微波天线防雷方案.docx
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微波天线防雷方案
卫星天线直击雷及过电压防护
设
计
方
案
目录
1、设计依据
2、概述
3、雷害发生的形式、可能性和危害性简析
4、雷击引入途径
5、现场分析及防范措施
6、材料预算表
一、设计依据
1、国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
2．《电力设备过电压保护设计技术规程》GB64-83
3．《电子设备雷击保护导则》GB7450-87
4．《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
5．《计算站场地技术条件》GB2887-89
6．《计算站场地安全要求》GB9361-88
7．国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
8.《微波站防雷与接地设计规范》YD2011-93
9.国家建筑物标准设计图集《防雷与接地安装》D501
10.IEC61312-1《雷电电磁脉冲的防护第一部分通则》
11.IEC61312-2《雷电电磁脉冲的防护第二部分屏蔽，等电位连接和接地》
12.IEC61312-3《雷电电磁脉冲的防护第三部分过电压保护装置的要求》
二、概述
防雷方案所考虑到的防护对象有：
建筑物、人和设备。
它所对付的自然灾害分两方面，即雷电直击建筑物及其电磁脉冲对建筑物、人和设备的袭击。
室外防雷主要防直击雷，室内防雷主要防感应雷。
现代防雷的技术原则强调全方位防护，综合治理，层层设防，把防雷看作一个系统工程；要求将外部防雷和内部防雷结合在一起统一考虑，对于已装有外部防雷设施的建筑物，一定要加装内部防雷设施。
另外值得一提的是，防雷是一项防患于未然的工作。
但对过电压，则是我们日常生活中每天都会遇到的。
众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场能量。
电流越大，能量越大。
当大负载电器设备开关时，便会产生瞬时过电压。
据CCITT测试，一般电源线上的感应电流在3000A左右，感应电压通常不超过6KV，而导致计算机误动作所需脉冲电压仅1-2V即可。
三、雷害发生的形式、可能性和危害性简析
根据现场布局、电源供电线路和通信线路等情况，有四种雷害途径：
①直击雷
雷闪可以直接击到未被保护的卫星天线接收器及机房楼和总配电室楼上。
由于数十至一、二百千安的雷电冲击电流具有巨大的电磁效应、机械效应和热效应，足以造成建筑物损坏以及人员伤亡；由于冲击电流流过被击物体形成幅值很高的冲击电压波，使设备绝缘破坏；由于冲击电流的电动力作用，使被击物体炸裂以及冲击电流使导线等金属物体温度突然升高，以致熔断损坏等。
其中以第一种情况的破坏性最大。
②雷电波入侵
由于缺乏完善的防直击雷措施，雷闪可能袭击远离通信站的高压架空线路上，也可能落地击中埋地敷设的低压线路上，或雷电击中通信铁塔时，在天馈线路上产生的高电位、大电流的雷电冲击波沿着这些导体侵入建筑物内，称为雷电波侵入。
即使变压器高压线路侧加装采用高压避雷器等防雷措施，但并不能完全消除雷击引起的雷电过电压，仍会有一部分幅值的雷电过电压对低压系统的用电设备，特别是对通信系统、计算机系统造成很大的威胁。
③雷电感应
雷闪放电时，在附近导体上产生静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花放电，危及人身安全或损坏设备。
雷击避雷针时，避雷针上各点会出现很高的电位，沿针体存在的高电位影响其附近的电源线路、信号线路等都会出现的静电感应过电压，与此同时避雷针附近的金属开口环的开口处有电磁感应过电压。
雷击避雷针，雷电流入地处的地电位升高，引下线周围空间形成强烈的电磁脉冲。
雷击点附近的通讯线路、信号控制线路、射频传输线路会通过反击和电磁耦合的方式，形成暂态过电压，并以雷电波的形式沿线路传播，危害电子设备。
④反击
避雷针的作用是靠它对雷云电场引起的畸变将雷闪吸引到自身，并安全导入地中，从而使位于其保护范围内的设备和建筑物免遭直接雷击。
