弱电防雷系统Word下载.docx

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2）《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94

3）《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87

4）《电信专用房屋设计规范》YD5003-92

5）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2004

6）《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000

7）《计算机场地安全要求》GB/9361-1688

8）《电子计算机机房设计规范》GB/50174-1693

9）《ProtectionofStructuresagainstLighting》IEC1024-1:

1993

10）《Protectionagainstlightingelectromagneticimpulse》IEC1312-1-2-3:

1995-02

11）《Insulationcoordinationforequipmentwithinlow-voltagesystems》IEC664-1:

1992-02

12）《Electricalinstallationsofbuildings》IEC364-4:

1993-02

3现状分析

3.1所处地理环境情况：

泰安地质大厦位于泰安市区。

气象数据表明，该地区年平均雷暴日高达25.4（d/a），按照GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的定义，其地区雷暴日等级为：

多雷区。

据山东省气象局统计资料：

山东地区雷电灾害呈逐年递增趋势，且造成的损失也越来越大。

2000年夏，泰安市工商银行监控系统遭雷击全部毁坏，直接经济损失20多万元；

2002年7月22日，泰安监狱内监控系统被雷击坏，导致狱内不能正常工作，经济损失16万元。

2005年5月10日，在泰安市一次强雷暴过程中，全市有20多家单位计算机机房的仪器设备遭到不同程度的损坏。

泰安地质大厦设计地上19层，地下1层，楼高80米，周围地势空旷，遭受雷击可能性极大。

3.2建筑物情况

泰安地质大厦：

地上19层，地下1层，楼高80米，建筑面积约3万m2。

内设设备主控机房、系统集成机房、防灾中心，计算机主机房，计算机网络设备机房、电话通信设备机房、各楼层设备间等区域。

根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》规定，属于B级雷击防护建筑。

3.3电子信息设备的类型、分布情况

主要电子信息设备有：

网络设备、监控设备、卫星接收设备、计算机、视听播出设备等，分布在地下一层到地上十九层、电梯机房层。

3.4低压配电及接地情况

两路10kV专用电源和一路10kV公网电源引入本建筑地下变配电室。

低压配电系统采用380/220V放射式与树干式相结合方式。

3.5信号线路情况

室外引入信号线路主要有：

电话线路、计算机网络线路、有线电视线路、控制系统信号线路、视频信号线路等。

3.6建筑物防雷情况

该建筑物防雷设计等级为二类，满足直击雷、侧击雷防护要求。

过电压保护：

在变配电室低压母线上装一级电涌保护器（SPD），工艺总配电箱内装二级电涌保护器，工艺机房配电箱及弱电机房配电箱内装二级电涌保护器。

屋顶室外风机、室外照明配电箱内装一级电涌保护器。

3.7建筑物接地情况

本建筑物防雷接地、变压器中性点接地、电气设备保护地、计算机机房等接地共用同一接地体，设计接地电阻不大于1欧姆。

接地型式采用TN-S系统。

4雷害发生的形式、可能性和危害性简析

4.1雷害发生有以下形式：

（1）直击雷

直击雷是雷电直接击在建筑物上或建筑物外的电子设备，如摄像机。

由于雷击时，雷电压高达几百万-几千万伏，雷电流高达几万到几十万安，强大的雷电流所经的物体上的水份受热汽化膨胀，而产生强大的热效应和机械效应，从而使建筑物遭受到破坏，同时可能会引起火灾。

（2）雷电波侵入

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

当雷击中避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。

处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势。

这种现象叫电磁感应。

当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云相反的电荷。

这种感应电荷在低压架空线路上可达100kv，信号线路上可40－60kv。

这种现象叫静电感应。

研究表明：

静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。

电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫二次雷击。

它对设备的损害没有直击雷来的猛然，但它要比直击雷发生的机率大得多。

按原邮电部的统计，感应雷造成的雷击事故约占雷击事故总和的80%。

（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，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。

4.2雷害发生的可能性

根据建筑物现场布局、电源供电线路和通信线路、地线等情况分析，本建筑物弱电系统遭受雷击的可能性如下：

（1）直击雷

直击雷通过以下途径发生雷害：

●雷电直击机房所在建筑物，造成建筑物毁坏和引起火灾，对主机房构成威胁。

●雷电直击输电线路，产生过电压过电流侵入到机房，致使系统瘫痪。

●雷电直击通讯天线，沿天馈线进入网络系统，造成通信接口、接收系统、室内单元、路由器等网络主要通信设备损坏。

●雷电直击网络通信有线线路（如光缆、帧中继、X.25专线、电话线等），致使线路损坏；

同时产生的雷电电涌沿通信线路侵入到网络系统内，造成设备损坏。

由于建筑物已经进行防雷设计，可以避免直击雷和侧击雷侵害。

（2）雷电波入侵

雷闪可能袭击远离建筑物外的架空线路上，也可能落地击中埋地敷设的线路上，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。

