q- M( f2.2建築物的防雷等級 29 Y7 S% u# w% q% Z1 Z- U3 雷電防護系統總體方案 30 B- O$ o: i! F% n) G4 Y% X" f5 ^4 H3.1直擊雷和感應雷的原理及危害 3) d- u$ `7 y: p0 B. S2 E- J3 i6 r3.2雷擊損壞設備的渠道 58 c~: r9 s}( V- f) X3.3防雷區的劃分 8- Q0 L$ D: f0 g. N( J3.4 設計指導思想和相關技術標準 90 w" u6 n: ]. t. L3.4.1設計指導思想 9- }: i3 T0 3 ^5 I3.4.2相關技術標準 98 {% v0 W5 b7 Z3 t( @3 x8 }3.2方案設計 10* f4 D: ^; z- q7 r9 `+ @" E3.2.1防雷保護的主要原則 118 Q/ A9 c" u% d. n3.2.2直擊雷防護 11/ @* Z% Q5 m$ i2 u. a% [# t3.2.3電源系統的雷電防護 11, A3 G) p) 9 |, z8 XU/ f$ ?0 [3.2.4通訊、網路系統的防雷與過電壓保護 124 J/ T0 L; g: }0 E3 G+ Y# I5 F3.2.5接地系統 14* l+ ^9 ]/ r1 R( p. I4工程系統圖 17! D2 X( M3 E. |* c3 }/ I" ^3 k; 1 o9 U) S. h/ O! E9 r9 G( y! f1 eW# h- a, A& K! t5 y+ N9 I" y3 r2 J( c$ |, Z7 D0 E+ al+ p$ X7 L% e2 ]$ Z% x6 I: M% z8 ?# ~w( z4 @4 m& A4 `: {# d- V: H6 U$ u7 M9 k8 Z5 ?& M/ X" I0 [3 S* [3 v$ e- Q/ n3 K* v4 D1系統概述/ y3 K2 C( b+ v8 }當今人類科學技術的發展已進入了高信息化的發展階段。基於近些年來電子技術的飛速發展，各種先進的測量、保護監控、電信和計算機等電子產品正日益廣泛的應用於各行各業中。) T- x! e: d" L這些微電子儀器設備普遍存在著絕緣強度低，過電壓耐受能力差等致命弱點，一旦遭受雷擊過壓的衝擊，輕則造成這些電子系統的運行中斷，設備永久性損壞；重的是這些系統所承負的那些須實時運行的後續工作的中斷癱瘓所造成的不可估量的直接與間接的巨大經濟損失和影響。為此，我們認為對雷電電磁脈衝（LEMP）的防護，不但是必要的，而且是必須實施的。! z$ o0 X3 z" ^4 Q1 w2 用戶需求分析0 `6 P; e9 G4 f0 m" W2.1建築物環境介紹; _" ^N+ v) V- {, l4 z3 q: `xx位於杭州市區。項目建成後形成以XXX和二十一層的辦公大樓為主體的綜合建築群。氣候屬於海洋性氣候、鹽霧腐蝕，最大相對濕度98%。電源的波動範圍為電壓15%，頻率2%。/ p6 T0 g; p8 k2.2建築物的防雷等級- z) q/ b, E9 s- q. @/ r 根據GB50057-94《建築物防雷設計規範》中規定，故可定xx為第一類防雷建築，並按第一類防雷建築物採取相應的防雷措施。 . r: C. F; [4 {/ ]; G弱電系統有大量的信息設備，大樓供電系統的正常與否直接關係到各系統中的工作順利進行、網路系統的穩定性和數據存儲的安全性，以及通信系統的正常工作，系統的防雷有著很重要的作用。因此，應對建築物作好直擊雷和感應雷的防護。2 w& C5 Ms; R) e; D依據系統防雷的理論，我們將該系統分為：0 S/ D7 V3 {- Q0 o" ^& X 直擊雷防護9 S* rl" T+ m/ U6 F1 a 電源系統（包括市電進入低壓配電房的二級保護及UPS電源的第三級保護8 I0 Y4 [- S$ ZA" q( s 網路系統（包括網路設備的電源終端保護，數據線路的介面保護）( B4 q7 y5 E4 y9 j3 L7 ` 地線系統（包括均壓等電位連接系統）" r$ V4 y2 O0 h: V& a( g, m對用戶的各個功能區進行分區防雷擊保護，某功能區出故障不影響其他區域的正常工作。據用戶總電源和各機房的防雷要求，參照我們以往的實踐經驗，將提出以下方案實施該工程項目。2 V. H9 ]9 Z) D" e% t3 雷電防護系統總體方案+ B! I- i: c/ ~- Uj0 G# s3 i3.1直擊雷和感應雷的原理及危害: k* 6 D" |1 z3 }; [由於城市具有熱島效應，當市區上空出現雷雲時，由於雷雲負電的感應，使附近地面或地面上的建築物積聚正電荷，從而地面與雷雲間形成強大的電場。當某處積聚的正電荷密度很大，激發的電場強度達到空氣遊離的臨界值時，雷雲便開始向下方階梯式放電，稱為下行先導放電。處於市區的高層建築物周圍空間的電荷濃度較大，易形成向雷雲方向的上行先導放電,當這個先導逐漸接近地面物體並達到一定距離時，地面物體在強電場作用下產生尖端放電，形成向雷雲方向的先導並逐漸發展成上行先導放電，兩者會合形成雷電通路，引發直擊雷。