炸药库防雷设计方案文档格式.docx
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公司资质-20-
、雷电概述
雷电是由天空中云层间的相互高速运动、剧烈磨擦，使高端云层和低端云层带上相反电荷。
此时，低端云层在其下面的大地上也感应出大量的异种电荷，形成一个极大的电容，当其场强达到一定强度时，就会产生对地放电，这就是雷电现象。
通常雷击有三种形式，直击雷、闪电感应、球形雷。
直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。
感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的二次雷。
1）直击雷破坏：
当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。
另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。
2）闪电感应破坏：
闪电感应破坏也称为二次破坏。
它分为静电感应和电磁感应两种。
由于雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。
a、静电感应：
带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的
正电荷。
当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱），那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，在电势能的
作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。
b、电磁感应：
雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。
由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了，对用电设备造成极大危害。
因此，避雷针引下线通体要有良好的导电性，接地体一定要处于低阻抗状态。
5）闪电电涌侵入：
当雷电接近架空管线时，高压冲击波会沿架空管线侵入室内，造成高电流引入，这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故。
6）开关过电压：
供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短
路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。
破坏效果与雷击类似。
二、雷电防护概况
（一）防雷概述：
雷电是一种常见且非常壮观的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害，1987年联合国确定的国际减灾十年中雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。
自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主。
发展到以通过金属线与雷电波破坏电气设备为主。
随着近年来电子技术的飞速发展，人类对电气设备尤其是高精密电子设备的依赖越来越严重。
而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。
据统计，全世界每年因雷害造成的损失高达几十亿美元以上。
因此如何对高精密电子实施切实有效的防雷保护，保证系统安全可靠运行，成为当前一项紧迫的重要课题。
鉴于近年来雷电对系统集成系统造成损害情况较为严重，系统计算机通信接口的损坏往往
直接导致整个网络系统的瘫痪数据丢失，严重者甚至引起火灾，造成不必要的损失及难以估计的后果。
针对上述问题，中普同安经过几十年的防雷研究，设计出一系列防雷保护措施与产品，经过几十年来的实践证明行之有效。
（二）雷电对电气设备的影响
1、直击雷
雷电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械
力者。
就是说雷电直接击中建筑物或暴露在空间的各种设备或大地或人身。
它可能在数微
秒之内产生数万伏乃至数拾万伏的高压，产生火花放电，转化为巨大的热能和机械能，直接摧毁建筑物、设备，或造成火灾，危及人身安全。
巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
1）巨大的雷电流在数微秒时间内泄放入地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，危害人身和设备安全。
2）雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
3）雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。
2、雷电波侵入
由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内危害人身安全或损害设备。
雷电虽然未直接击中建筑物或设备，但击中与本建筑物内、外各种设备相连的管线，通过传导的方式经电阻性耦合将雷电波引入，危害人身、损害设备。
3、电磁感应