应该注意避雷针所引下的是幅值极大、上升陡度很高的雷电流，会对被保护设备形成危害。
各类过电压会出现多种有害效应，需要给予综合防护。
除上述情况外，浪涌过电压所造成后果还包括以下几方面：
a、设备损坏，造成工作人员伤亡。
b、影响或干扰设备的正常使用功能，增加设备维护成本。
c、传输或存储的信号或数据受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作或暂时瘫痪，造成设备停机，影响正常工作。
d、整个系统停顿，数据图象传输暂停，局域网乃至广域网遭到破坏。
随着现代科学技术的推广和普及，各种高、精、尖的设备已来到我们的身边，而设备的先进化，导致其对浪涌电压更加敏感。
因雷电及各种浪涌导致的系统瘫痪、设备损坏甚至人员伤亡比比皆是，造成不计其数的人力和物力损失，其间接损失及政治影响更是无法估算。
四、雷击引入途径
雷电过电压对大楼内部电子设备的损害主要有以下三个途径：
1.直击雷经过接闪器（如避雷针、避雷带、避雷网等）直接放入大地，导致地网地电位上升，高电压由设备接地线引入电子设备造成地电位反击；
2.电流经引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的各种金属管（线）上经感应而产生过电压；
3.大楼或机房的电源线和通信线、网络线、天馈线或这类电缆的金属外套等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线窜入，入侵电子设备。
五、现场分析及防范措施
1、直击雷防护
被保护物为接收天线，高8.3米，宽3.6米，位于空旷区域，没有任何雷电防护措施。
按被保护物的面积、高度，所在地雷电日数及地理环境校正系数，建筑物使用性质等确定建筑物为第二类防雷建筑物。
防雷类别和被保护物的宽度、高度，确定选用一座避雷针塔，具体参数如下：
本塔为角钢四角铁塔高h为15m，
被保护物高hx为8.3m，
第二类防雷建筑物滚球半径hr为30m（GB50057-2010规定）。
根据建筑物防雷规范，被保护物避雷塔在hx的最小保护半径
r0=√h（2hr-h）=26m。
被保护物卫星天线与避雷塔之间的距离应为4-5米。
其在hx水平面上的保护半径r0=26m，卫星天线最高点距避雷塔为大于9米，依据滚球法确定该卫星天线完全在避雷针的保护范围之内。
设计说明
（1）本塔结构图及基础图以《防雷与接地安装》D501-避雷塔系列以供参考。
（2）铁塔高度以塔顶对基础标高计算高度。
（3）该塔设计风速30米/秒，风压0.4Kn/㎡,抗震烈度8度。
裹冰5-7mm，塔体轴向扭转摆动不超过1度，构件弯曲不大于1/750，塔体垂直度小于1/1000之高度。
塔体材质为Q235优质钢板，防腐热镀锌。
2、接地地网
接地系统是雷击保护、过电压保护、静电保护等的基础，而且良好的接地系统可以使设备的工作和数据的传输更为可靠。
a.接地体采用铜长效离子接地极，埋入深度2.5m-3m。
b.引下线采用扁铜带，埋入深度0.5m以下。
c.焊接后作防腐处理。
接地体之间所有的焊点，除了浇注在混凝土中的以外，均应该进行防腐蚀处理。
接地装置的焊接长度，对扁钢为宽边的2倍。
接地体埋深，其上端距离地面应不小于0.8m，在寒冷地区，接地体应该埋设在冻土层以下。
接地坑应回填土壤或降阻材料。
保护接地的接地电阻值应不大于10Ω。
六、材料预算表
序号
项目
说明
数量
单价（元）
小计（元）
1
避雷塔（含针）
15米塔（角钢）风压：
30m/s
1座
40000
40000
2
铁塔基础
钢筋混凝土结构30.125m3
1座
8520
8520
3
避雷专用地网
接地模块
6套
750
4500
4
降阻剂
350KG
3.15
1102
5
铜带（4X40mm）
48米
25
1200
6
合计（人民币）
合计人民币大写：
伍万伍仟叁佰贰拾贰元整。
注：
1、以上报价不包括施工费、施工材料及运费；
2、以上报价不含税。
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