因此，應對處於市區及其附近的建築物的直擊雷防護引起特別重視。( j: }# {% w# h9 ) b; K" }( M, aX- r( _5 a1 NI, h- L; ?* p* s1 q- {7 ?, V+ n$ N0 `* X" k( d, G! Gg7 i. I" x8 D( S( U+ C9 `& j: q& T% O! f3 k" q5 L/ ? 如上圖所示，當避雷針引雷入地時，雷電流i將沿引下線泄放入大地，此時測試點的電位可用下式表示：3 ~8 z; Ja# EW/ [3 S Ux=Ul+Ur=Lo×h×di/dt+i(r+R): c- `/ }* E( `q, K| 式中，Lo --引下線單位長度電感(μH/m)通常L0=1.67μH/m4 S5 f7 `" q& P$ r1 h; K h --測試點離地面高度(m)" N2 I) j7 o4 R3 Z" W3 G2 g i --通過引下線的雷電流(KA)) C9 X% D4 ^4 @0 z8 N, A! Q6 r --測試點至接地體電阻(Ω); X4 R7 M( Q0 q, S% k R --接地電阻(Ω)+ r+ i% _2 {. S6 u3 c di/dt --雷電流的陡度& K0 * m. D+ i0 `# x; r 設Lo=1.67μH/m，r=0，R=10Ω，h=10m，di/dt=100KA/2.6μs4 R9 g1 p* E/ @# {5 E# r 則UL=1.67×10×100/2.6=642.3 (KV)" O, O) U. [; ?! Z6 g; H/ g* qUR=100×10=1000KVY. @/ I: k% @N; y3 c) [UX=1.642MV0 V+ Is: s. J- g/ 5 f此時的地電位升高至1兆伏以上，而測試點的電位高達1.642MV將對電子設備造成高電位反擊而損壞電子設備。$ o: I/ h7 ^2 R! B4 LQ8 y9 `* M: P（1）避雷針引雷時，由於接地體高電位在地面造成的跨步電壓對人體可能產生危害。* D0 J& k8 M* q0 ^! （2）通過避雷針引下線上的大電流，使其附近平行金屬導線上產生的感應過電壓：. x- q1 f1 K/ G7 P 當避雷針引雷後， 在其引下線周圍產生的感應電磁場將波及到附近的平行導線上，從而產生感應過電壓Um，可表示為：. V9 s/ P6 G5 a* n! R Um=0.2(LN(1000/a)-1/2)×di/dt×10-6(KV/m)" }, x|+ y% U5 A# m* M2 ?; E 設a=10m，di/dt=100KA/2.6μs" eK+ |/ y6 S- T: `0 mQ則 Um=31.6(KV/m)" R7 {% o/ }5 A7 v1 d/ z 以避雷針為中心的不同半徑範圍內的平行導線感應過電壓列於下表：1 J; N0 w: n& D; X+ i, H7 qa (m) 5 10 100 200 300 400 500 600& v7 o5 {& M" r( f8 O( e$ K1 e& `Um （kv） 36.90 31.60 13.90 8.50 5.40 3.20 1.49 0.08* @2 J( a" l0 U$ S9 G5 O2 M由此可見，以避雷針為中心的500米半徑範圍內的微電子設備均會遭受到數千伏的這種感應過電壓破壞。據有關實例記載， 即使並非設備所處大樓頂上的避雷針引雷，雷閃落於附近數公里外的地面，或是天空雲際之間發生雷閃放電，都會釀成電子設備損壞。$ |, D7 |( |$ I6 ]; {- P" p! _4 T7 `% g& o$ @5 o) B# r4 a3 }) z/ s+ R+ m! ^; S7 V: C* q3 P: y9 x( H+ v6 B8 w+ x! p0 `$ l0 S0 @, s% t) r/ L" `, a3 |7 N( m& ~( R* Z- N* c2 N! ]& a5 k, {5 q( n2 x0 H; Z* * p- s) U8 }) z3 b; {! E1 e: _" E4 h; ~" h- F" m9 t$ m0 }! c# E* b) O1 K" t; y3.2雷擊損壞設備的渠道. y. ~) q! `/ p5 R- `( Y雷擊損壞設備的渠道示意圖7 i% U) c; _1 g/ ~. n3 t+ ?, q5 p% `8 u8 y4 E為此，分別從以下幾點進行具體分析：9 }p( @! m# N; ]" H|2 C8 x1、電力線是雷電入侵電子設備的重要渠道：" X) h" Q$ w" U/ A1)雷電遠點襲擊電力線：" Z# R# i9 j" t/ |4 V電力線輸電方式是由發電廠通過升壓變壓器升壓後，輸電至低壓變壓器，經低壓變壓器的輸出給用戶。由於電壓基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲線，在電力線上形成每秒50次的交變磁場。如遇雷害發生時，在雷電未擊穿大氣時，將呈現出高壓電場形式。