由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动
势。
雷击放电时的瞬时雷击大电流将产生强大的雷击电磁脉冲，经感性耦合、容性耦合或电磁辐射导致线路上产生脉冲过电压和过电流，损坏相关设备。
4、地电位反击
因为没有采取等电位接地措施，由于与各种设备相关的各接地系统的冲击接地电阻及所通过的雷击电流存在差异，导致地电位升高和不平衡，当电位差超过设备的抗电强度时，即引起反击，损坏设备。
5、开关过电压
供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都有能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。
破坏效果与雷
击类似。
由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面：
1）损坏元器件
•过高的过电压击穿半导体结，造成永久性损坏；
•较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内，亦使器件的工作寿命大大缩短；
•电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾；
2）设备误动作及破坏数据文件
因此，应该根据实际情况具体分析，采取相应的防雷保护措施，确保系统的安全工作。
（三）电力线是雷电入侵电子设备的重要渠道：
1、雷电远点袭击电力线：
我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后，输电到低压变压器，经低压变压器输出给用户.由于我国的电压基本波形是每秒50HZ的正弦波形曲线,在电力线上形成每秒50次的交变磁场.如遇雷害发生时，在雷电未击穿大气时，将呈现出高压电场形式.根据电学基本原理，磁场与电场之间是相互共存可逆变化的，那么雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动.假设电力线杆有5m高，那么在相对湿度25%时，要击穿5m空气，需要15*106V雷击
高压（3000V/mm）。
如果在相对湿度95%时（下雨时），击穿5m空气需要15*106V雷击高压（1000V/mm）。
电力线上的交变磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引。
如果雷云击穿5m
空气入地，需要很高的电压，雷电首先击在电力线上，并从电力线的负载保护地线入地释放，这样就击穿了设备。
在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘，在变压器低压端与负载的连线上遭雷击，损失的是用电设备。
由于变压器低压输出端是三条相线，做一条地线，当作零地合一线，变成三相四线制零地合一方式给用电设备供电，雷电击在火线与大地放电，就等于火线与零线放电通过电力线直接击穿用电设备的电子元件。
一般电子设备线与外壳的耐压为每分钟VAC1500V，火线与零线耐压为工业级Vdc550-650V,这么低的耐压一旦遭受远点雷击，必将击坏用电设备。
为此，在选择防雷器时，首先考虑远点雷击。
2、雷电近点袭击电力线：
所谓雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击用电设备所在的建筑物避雷针，从而引起的雷电电磁脉冲的保护问题.雷电打在建筑物避雷装置上，按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定,定义大楼接闪电能力为波形10*350以三角波，雷击电流为150KA•避雷针引下线由于线路电感的作用，IEC1312定义最多只能将50%的电流引入大地.100余米高的大楼，它的引下线电感为155订左右（1.55卩H/m）,IEC1312定义是感大于37.5卩H则发生侧闪雷击，也就是说，10*350以直击雷引下线只能引下50%的雷击电流，余下的电流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，但也只引下少部分雷电流，余下总电流的25%在大楼流窜UPS输入输出负载的电源线、局域网线等，击穿小型机局域网端，最终由逻辑地线处下泄入地.对设备而言，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,UPS输出L-PE逻辑地）、N-PE泄放,小型机L-PEN-PE泄放，局域网线对逻辑地线等进行泄放.最终结果,将击穿UPS输出对地线和输入对地线端、小型机电源对逻辑地线、网口对逻辑地线。
为此，必须地UPS输入输出火线零线对交流地和直流逻辑地进行保护，必须对小型机、服务器及其它重要终端进行等电位保护，对网口进行保护，只有堵死一切雷电导入的端口，才能有效的保护设备免受雷电的侵害。
3、错相位雷害：
美国空军电磁兼容手册中，描述雷电发生时用肉眼可识别闪电为一组雷击，每次不少于26
个雷,它有大小和发生先后的区别，如果一个高能量雷打在一条火线上，而另一个低能量雷打在另一条火线上，线线之间就会产生一个电压差，侵入设备.这种侵害设备的现象，称错相位雷击,又称雷电的欠破坏，对三相UPS而言，它的输入和输出端，应安装线与线之间的保护，才能更全面更立体的保护电子设备•
小结:
堵死雷电由电力线入侵电子设备，应该从远点雷击、近点雷击和错相位雷击三种雷击现象入手，实施全方位的保护，才能在发生雷击时，有效的保护设备•