电力线是雷电入侵电子设备的重要渠道，雷云通过静电感应和电磁感应，很容易在电力线上感应出高电位。

当雷云对地放电后，这些高电位便沿电力线运动，形成过电压波，可达几十kV至上千kV，并从电力线的负载保护地线入地，击穿设备。

此外，当雷电打在建筑物避雷装置上时，引下线由于线路电感的作用，只能将50%的电流引入大地，余下总电流的25%将通过电力线屏蔽槽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接的金属物质联合引雷，剩余的25%将流窜至电源线、局域网线等。

对主机房设备而言，部分雷电流将由UPS输入电源线对交流地线进行L－PE、N－PE泄放，局域网线对逻辑地线等进行泄放，并最终击坏设备。

（3）雷电感应

当雷电流通过避雷针引下线泄放入地时，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动的电磁场，建筑物内的电源线、网络线等相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。

广域网的雷害主要是感应雷害。

一般来说，广域网保护的最大雷电流为5kA。

连接广域网一般有DDN租用专线、ISD专线、帧中继以及微波通讯方式。

对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，插入信号避雷器，使之在雷电作用下，短路保护5kA电流，而端口残压小于25V；

对于电话线备份来说，它的工作电压为48V加93√2V振铃电压共计175V，插入信号避雷器的启动电压185V，残压小于Vdc330V，因为调制解调器的耐压为Vdc330V。

广域网遭受雷击的概率一般在28%左右。

对于局域网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲在机房内产生191A/m（2.4Gs）的变化电磁场，就会引起网络设备（SWITCH、REPEATER、HUB、ROUTER、MODEM、NIC等）端口芯片的烧毁。

为此，必须考虑对设备端口的过电压防护。

雷电通过引下线引入大地时，由于大地电阻的存在，必然引起局部地电位升高。

交流配电地和直流逻辑地将这种高电位引入机房，通常造成UPS输出、输入端被击穿，小型机及其他网络设备连接端口被击穿。

另外，雷电流沿防雷系统中各引下线泄放过程中，将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与网络设备绝缘距离不够且设备与防雷系统不共地，将在两者之间出现高电压，发生放电击穿，导致设备损坏，甚至危及人身安全。

5弱电系统防雷解决方案

5.1基本防雷措施及原理

建筑物内部防雷措施主要有屏蔽、等电位连接和共用接地系统、过电压防护以及综合布线等，主要是针对雷击电磁冲（Lightningelectromagneticimpulse，LEMP）防护而言的。

在进行内部防雷保护之前，需首先明确防雷分区这个概念。

防雷区（LPZ）是指闪电电磁环境需要限定和控制的区域，LPZ的划分原则如图1所示。

LPZ的划分主有以下几个目的:

①可以计算出各LPZ内空间雷击电磁脉冲的强度，以确认是否需采取进一步的屏蔽措施；

②确等电位连接的位置（一般是各LPZ交界处）；

③确定在不同LPZ交界处选用的电涌保护器（SPD）的具体指标；

④选敏感电子设备的安全放置位置。

⑤确定在不同LPZ交界处等电位连接导体的最小芯线截面。

图1防雷分区概念

（1）屏蔽

屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。

由于计算机对雷击电磁脉冲极为敏感，5.57A/m（0.07Gs）的磁场强度即可造成计算机误动作，191A/m（2.4Gs）的磁场强度即可使其元件击穿。

因此，应特别加强电子设备机房的屏蔽措施。

对雷击电磁脉冲屏蔽的措施具体可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆（包含管道）的屏蔽。

建筑物的屏蔽可利用建筑物的钢筋和金属构架、金属门窗等相互连接在一起，形成一个法拉第笼，并与地网可靠电气连接，形成初级屏蔽网。

对主机房而言，其上下层面楼板及四周墙面的混凝土内的钢筋在基建设计施工时应适当加密，以增强屏蔽效果。

根据理论计算和实际经验，屏蔽网应采用不小于Φ8的钢筋、网孔尺寸不大于200mmX200mm。

另外，要特别注意对各种“洞”的屏蔽，除门、窗外，还应对金属管道和线缆的入口作好屏蔽。

设备的屏蔽应在对设备耐过电压水平的基础上，按LPZ施行多级屏蔽。

金属丝编织网、金属软导管、栈桥均可用于线缆屏蔽。

线缆应敷设在金属屏蔽槽（管）内加以屏蔽，并使金属屏蔽槽（管）两端接地，且在穿经每一LPZ交界处时，与该