根據電學基本原理，磁場與電場之間是相互共存可逆變化的，那麼，雷擊高壓電場通過靜電吸收原理，向大地方向運動。假設電力線桿有5米高，那麼在相對濕度25％時，要擊穿5米空氣，需要15×106V雷擊高壓（3000V/mm）。如果在相對濕度95％時（下雨時），擊穿5米空氣需要5×106V雷擊高壓（1000V/mm）。電力線上的交變磁場對雷雲的吸引小於大地的靜電吸引。如果，雷雲擊穿5米空氣入地，需要很高的電壓，雷電首先擊在電力線上，並從電力線的負載保護地線入地釋放，這樣就擊穿了設備。在高壓線上的表現為擊穿變壓器的絕緣，在變壓器低壓端與負載的連線上遭雷擊，損失的是用電器。由於變壓器低壓輸出端是三條相線，做一條地線，當作零地合一線，變成三相四線制零地合一方式給用電器供電，雷電擊在相線與大地放電，就等於相線與零線放電通過電力線直接擊穿用電器的電子元件。一般電子設備線與外殼的耐壓為每分鐘VAC1500V，火線與零線耐壓為工業級Vdc550－650V，這麼低的耐壓一旦遭受遠點雷擊，必將擊壞用電器。為此，在選擇防雷器時，首先考慮遠點雷擊。5 g- K( U( s. v+ Q# k% ]1 H" {7 Z2)雷電近點電力線的侵入：, @8 Y! {& L/ }, r9 H9 k* ^. w5 t所謂雷電近點襲擊電力線，實際上是雷電襲擊用電器所在的建築物避雷針，從而引起的雷電電磁脈衝的保護問題。雷電打在建築物避雷裝置上，按照GB50057－94《建築物防雷設計規範》規定，定義大樓接閃電能力為波形10?350?S三角波，雷擊電流為150KA。避雷針引下線由於線路電感的作用，最多只能將50％的電流引入大地。100餘米高的大樓它的引下線電感為155?H左右（1.55?H/米），IEC1312定義電感大於37.5?H，則發生測閃雷擊，也就是說，10?350?S直擊雷引下線只能引下50%的電流，餘下的電流將通過電力線屏蔽槽、水管、暖氣管、金屬門窗等與地面有連接的金屬物質聯合引雷，但也只引下少部分雷電流，餘下總電流的25％在大樓流竄至UPS輸入輸出負載的電源線、區域網線等，擊穿區域網端，最終由邏輯地線處下泄入地。對設備而言，部分雷電流將由UPS輸入電源線對交流地線進行L－PE、N－PE泄放，UPS輸出L－PE′（邏輯地）、N－PE′泄放，小型機L－PE′ N-PE′泄放，區域網線對邏輯地線等進行泄放。最終結果，將擊穿UPS輸出對地線和輸入對地線端、伺服器電源端邏輯地線、網口端邏輯地線。為此，必須對UPS輸入輸出火線零線對交流地和直流邏輯地進行保護，必須對伺服器及其它重要終端進行等電位保護，對網口進行保護，只有堵死一切雷電導入的埠，才能有效的保護設備免受雷電的侵害。; i. G( x& u2 K2、雷電作用下，建築物內感應雷害* l! p) n* {( _7 J5 Y1 D雷電擊在建築物避雷針上，由避雷針通過引下線，將雷電流泄放大地，引下線自上而下產生一個變化旋轉快速運動磁場，建築物內的電源線、網路線等相對切割磁力線，產生感應高壓並沿線路傳輸擊毀設備。% |* [" d3 T4 i2 oZ( $ F6 X感應雷的能量雖小，但電壓較高。對感應雷害的防護，應該是全面的防護，但防護的級別可以低一些。9 w* s: P9 [/ F& m. t3、雷電作用下的網路雷害" ]8 N" O. ]" c9 G/ l" o1)廣域網路$ M8 o/ u# C- h: S7 o0 `廣域網路通常不遭受直擊雷的破壞，1mm2的銅線遭受10KA的雷電襲擊，它自身就斷了。廣域網的雷害主要是感應雷害，擊穿方式為線對線和線對機殼（地），在GA173-1998《計算機信息系統防雷保安器》標準中，廣域網保護的最大雷電流為5KA，連接廣域網一般有以下幾類，一類是DDN租用專線，一類是ISDN專線，一類是幀中繼以及微波通訊方式 。對於專線的接收埠，它的耐壓應為5倍工作電壓，即Vdc25V，傳輸速率小於等於2M，插入保安器，使之在雷電作用下，短路保護5KA電流，而埠殘壓小於25V；而對於話線備份來說，它的工作電壓為48V加93 V振鈴電壓共計175V，插入保安器，保安器的啟動電壓185V，殘留電壓小於Vdc330V，因為數據機的耐壓為Vdc330V。保護模式為線對地和線對線，廣域網遭受雷擊的概率較大，一般在28％左右。3 F6 K- d: t7 s/ i* _# O2)區域網4 G" T1 W# n" j8 z" a4 }在區域網的傳輸電纜中，常常採用UTP電纜，UTP電纜的4對線中兩對線（1-2，3-6線對）一對線接收一線發送，採用RJ45介面方式。既然區域網電纜採用RJ45型是一收一發，那麼，就應按兩對線進行雷電保護。" c& u7 q* t7 S" P在機房的綜合布線中，施工人員為了布線工程的美觀漂亮，把很多網線放在牆壁內，沒有考慮對UTP電纜的屏蔽處理，一旦大樓某些鋼筋泄放雷擊電流都將引起感應高壓，從而擊毀設備。; a8 X; K( z: W5 p8 S; C3)綜合布線( Y6 e1 k" ?" r% t從防雷角度上考慮，布線一定要明確表示：" M* w0 O. P. ~2 K# k3 ? 