4、雷电作用下，建筑物内感应雷害
雷电击在建筑物避雷针上，由避雷针通过引下线，将雷电流泄放大地，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动磁场，建筑物内的电源线、视频线、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•
以某机房为例，假设大楼避雷针引下线或大楼主钢筋距主机房10m，假设机房为7*7m2。
Di=75KAdt=10
则感应高压U=2*10-7*7*Ln（7+10）/10*（75KA）/10Ms=52500V
由此可知由雷电产生的感应电压无孔不入，它可以危及机房内所有的用电器，在上海一座
邮电智能大厦一次雷击，4台服务器遭受雷击，80多条广域网络线端口及4台网络交换机的RJ45端口全部损坏；
广东省2006年计算机系统遭受雷击损失五亿元人民币。
感应雷的能量虽小，但电压较高。
所以，对感应雷害的防护，应该是全面的防护。
5、雷电作用下的网络雷害
1）广域网络
一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击，它自身就断了。
所以，广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地），在
GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中，广域网保护的最大雷电流为5KA，连接
广域网一般有以下几类，一类是DDN租用专线，一类是ISDN专线，一类是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,传输速率w2M
插入保安器，使之在雷电作用下，短路保护5KA电流，而端口残压小于25V;
而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93V2V振铃电压共计175V，插入保安器，保安器的启动电压185V，残留电压小于Vdc330V，因为调制解调器的耐压为Vdc330V。
保护模式为线对地和线对线，广域网遭受雷击的概率较大，一般在28%左右。
2）局域网络
在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆,UTP电缆的4对线中两对线（1-2,3-6线对）一对线接收一对线发送，采用RJ45接口方式.既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发，那么就应按两对线进行雷电保护•
我们做过一次试验，在一条连接服务器的网线旁边，约距网线0.5m处,采用雷击发生器对网线0.5m处一条金属线发射雷电流•由小到大,发射电流为10KA,周边磁场污染了网线，瞬间服务
器端口、芯片被击穿，这时，示波器记忆感应高压为100V。
在机房的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。
另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3GS的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁
6、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。
1）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10Q。
避雷装置包括：
接闪器、引下线和接地装置。
2）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4Q，交
流工作接地应不大于4Q,若使用综合接地网，其接地冲击电阻不大于1Q;
直流工作接地如果设备有特殊要求，按设备的特殊要求接地，无特殊要求则参照交流工作接地的要求，应不大于4Q;
防静电表面电阻率应在106-1011Q范围内，防静电接地应不大于100Q。
三、炸药库现场情况报告:
（一）现场基本情况
炸药库位于山区，里面建筑物有炸药房2个、雷管房1个、发放室1个、警室厨房症室各一个。
炸药库所在地雷暴日为55d/a,属于高雷暴区。
炸药库为一类建筑物，土壤电阻率为600Q/m。
（二）直击雷防护现状
炸药房、雷管房未做直击雷防护。
（三）接地网现状
炸药房、雷管房未做接地防护。
（四）防静电现状
炸药库未做静电防护。
四、设计原则
由于雷电防护系统对炸药库设备正常运行和人身安全具有非常重要的作用，因此，防雷保护系统应具备先进性、可靠性、易维护、经济性等方面的突出特性。
防雷工程设计及防雷器件的选择应遵从以下的原则：
一切为客户着想原则：
以一切为用户着想的原则，以用户需求作为准绳，本着务实，不追求豪华的思想，但又具扩展性，通过相互间诚恳的交流，协助用户，使其需求最终达到尽善尽美。
安全、可靠性原则：
设计系统的防雷保护工程应最先考虑的问题就是可靠性。
在防雷工程的设计中一定要用最成熟可靠的产品和技术，有些新技术确实在某些方面有优势，但还需用更多的时间去考验，在系统的防雷保护设计中尽量选择被广泛应用和证实的可靠产品和技术。
先进性原则：
采用当今国内、国际上最先进和成熟的技术，使系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。
从目前国内发展来看，系统总体设计的先进性原则主要体现在以下几个方面：
