铜仁市某大桥在线监测机房防雷工程方案科比特防雷.docx

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铜仁市某大桥在线监测机房防雷工程方案科比特防雷

铜仁市某大桥在线监测机房防雷工程方案

设计单位：

湖南普天科比特防雷技术有限公司

联系人：

刘云云

日期：

2010年8月17日

前言

雷电是一种自然现象。

随着微电子、计算机技术的迅速发展，以集成电路为核心的各种测控及网络通讯系统已广泛应用于现代生活的各个领域。

这类设备对过电压、过电流、电磁脉冲等外来干扰极其敏感且耐受能力极低。

通过对雷电的能量波谱分析可知，雷电波能量主要集中在低频段，极易与工频（50HZ）的供电线路形成耦合，造成雷电波的侵入；加之机房内的计算机设备采用了大量的微电子技术，由于微电子设备的特殊性，其速度快、精度高，但抗干扰能力差，极易毁坏。

而雷电电磁脉冲是一种强电磁干扰源，以不同的途径侵入电子设备内部，轻则干扰设备的正常运行，造成数据失真；重则使电子设备局部损坏或整机报废。

一、雷电的防护原理

在低压供电系统、测量和控制系统、计算机网络，有许多因素可引起过电压浪涌。

下面所述的四种造成的危害最大。

直击雷：

如果雷电直接对有外部防雷装置的建筑物或者直接打到建筑物顶部的可以通过某种途径传输雷电流入地的装置放电（如室外天线，卫星接收装置等），使得地电位抬升，一大部分雷电流通过保护接地线进入到建筑物的装置和连接的设备。