電源線不要與網路線同槽架設，數據插座與電源插座保持一定距離；9 g* J1 V5 P" O 廣域網線纜不要與區域網線纜同槽架設；& r( ]- o) N; s- H4 ]" y& @ 網線與牆壁布置時，有條件應遠距離安裝；- b( F" p3 i/ z) U: ]. 7 x 屏蔽槽要求兩點接地；( `2 u2 l1 V- g1 H- _. j4、雷電作用下的二次效應 --- 雷電高壓反擊雷8 }8 G7 E8 Z7 T2 W5 K雷電襲擊建築物避雷針，由引下線將雷電流引入大地，由於大地電阻的存在，雷電電荷不能快速全部的與大地負電荷中和，必然引起局部地電位升高，交流配電地和直流邏輯地將這種高電位引入機房，這種反擊電壓底則數千伏，高則數萬伏，直接燒壞用電器的絕緣部分。( v% z" V0 n* \% g$ y3 {7 _) B5、由雷擊引起的人身安全問題; b( x4 x* x8 m7 q( ^雷電泄放大地，引起地電位升高，由於機房直流邏輯地線和交流配電保護地線不在一點入地，將兩個電位值引入機房。這時，若一個操作人員的一隻手摸在UPS輸出負載外殼上，而另一隻手（或身體）摸在交流配電地線上（如空調），兩個電位值將通過操作人員的身體短路，造成操作人員傷亡。防雷保護設備的確很重要，但是保護人身安全更重要。, }9 |; s6 H9 ; Rl" U3.3防雷區的劃分& t; c5 V% l. i0 {& @在通過具體分析了雷害入侵計算機信息系統的各種途徑後，根據GB 50057-94 《建築物防雷設計規範》xx的防雷區可按下圖劃分：0 Y3 h9 o. i- O# T 雷電波% X) f! Z8 a# @9 C+ ph" D# R* S; D3 d3 _" ox LPZ0A1 A@( W% u- I. c3 ~. {( d" q! x- c/ H1 `1 s# `1 H7 k LPZ0B0 L. N! d3 H: w2 p/ ^2 L7 U! @ 避雷針保護範圍 避雷針0 h8 z2 V- ]& D" H# j9 `" {! t& q" r$ [3 K4 ]+ v, Q; ~- k: p+ b1 `* O3 R2 V- w( [2 K4 h, G1 ^^" @2 [" w4 t6 x! Z LPZ1. E/ {3 Q8 w/ k" D% s5 k2 X LPZ28 b" q; P# H& x@! U3 j! |" x& PN6 p& G- m5 S) j1 W& D1 u& ]n- ^( e# ^9 R1 ^. b! }" L LPZ10 z+ p: k- u1 ~% x# B7 M7 c7 p+ e9 f; vp. _0 z0 V/ qA# }( L6 L* 9 C" F電源線路 LPZ0B LPZ12 P3 c4 w% o1 h7 U" K! w1 T9 @, m. L+ w信號線路 LPZ0B LPZ1: B6 o% n- R) l& g% u6 e8 |$ j2 E" ?4 e, {0 O8 ^按一般原則確定的xx具體防雷區：) ) f) A3 u# }; Q; ~ 引入各大樓配電櫃的電源線路處於LPZ0B和 LPZ1區交界處。2 rF# C7 x, Y 引入樓層配電櫃、計算機、監控、衛星與有線電視機房和樓宇自控等機房處於 LPZ1和LPZ2區交界處。, e" @, q) S4 q% D 引入樓層信號線路如有線電視、衛星饋線等處於LPZ0B和 LPZ1區交界處。5 S3 L" v, A0 j0 ~7 樓層內的光纖、電纜等線纜處於LPZ1和LPZ2區交界處。, u# U* X/ R" f0 H5 `按GB 50057-94 《建築物防雷設計規範》第6.4.2條規定「由於工藝要求或其他原因，被保護設備不會正好設在兩防雷區界面處而是設在其附近，在這種情況下，當線路能承受所發生的過電壓時，電源避雷器可安裝在被保護設備處，而線路的金屬保護層或屏蔽層宜先於界面處做一次等電位連接 」。5 s) Z7 a; P( B7 C4 _) G/ w所以的防雷保護可分為電源線路防雷保護、信號線路防雷保護和機房接地系統防雷保護。! wn. y, [) A& r0 M3 O7 r+ s電源線路布置：供電由大樓總配電中心供到樓層分配電櫃，再由分配電櫃至機房UPS，UPS後接機房的用電設備。/ O* G& _$ U% |5 e5 a/ B信號線路布置：機房的信號線路從戶外引入機房；機房內部信號線路由中心交換機分出超五類雙絞線與伺服器和其它網路設備相連。) T6 W- }3 G. _, _1 ?接地布置：主要機房設立均壓環，實現機房設備的等電位聯結，重要機房有單獨設置的接地線。 0 P; v7 u: Vr1 ^/ r+ H& o; o( F" k. a6 g7 L5 K/ V0 c9 M1 D3.4 設計指導思想和相關技術標準8 H. M- h7 f: L+ g( u, A3.4.1設計指導思想4 E& U$ o% m! _+ f( Y, e防雷保護設計工作不是簡單的避雷設施的安裝和堆砌，而是一項要求高、難度大的系統工程，涉及多方面的因素。