采用的系统结构应当是先进的、开放的体系结构；
采用的技术应当是先进的，可扩充的，能满足今后日益扩充的需要。
实用性原则：
配置防雷保护系统是为保护用户的投资，保证整个系统的正确运行；
实用性就是能够最大限度地满足实际工作需要，从实际应用的角度来看，这个性能更加重要。
五、设计的技术依据
GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》
IEC61024—1:
1990《建筑物防雷第一部分通则》
GB12158—90《防止静电事故通用导则》
6.设计方案
（一）•设计思路
1.确定建筑物防雷类别
依据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》，该建筑物属于第一类建筑物。
2.防直击雷设计
按照相关防雷规范的要求，建筑物应做防直击雷的设计。
3.地网系统设计
依据相关防雷规范的要求接地电阻＜10Q。
（二）、方案组成
本方案包括三大部分：
第一部分：
接闪装置设计，保护好建筑物内人员和财产免受雷击侵害。
第二部分：
防雷地网制作，标准地网是为防雷提供雷电流的最终去处，地网的好坏直接影响
到防雷的效果。
第三部分：
防静电处理。
（三）、方案达到的目的
保障炸药库设施正常稳定运行、人员不受雷击损害。
（四）、方案具体内容
1.直击雷防护措施设计
炸药房1#、炸药房2#和雷管房直击雷防护设计
炸药房1#、炸药房2#和雷管房各自长5米、宽4米、高3.7米，两建筑物相距约
30米。
1、依据GB50057《建筑物防雷设计规范》确定炸药房1#和炸药房2#属于第一类建筑物，滚球半径为30米。
2、本方案设计为：
在炸药房1#、炸药房2#和雷管房距建筑物3米位置处分别架设架设一座12米高的避雷塔，针尖采用JT-UA型优化避雷针。
避雷针保护范围计算：
JT-UA型优化避雷针的保护半径与它的高度（h）、被保护物高度（hx），滚球半径（hr）有
关,
当h=12米（针尖距地面距离）时：
—..h（2h匚h）一..hx（2h=hx）=9.56米
避雷针高度h=12米;
被保护物高度hx=3.7米；
滚球半径hr=30米；
即在避雷针周围19.12米范围内都是被保护面积，根据现场情况完全能满足要求。
2.地网设计
本方案设计沿三个避雷塔做一个简易的接地地网，把三个避雷塔连在一起。
地网一般由水
平接地体（采用60*6热镀锌扁钢）与垂直接地体（采用50*5*1500的热镀锌角钢）及接地模
块组成，新建地网的接地电阻值不大于10欧姆
1）水平接地体计算根据下面公式进行
L:
所选接地极长度为150m
P:
土壤电阻率，取1200Q/m
d:
水平接地体等效直径0.03m
t:
所埋深度0.8m
计算求得水平接地极电阻为17.52Q
2）垂直接地体计算根据下面公式进行
所选接地极长度1.5m
:
水平接地体等效直径0.042m
计算求得垂直接地极接地电阻为632.08Q
10根垂直接地极并联电阻阻值根据下面公式进行计算:
R总
心、
其中：
n等于10,n=0.85
计算得10根垂直接地极并联电阻阻值为74.36Q
水平接地体与垂直接地体并联电阻根据下面公式进行计算
计算得并联总电阻为：
14.18Q
由于电阻大于10欧，所以需用接地模块降低接地电阻
3）接地模块计算根据下面公式进行
0.068xP
R=
Vb
a:
接地模块的长500mm
b:
接地模块的宽400mm
计算求得接地模块为182.46Q.
接地模块并联电阻根据下面公式进行计算
n等于10,n=0.75;
计算得并联总电阻为24.33Q,
水平接地体与垂直接地体以及接地模块并联电阻根据下面公式进行计算
R=T
——+——+——+——
RiR2R3R4
计算得并联总电阻为8.96Q,满足要求。
3.炸药库防静电处理
炸药房1#、2#,雷管室和发放室的金属门窗、警示标志牌、通风口等需做接地处理,
防止静电引发事故。
我公司设计采用①12的热镀锌圆钢做接地处理。
七、服务承诺
1、本公司保证所提供的防雷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，三年内免费维修，五年内免费维护。
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小时派员赶往现场处理，省内24小时派员赶往现场处理,市内4小时派员赶往现场处理。
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平安保险股份有限公司质量承保。
&
本《服务与承诺》解释权归云南金天科技有限公司。
八、技术支持与培训
1、为增强甲方技术员对产品的日常管理能力以及甲方技术员变动引起的管理缺陷，我公司终身提供技术培训服务。
2、甲方技术员或工作人员在工作中有关防雷技术问题可通过e-mall或传真的方式传送到我公司，由我公司帮助解答。
不能口头解决的问题我公司将及时派遣技术人员到甲方解决。
3、甲方因特殊原因要求对系统防雷技术升级，我公司将及时提供技术升级服务。
4、甲方因特殊原因对机房防雷系统改装或者防雷设备迁移，我公司及时提供相关服务（地网及布线系统除外）。
中国气彖局印制
防雷工程专业设计
资
质
证
号21252012002
編
经审查
认
为防雷工程专业设计乙级资质单位
特发此证
A
总第2100462
H
卜
二O
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