雷电也可能直接对电源线（低压架空线）或数据线放电，大部分高能雷电流被引入到建筑物里。

附近的雷击：

一是，即使建筑物本身没有遭到雷击，附近的雷电闪击也可能引起建筑物装置上的过电压。

这个浪涌过电压直接或通过电感性或电容性耦合到达电子装置、设备的线路上。

或者通过雷电放电通道散发出的磁场，在设备的线路上感应出过电压，建筑物内的长导线回路特别容易感应出过电压。

容性耦合是通过具有高电位差的两点之间的电场产生的，例如在雷电放电通道和金属导线之间。

附近的雷击----雷击电磁脉冲辐射

二是，雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。

部分雷电流可能通过大地传送到接地系统从而入侵建筑物内部设备形成地电位反击。

或者其它防雷装置在对地泄放防雷流时引起接地装置的电位升高，并沿接地系统入侵建筑物内部设备形成地电位反击。

附近的雷击----地电位反击

远处的雷击：

一是在几公里甚至几十公里的范围内，雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备。

二是在几公里的范围内的雷电闪击，也可能在低压导线、数据线上感应过电压，该过电压也可能将高电压传导到建筑物的接地装置上，从而对电子设备造成极大的危害。

甚至云层之间或云层内部的放电产生的瞬变电磁场也能耦合过电压到导线中。

远处的雷击----传导雷

开关浪涌：

开关浪涌来自电路的闭合、断开的转换操作，来自感性和容性负载的开关操作，也来自短路电流的阻断。

特别地，大型用电系统或变压器的断开可能引起对邻近的电子设备的损坏。

雷电的破坏力主要表现为：

1产生电效应、热效应和机械力破坏。

2由于雷电引发的电荷分布不均匀，通过静电感应而产生的局部过压使电子设备损坏。

3由于雷电流形成的电磁场变化，通过电磁感应使周围导体产生过压。

4雷击使微电子设备地电位升，导致高电位地反击。

二、雷击的防护

对雷电防护，概括的讲就是在良好接地前提下，通过安装合适的过电压（流）保护器预防雷电感应，利用性能良好的避雷针（网、带）预防直接雷击。

防雷系统应包括三个方面：

直接雷击的防护、感应雷击的防护和良好的接地系统，缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。

A、直接雷击的防护：

直接雷击的防护应采用避雷针或避雷带。

按照滚球法计算被保护物应在接闪器的保护范围内，接地冲击电阻不大于10Ω。

避雷装置包括：

接闪器、引下线和接地装置。

B、感应雷击的防护：

感应雷击防护应主要从线路防护考虑。

机房电源进线处应加装电源避雷器，机房信号进线处应加装信号避雷器。

计算机场地的安全保护接地应不大于4Ω，交流工作接地应不大于4Ω。

现场情况概述

贵州省铜仁市某大桥是连接市区与经济开发区的一个重要交通要道,于1999年9月建造完毕，全桥由南引桥、北引桥和主桥组成，全桥长747.08m。

其中南引桥长235.54m,北引桥长244.54m,引桥宽25.5m;主桥桥长267m,桥面宽29.14m。

桥面最大纵坡2。

6%，桥面横坡为2%双向坡。

设计荷载汽20吨，挂车100吨，人群荷载4。

0KN/M。

桥主要担负着G207国道、S217省道在市区的实际过境线功能，也是市主城区连接北塔、新邵两县区的主要通道桥梁。

2008年初那场百年不遇的特大冰雪灾害影响，桥已经出现了7大险情隐患：

一是主桥采用箱型梁预应力构造，箱梁内部共发现裂缝300多条，裂缝最大长度达190厘米，最大宽度为1。

5厘米，超过技术规范的允许值15倍；二是桥北端伸缩缝宽度增大到33厘米，南端伸缩缝挤压，桥面板出现明显向南移位；三是箱梁内部泄水孔完全堵塞，梁内积水严重；四是主要箱梁混凝土脱落，露筋面积大的（10—50厘米）达117处；五是系杆下锚固端均渗水，墩头锚具锈蚀；六是桥台、桥墩、锥坡裂缝遍布，部分支座产生明显滑移和脱空现象，北岸引桥有部分支座产生了明显压缩变形；七是人行道挑梁开裂。