為此我們的設計指導思想的主旨是，本著「安全、經濟、實用」的原則，在遵照執行國家有關行業標準的基礎上，還參考和引入IEC國際電工委員會的有關防雷技術標準要求，以期達到更好的防護效果。* r) G. e* m% w- L3 y5 N3.4.2相關技術標準" p" H3 V8 E. w1 ?7 o. @* g- {本工程設計原則是綜合治理，整體防禦，多重保護，層層設防。對整個弱電系統進行完整的防雷接地設計。本方案依據下列標準和規範編寫:" Z6 p1 q) O( ?` 《計算機場地安全要求》 GB2887－89& K; S. V$ m5 D. a" N* C5 K# G 《電子計算機機房設計規範》 GB50174－93: a+ f6 W) s! ~0 `; f 《低壓配電設計規範》 GB50054－953 _4 P$ \% l" N2 k% z 《計算機信息系統防雷保安器》 GA173－19985 k% B9 }! K: u( i" I 《電子設備雷擊試驗》 GB3482－3483－832 P* m4 V2 c* g/ Y$ } 《交流無間隙避雷器》 GB11032－897 o3 ~- Q/ ^8 _, m* ~, i& L 《建築防雷》 IEC1024－1∶1990: |) M7 [2 [& S2 p. G8 }7 Q5 a5 Y 《雷電電磁脈衝的防護通則》 IEC1312－1∶1995/ l: b. G/ ~6 x1 ]9 F7 z" s 《電信交換設備耐過電壓和過電流能力》 ITU.TS.K20∶1990; }# V) b( J# C) g: Q5 d 《用戶終端耐過電壓和過電流能力》 ITU.TS.K21∶19989 {, u/ ?2 P3 F; Z" |* Q; n 《建築物防雷設計規範》 GB50057-94（2000年版）; ]. r2 A3 t3 C0 c5 r! A 《氣象信息系統雷擊電磁脈衝防護規範》 QX 3-2000 & e+ L. V$ {3 f9 |4 a* [* ]5 E 《建築物防雷設施安裝》 99D562 (99年版)9 F9 l, x+ p# [ 《移動通信基站防雷與接地設計規範》 YD 5068-988 yr6 N; r$ M8 p5 n0 X5 I, B7 N 《通信工程電源系統防雷技術規定》 YD 5078-98 : V+ s& d* y2 E" M( Z1 Z! `$ tK 《有線電視系統工程技術規範》 GB 50200-94 ; Z6 D) J7 t% g: h. H& d( h( R7 M 《電信專用房屋設計規範》 YD5003-94 5 m8 @5 n8 C2 m) x1 j 《微波站防雷與接地設計規範》 YD2011-93 # H" W+ l/ s" B. S. K 《通訊局（站）接地設計暫行技術規定》 YDJ26-89 4 A" ~* Y. n- n+ ?7 [. j 《電子設備雷擊保護導則》 GB7450-87 ( V! C, C) u4 w; @. o8 U 《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規範》 GB64-83 + N" g) n* U7 C0 F4 d* M3.2方案設計/ D. p- 6 b- p在IEC－1024《建築物防雷》和IEC－1312《雷電電磁脈衝的防護通則》標準中，重點提出了防雷分區和等電位連接的概念。根據雷擊在不同區域的電磁脈衝強度劃分防雷區域，並在不同的防雷區域的界面上進行等電位連接，能直接連接的金屬物就直接相連，不能直接連接的如：電力線路和通信線路等，則必須依據不同的防雷區域的科學劃分，採用不同防護等級的防雷設備器件，對後續被保護設備進行有效的保護且必須實施等電位連接。實踐證明，這種分區分級等電位均壓連接，並以防雷設備來確保被保護設備的防護措施是實現有效防護的主要方法。" }2 v& q" u; E4 x, O/ z+ Z在明確防雷區劃分的基礎上，結合我們擬進行保護的區域來分析，主要由以下幾部分構成：% z" p, @/ Q% q6 `* T0 I（1） 直擊雷防護* c; p3 N7 t/ }% p( lZ（2） 電源系統(電源主配電、UPS電源備分等)8 k4 ]X* |, j8 D（3） 通訊、網路系統0 ~) p5 A. G4 H; }) n$ {% c（4） 接地系統) f2 r; O9 a8 s8 D$ r# _3 }. b4 i2 u7 m" d. E5 J3.2.1防雷保護的主要原則0 I5 O+ i- M- y& g: c7 p* K: N 防雷器安裝位置於被保護設備越近越好 , q6 G3 ~9 x+ A% S- d0 " I 等電位連接 0 ]; V4 o# b* p8 b" z1 F 所有外接線路需進行防雷保護; ^. `4 c# o, E4 C& za- [! `* X0 u8 ]8 J" g8 J, Y) g/ s. lm7 s$ |# Z! ]; q" O, B5 Q" i" M7 E4 N& K6 K( L- ~# {# ~! O& ^7 n0 {2 z2 s" }" i* E" pJ7 d5 T: y+ {7 & Y- ^+ V0 S7 b. u, q# b4 W. |8 L@3.2.2直擊雷防護6 I8 ~% T" s, I: s$ g3 ]7 a直擊雷的防護已由電氣專業設計，此處不在重複。! z. L* L" `% r3.2.3電源系統的雷電防護) @/ h7 @. L5 i0 n`目前，經實際運行經驗驗證，由電源系統耦合進入的感應雷擊造成設備的損壞占雷擊災害損失60％以上的概率。因此，對電源系統的避雷保護措施是整個防雷工程中必不可少的一個環節。要防止由外輸電線路的感應雷電波和雷電電磁脈衝的侵入，使其在進入大樓電源系統之前將其泄放入地。0 I4 B$ z1 i5 O( ]由於機房電力供給是由大樓的建築物變配電室引入的，電源高壓端的防雷保護已由電力供電部門實施。因此，對於機房的電源系統的雷電防護，我們採取以下的防雷保護方案：* j8 u" p, a" o* c$ y3 u: N 大樓低壓主配電系統做兩級防雷保護（三相電源）；$ R2 e1 O! X" Y- - } 其他機房進出端採取第三級防雷保護（每獨立機房加裝一套）；, u3 e4 b6 D* K% X ; n( O: ?# NK" Z6 Bi電源線路感應雷防護：Q0 j_7 B% w- r在總配電櫃的進線端安裝一台ZGB153B-100型三相電源避雷器，雷電通流為100KA，利用其通流量大，予以先導分流，對通過線路傳輸的直擊雷和高強度感應雷實施瀉放保護,作為大樓及機房用電設備的電源線路一級保護。, x! ]; E( V2 ]* r. h在辦公大樓的高層樓層配電箱後安裝ZGB148A-20型電源避雷器，雷電通流為20KA，對侵入大樓的感應雷電壓波進行泄流保護。" b. 5 ]; a# K6 S2 e# n6 K計算機區域網系統：# ^. X" i/ r! T在XXX的夾層和辦公大樓一層的樓層配電箱前端採用ZGB153A-40三相電源避雷器，通流容量為40KA，作為機房電源線路的二級保護，可將幾千伏的過電壓進一步限制，對侵入機房的感應雷電壓波進行泄流保護。& j/ ?4 X3 r+ ~* T. f" b: F3 I& tF# h1 I在樓層設備UPS電源前採用ZGB149A-20電源避雷器，通流容量為20KA，作為樓層設備電源的三級保護，確保網路設備的供電安全及機房內的用電正常。0 H6 p( ^+ p+ ~2 A( o+ W5 M衛星和有線電視系統：; C* x: }- v9 x1 |在辦公大樓頂層的樓層配電箱前端採用ZGB151A-40三相電源避雷器，通流容量為40KA，作為機房電源線路的二級保護，可將幾千伏的過電壓進一步限制，對侵入機房的感應雷電壓波進行泄流保護。D& S% A+ O/ ! s( N! K+ S在衛星接收設備電源前採用ZGB148A-20電源避雷器，通流容量為20KA，作為設備電源的三級保護，確保設備的供電安全及機房內的用電正常。+ Q- }8 o* I" s+ Y5 s$ i! W監控廣播及大屏幕顯示系統：3 c4 W+ k/ ]/ y$ M" ?) a在XXX一層的樓層配電箱前端採用ZGB153A-40三相電源避雷器，通流容量為40KA，作為機房電源線路的二級保護，可將幾千伏的過電壓進一步限制，對侵入機房的感應雷電壓波進行泄流保護。X/ sS# y6 E在設備電源前分別採用ZGB148A-20電源避雷器，通流容量為20KA，作為設備電源的三級保護，確保設備的供電安全及機房內的用電正常。* u! v0 {$ H4 ]產品的特點：3 V5 p5 m1 q$ L, WE 雷電通流量大；限制電壓低；響應速度快（≦25ns）；+ b% i2 Q2 v( O& c+ t( GR% O! G 品種規格多，滿足多級保護的要求；+ q1 K" ^# s+ h B類具有免停電更換、超負荷或失效後自動脫離、帶雷擊計數器和劣化指示等功能。9 I4 m3 e+ e0 b/ X+ D4 m1 ?" F. M3.2.4通訊、網路系統的防雷與過電壓保護& Y" b1 M6 V, A 通訊、網路系統防雷包括由戶外引至戶內的通訊線路,主要線路包括電話線、專線、微波通信線（天饋線）等；眾所周知，網路通訊設備的介面晶元抗過電壓衝擊的能力很差，一般CMOS電路極限電壓均在幾十伏，極易遭受感應雷襲擊。而根據美國通用電氣公司R.D.HILL的試驗結果，只需0.07高斯的磁場強度就能使網路系統癱瘓，而2.4高斯的磁場強度就使計算機的元器件永久性損壞，輕則部分通訊線路中斷，重則整個網路癱瘓。2 u, l3 _4 e; K2 F為盡量避免上述災害情況的發生，需針對不同的設備選用相應的數據通訊信號避雷器作為通訊線路上防感應雷電壓波的保護措施。+ v: Q" v8 j& S# C8 o計算機區域網系統：7 w9 iv8 T# [T, i 在重要的伺服器和工作站的入線的埠各安裝1個ZGB235F-3型信號避雷器，傳輸速率為100Mbps，用來保護主交換機及伺服器和工作站免遭感應雷電壓或雷電電磁脈衝的侵害。