为加强对维修好后的桥的运行、安全状态的管理，桥桥墩的安全防范安装电子监测系统，主要对桥的吊杆、梁体进行索力饶度进行监测。

大楼的总电源进线为三相380V交流。

电源直接进入到每间办公室。

机房电源为单相220V，机房内有监控矩阵，2个单相电源插座，另有电脑、交换机等设备。

机房内没有做防雷措施，也没有地网。

设计方案

1．设计依据的规范

1．GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

2．GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

3．GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

4．GB9361-88《计算机场地安全要求》

5．GB7450-87《电子设备雷击保护导则》

6．GB2887-89《计算站场地技术条件》

7．GB12158-90《防止静电事故通用导则》

8．IEC60364-5-534《建筑物的电气设施—过电压保护器件》

9．IEC61024-1-1《建筑物防雷—防雷装置保护、级别的选择》

10．IEC6063《SPD电源浪涌保护器》

11．GB50054-95《低压配电设计规范》

2．方案达到的目的

保障机房内部设施的所有供电系统、网络设备系统和桥上监控设备系统的安全和正常运作，保障机房内工作人员人身安全。

设计方案内容

一．确定建筑物防雷类别

依据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》，该机房防雷类别为三类。

二．确定建筑物电子信息系统雷电防护等级

依据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，该机房电子信息系统雷电防护等级为B级。

三．方案主要内容：

这次的防雷方案主要包括三大部分：

第一部分：

地网的制作

第二部分：

设备防雷，包括电源防雷和信号防雷二大类。

第三部分：

等电位处理、屏蔽，等电位处理也可称共地处理，即工作地、防雷地、保护地均进行等电位连接，消除各点之间的电位差。

金属线管的屏蔽接地，其目的是将线管上已感应的电磁干扰在进入设备之前疏导入地

方案的具体内容

1.地网制作：

防雷的原理就是将强大的雷电流引入大地，防止其进入设备而对其进行破坏。

各种防雷装置都应进行可靠的接地。

机房的防雷接地需在外制作1个地网，接地电阻不大于4欧姆。

人工接地体采用热镀锌钢材，水平接地体采用40*4热镀锌扁钢，垂直接地体采用50*5热镀锌角钢。

地网的制作方法：

。

人工接地体（包含接地模块）在土壤中的埋设深度不应小于0.5m。

埋在土壤中的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。

垂直接地体宜直接打入地沟内，其间距不宜小于其长度的2倍并均匀布置。

垂直接地体坑内、水平接地体沟内宜用低电阻率土壤回填并分层夯实。

在高土壤电阻率地区，宜采用换土法、降阻剂法或其它新技术、新材料降低接地装置的接地电阻。

钢质接地装置应采用焊接连接。

其搭接长度应符合下列规定：

1）扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊；

2）圆钢与圆钢的搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊；

3）圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊；

4）扁钢和圆钢与钢管、角钢、互相焊接时，除应在接触部位两侧施焊外，还应增加圆钢搭接件；

5）焊接部位应作防腐处理。

接地装置连接应可靠，连接处不应松动、脱焊、接触不良。

接地装置施工完工后，测试接地电阻值必须符合设计要求，隐蔽工程部分应有检查验收合格记录。

2．电源系统感应雷防护：

1）、电源线路第一级防雷保护：

在380VAC总电源箱处安装三相电源电涌保护器，型号：

KBT-380AJ/80,作为办公楼内三相总配电电源的感应雷防护。

产品主要参数：

标称放电电流：

80KA,电压保护等级Up≤2.8KV,响应时间Ta≤25ns,并联安装。

数量1套。

该型号防雷器，将电源线路的第一级保护，并配有雷电计数功能及工作指示，方便用户维护。

2）、电源线路第二级防雷保护：

在机房电源的进线处各安装一台KBT-220B/40B并联式电源防雷箱，具有二级保护功能，能可靠地对机房内供电线路进行防雷保护。

标称通流容量为40KA，数量共1台。

3）、电源线路第三级防雷保护：

在机柜内安装2只机架式电源防雷插座，型号为KBT-220E/PDU，对机柜内设备进行第三级精细防雷保护。

（共2只）

3．信号系统感应雷防护：

1）在机房电脑连接传感器数据线进线处安装1台KBT-C10/DB9计算机数据防雷器，通流容量为10KA，（共3个）。

2）在机房监控矩阵处安装1台KBT-V40A视频信号防雷器，通流容量为10KA，（共3个）。

3）在机房内监控设备电源线及传感器电源线进线处安装1台KBT-P200直流串联式电源防雷器，通流容量为10KA，（共3个）。

4）在摄像头处安装1台KBT-V/2监控系统二和一防雷器，以保护摄像头的安全。

通流容量为10KA，（共3个）。

4．等电位处理及屏蔽：

屏蔽处理对于电子信息系统很重要。

对一个网络系统，或者一台设备，以及进出该系统或者该设备的所有金属导电线路采取了很好的屏蔽措施，那么雷电产生的电磁辐射就无法侵入该系统和该设备。

本方案采用对机房的金属外壳、门屏和机柜进行蔽处理，用导线所有金属机柜连接起来。

5.接线标准：

1.采用6mm2的BVR铜线作为机房内正常工作不带电的金属外壳（如机房的金属门窗、金属吊顶、防静电地板支撑架、设备外壳等）的接地线。

接到接地汇集排上，具体数量由施工现场而定。

2.电源防雷器安装标准：

1）第一级电源防雷器连接采用16mm2的BVR铜线

2）第二级电源防雷器连接采用10mm2的BVR铜线

3）第三级电源防雷器连接采用6mm2的BVR铜线

4）信号防雷器连接采用6mm2或4mm2的BVR铜线

3.电源防雷器接地标准：

1）第一级电源防雷器接地采用25mm2的BVR铜线

2）第二级电源防雷器接地采用16mm2的BVR铜线

3）第三级电源防雷器接地采用10mm2的BVR铜线

4）信号防雷器连接采用10mm2或6mm2的BVR铜线

4.建筑接地端子与均压环或汇流排的连接采用35mm2的BVR铜线，汇流排或均压环与机柜和控制台连接采用6mm2的BVR铜线。

并且接地线最好为直线，不能为弹簧型。

防雷器接地线≤0.8米。

服务与承诺

1、本公司保证所提供的产品符合国家有关防雷产品的法规和标准。

2．本公司产品实行一年内免费更换，五年内免费维修，终身维护。

3．用户购买我公司的产品，保修期的起始日期为用户收到产品之日；我公司承包的防雷工程中所使用的产品，保修期的起始日期为产品安装之日。

4．保修期内对符合保修条件的产品，不收取备件费和工时费；对不符合保修条件的产品，收取备件费，免收工时费。

5．凡本公司施工的防雷工程，保证防雷系统及被保护系统的安全有效运行，如防雷系统出现故障，自接到通知之时起，省外48小时派员赶到现场处理，省内24小时派员赶到现场处理，市内4小时派员赶到现场处理。

6．公司及各地经销商对各用户实行免费提供防雷技术人员培训，免费提供防雷技术咨询。

7．本公司产品均由中国人民保险公司质量承保。

8．本《服务与承诺》解释权归湖南普天科比特防雷技术有限公司。

湖南普天科比特防雷技术有限公司