e4 O. s6 ~9 W6 CQ" {產品特點：! N) `9 E1 K/ Q" X( r9 J 通流容量大，限制電壓低，響應速度快, G5 m/ @8 q5 a9 ]6 Y. q+ C) q! M 傳輸速率高達100Mbps，插入損耗低9 Y) " n! x* {0 y" q 體積小，安裝方便，連接形式多樣/ }( l5 ]N, |) L& j! P7 ? 適用伺服器、工作站、網路終端設備、視頻編、解碼器、線路收發器、集線器、中繼器、數據機等; Bi0 m! Q. v. a衛星和有線電視系統：9 o+ J. s/ m! q7 Y+ @) Y0 {, n在衛星天線的進線端安裝ZGB003N1型天饋避雷器，作為通信信號線路保護，有效的對信號線路的感應雷擊進行保護。* {; ]( v) J3 q/ P* RB2 k1 I( B在有線電視的進線端安裝ZGB003J1型天饋避雷器，作為通信信號線路保護，有效的對信號線路的感應雷擊進行保護。9 l- h2 c9 Y, p產品特點：" t) R! @# N$ g! V& [- r3 H 工作頻率範圍寬、安裝方便裝拆快6 X3 g9 LF) w. L* i) U& v$ C 駐波、插入損耗小輸出保護電壓低3 U9 o2 f" B1 Z: I, r( ? 承受信號功率強應用範圍十分廣2 j" M1 R" ^9 e7 n2 [ 過程響應時間短性能穩定壽命長7 `) ^) V3 u) e7 w1 X# f 有可以內饋產品外形美觀體積小8 o" D( q$ i$ G2 4 P2 h" 9 l1 p/ v& p- d4 w監控、廣播及大屏幕顯示系統系統：/ b+ K% R" M; V在監控系統的視頻信號輸入端安裝ZGB235B-5信號避雷器，保護視頻信號的正常工作。7 T: H( x" f& T( g: J+ p" V產品特點：0 O9 l3 t# S0 I4 M; dx 通流容量大保護電平低響應時間快* BZ3 |- Q; p 體積小、重量輕安裝使用方便8 J7 K- KU6 W9 g: H! v 外形美觀大方) j" x- E+ P# F1 B5 i9 O" Q 連接形式多樣，適用於各種不同的介面4 g: |8 b$ b$ l2 K9 T5 s2 n( me8 L# W( E! I+ i$ q^7 b* J4 Y2 V! H/ j0 R+ S3.2.5接地系統4 {: q2 r+ R* _% w9 g1、接地方式" N% |1 C, K" v+ R- I, Z6 M大樓中弱電系統眾多，還有交流和直流電源系統，各個系統都有獨自的接地要求，按功能分有防雷地、工作交流地（N線）、靜電地、屏蔽地、直流地、絕緣地、安全保護地等，為了各接地裝置之間不能經土壤擊穿和避免相互干擾，防雷接地與其它接地裝置在土壤中需隔開較大的距離（如20m）。由於城市中大樓的接地裝置受到接地裝置場地的限制，無法實現上述距離間隔，因此按照現行的國家相關防雷標準，應將上述接地實現共用接地系統。在電子設備有特殊要求時，應採用瞬態接地技術。+ t5 I! Q; ?( x明確地講，所說的共用接地系統是將防雷地、工作交流地（N線）、靜電地、屏敝地、直流地、絕緣地、安全保護地等做在一個接地裝置上（通常是大樓基礎地），接地電阻值取其中的最低值。完全的共地系統不僅採用公共的接地裝置，而且採用公共的接地系統，共地使電子設備無法受到地電位反擊。" X! z4 X3 h5 G8 X智能建築必須有良好的接地裝置以及良好的接地系統。在智能建築的共用接地系統是以大樓基礎接地為接地裝置，以暗裝的法拉第籠中的鋼筋籠柵為接地系統的骨架，並將各種已與此籠柵做了等電位連接的設備金屬外殼、金屬管道、電氣和信號線路的金屬護套、橋架等連接到一起，構成了多種大小不同的金屬接地（等電位連接）網路。在垂直方向上，最下層為大樓基礎地，向上是各個樓層的樓層地，在樓層內設有機房接地母排（環形或接地線），信息系統首先接到機房接地母排上，然後由此引向樓層地，再經大樓接地骨架接到最底層的接地裝置上。6 k& fw& K6 _: q# E! a- L, Z& a& a各大樓內機房電子設備的接地方式按下述進行：0 n. }2 F! }8 _3 D6 y; ^2、機房接地- PE( B. jJ+ S5 e 計算機網路機房、衛星和有線電視系統和監控系統等機房聯合接地,電阻應≤1Ω。" w; O" V* n* U( W: Q機房靜電地板下應加做均壓環（具體見第6點），以起到等電位連接作用，並將均壓環至少兩處連接到機房所在樓層的弱電管道井內的共用接地排（樓層弱電等電位彙集點）上；機房內的工作交流地（N線）、靜電地、屏敝地、直流地、絕緣地、安全保護地等直接連接到均壓環上；在土建施工過程中最好將穿線纜的管從弱電間直埋到各個弱電機房，每個機房兩根。0 p7 V8 K. e7 a1 [: g. o; F3 i機房接地示意圖如圖：* C8 ]9 @1 I9 Z- " S1 @1 I( O; }% ~" V( R# F4 m8 E- Y* W* Z/ ?, D& L* p" ^. ]# H8 R* w& `# o# j) 7 d" q0 X$ i9 }# m7 ?0 vn|5 {3 I, v0 yZ7 ~1 C( @1 o, M* b5 u3 W3 F" w5 N" e. v/ N# m/ Z. E6 O1 Y4 g- i% D, i8 M2 F- K% ], K: N! r# e- `1 / D! R- J8 B2 P3 Y. V0 q, p( P, t6 n. k3 . F: D. Z) Y% G( N6 n4 D0 Y1 D; Z) p3、設備間接地" P9 x0 P% v8 d. M* |; X各設備間接地的方法同機房接地。- kF: }/ U+ n5 H4、共用接地體. t5 S$ ?- d" o7 H/ J& l4 W" S大樓存在著強電接地和弱電接地，採用共用接地體，因兩接地線的不對稱、共用接地體上的引出點不同、大樓接閃雷電時，引下線的不對稱接閃現象等，造成了同一機房內的強電接地和弱電接地不可能存在等電位，有可能存在相對電位，這將可能使弱電設備內部強電接地點與弱電接地點之間造成閃烙現象，從而損壞設備。" E: c% L( m9 Q% m5 T+ X將強電引到機房配電箱後，從強電井內引出的PE線不再在機房內使用，機房內的單相三線制中的PE線採用在機房配電箱內連線到機房環行接地母排，所以在強電地與弱電地之間加裝等電位連接器ZGB171-3K-100，一旦出現不對稱現象可起到等電位連接的保護作用。9 s) j4 |9 m, n! y7 ~( N" E5、電位匯流排! Z1 w! C! b: z0 W1 _如果機房面積較大，在均壓環較遠處設備放置比較集中，應在該處設置機房設備等電位匯流排，在均壓環與匯流排之間採用線纜連接，設備接地以最近的距離連接到該等電位匯流排上，因計機房面積較大，故考慮設置2塊。" o2 s" P- g9 C1 {! ]4 ?% u2 S5 A7 F; ^% z6 i8 ?6、機房均壓環! ?8 S7 k$ P" q% + Cj" x在有弱電機房的樓層弱電井內設置樓層弱電等電位彙集點，水平與樓層各個機房均壓環連接，垂直採用線纜與下層弱電等電位彙集點聯結，層層聯結下傳到大樓共用接地體（基礎弱電接地點）。; d3 l8 I5 lx& o# r: P沿計算機機房等機房牆體四周分別均布安裝環行均壓環。並採用將均壓環至少兩處連接到機房所在樓層的弱電管道井內的共用接地排（樓層弱電等電位彙集點）上；機房內的靜電地、屏蔽地、直流地、絕緣地、安全保護等接地直接連接到均壓環上；3 ?" D# O5 {( 4 d機房環行均壓環安裝示意圖： + _2 U, C" K" Y9 X7 _7 K4 m8 P5 E& ^, A& V0 I" k4 B5 v 靜電地板 扁銅條 ? ? & {4 u4 K3 c) I" M 機房牆壁 ? ?8 J+ w# _% w7 W$ _5 ^6 w2 i1 I! N2 ~) T 4 c, {& ?6 p8 x0 P. H1 g 機房地面 膨脹螺絲 相接處1 t( d0 S" G) t7 C8 z* p" {+ q) J8 n8 j8 k# M: ^4 Rs4 E- h- f1 t6 P( a7、線路的屏蔽; e0 F0 V! W& K) d$ _) r( V# `0 ^感應雷擊很多是由於傳輸線路在磁場中切割磁力線產生感應高壓，使計算機系統遭到破壞，對傳輸線路採取屏蔽措施，是降低感應雷擊破壞的有效方法。目前機房內的大部分線路採用穿管布線（金屬軟管或硬管），但從實際情況看，綜合布線的金屬護管的屏蔽接地需改進，使每根護管兩端有效接地，並與均壓等電位帶連接，最大限度的減少感應雷擊侵入的渠道。# nP1 _$ C# M7 }+ P8、法拉第籠的問題2 |- d1 o# R6 r& G9 P4 A) W當機房的均壓等電位帶與大樓的鋼筋網相連時，形成一個法拉第籠；或者做防靜電處理，牆壁採用防靜電鋁塑板，並與機房共地系統相連，使機房形成一個法拉第籠。! g( V6 y5 m+ U; ?0 o; w4 [5 p! X( W註：1.接地引下線的連接必須在防雷配電櫃前進行；9 r- _3 I% T# l" R) l0 V2.UPS電源插座必須就近與均壓等電位相連接。5 fM& b6 H1 u6 @& S% H綜上所述，我們根據所保護對象的不同，考慮了智能大樓各系統的電源、信號及接地的防雷擊過電壓，提出了完善的防雷解決方案。隨著智能建築物管理系統的出現、應用推廣和發展以及綜合業務數據網（ISDN）、雙絞線分布數據介面（TPDDI）、光纖分布數據介面（FDDI）等技術的發展,使智能建築內、外各種信息、數據圖象的高速傳輸和大容量傳輸成為可能。信息已是智能建築非常關鍵和重要的資源,對信息資源的保護是必不可少的。我們所提供的方案滿足的防雷接地保護需要。, G3 U! M! P3 R1 H/ x3 E* x% c7 l6 P7 X4工程系統圖( ^. |* r; I5 A6 H3 [見附圖+ K2 T" ?% G$ V: F! T! l3 ^
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