计算机网络系统综合防雷设计措施Word文档格式.docx
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15.4微波传输的监控系统14
16现场勘察：
14
17方案所达到的目的14
18方案的具体内容14
18.1直击雷防护14
18.2感应雷防护15
19地网制作15
1概述
随着现代电子技术的不断发展，各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用，计算机网络系统也广泛应用于政府机关、学校、交通、公安、银行、证券、邮电等企事业单位中，由于这些网络系统的电子设备内部结构的高度集成化，耐过电压、耐过电流的水平极低，避雷针对这些电子设备的保护也无能为力，因而极易遭受雷电流的冲击而损坏，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信息无法传递；
重者使网络主机损坏，致使网络瘫痪，工作无法进行。
因此，为了使计算机网络系统正常运作，防止雷击而带惨重损失，有必要对计算网络系统进行综合雷电浪涌防护措施，除了要安装良好的避雷针、避雷带，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护工作，并具备可靠的接地装置。
2雷电入侵计算机网络系统途径分析
雷电闪击时，雷电能量通过各种耦合机制<
电流耦合、电感耦合、电容耦合）、电磁脉冲辐射及地电位反击等方式沿供电线路、通信线路、网络线路和金属管线进入计算机网络系统。
2.1雷电直接击中计算机网络物理线路
A.落雷点为电源高电压侧，雷电沿供电线路侵入到计算机网络系统供电部分，产生过电流与过电压造成网络供电系统的UPS电源损坏、断电、致使整个系统瘫痪。
B.雷电直击网络无线通信的天线、沿天馈进入计算机网络系统，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。
C.雷击网络通信有线线路<
如光缆、DDN、帧中继、X25专线、电话线），产生强大的机械力，猛烈的冲击波，炽热的高温使通信线路损坏；
过电压过电流沿通信有线线路侵入到网络系统内，造成路由器、交换机及前端设备的损坏。
2.2感应过电压
A.回路感应过电压
由于网络系统在建筑物内大量布设各种导体线路<
如电源线、数据通信线、天馈线），这些线路、网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相连接的电子设备。
B.回路感应过电压
网络通信线路上感应过电压分静电感应与电磁感应：
静电感应主要是指架空线路位于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当雷云主放电开始，雷云中电荷迅速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷迅速释放，形成暂态过电压波。
这种波以接近光速向架空线两侧传播，侵入线路两端连接的网络设备将其损坏。
当雷电直接击在避雷针避雷带上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近产生一个很强的瞬变磁场。
这强大的磁场将直接在电源线或网络通信线路上感应出过电压，侵入到网络系统中，损坏网络设备。
高强度<
30KA雷电流）雷电放电可以对距离雷击点1km范围内网络系统产生影响，甚至造成系统设备损坏。
据统计，这种感应雷击事故占计算机雷击事故的70%。
C.耦合与转移过电压
雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦舍或转移到网络设备上，造成设备的损坏。
2.3雷击地电位抬高入侵
建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与周围网络设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不共地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致网络设备严重损坏，甚至威胁人身安全。
2.4计算机网络设备抗干扰能力分析
因为计算机及网络设备是由大量的大规模集成电路组成，其抗干扰能力弱，成虽采取了许多抗干扰措施，对低能量干扰比较有效，但对雷电电磁脉冲生成的过电压过电流技术比较薄弱，对浪涌或雷电磁脉冲特别敏感，仅十几伏的电压就可通过电源系统、数据传输线等途径将毁坏计算机主板、RS-232口、多功能卡、网络设备。
3计算机网络系统防雷方案
3.1设计依据
1、IEC61024《建筑物防雷》
2、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
3、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
4、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
5、GB50174-93《计算机机房设计规范》
6、GB2887-89《计算机场地技术条件》
7、GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
8、XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》
3.2防雷设计方案
3.2.1网络系统和瞬态过电压保护设计
A.网络系统过电压保护必须运用电磁兼容原理将网络通信系统局部的防护归结到系统全局的雷电过电压保护。
B.网络通信电子设备所处的建筑物作为一个欲保护的空间区域，从电磁兼容的角度出发，到内分为几个雷电保护区，以规定各部分空间不同的雷电磁肪冲<
LEMP）的严重程度。
C.根据雷电保护区的划分要求，机房建筑物外部直接雷的区域，在这个区域内的设备易遭受损害，危险性最高，是暴露区，为0区域；
根据建筑物内部及计算机所处位置，可其分为1区、2区，越往内部，危险程度越低，雷电过电压对内部电子设备主要是沿线路引入。
保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属构成的屏蔽而形成。
电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的构件必须在每一穿过点做等电位连接。
D.进入机房大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区交界处，以及终端设备，前端根据IEC312雷电电磁脉冲防护标准，安装上的电源类SPD、通讯网络类SPD<
如：
REP-X04-ZX、REP-X06-RJ45E100）。
①供电系统：
a>
在LPZ0与LPZ1区交界处安装三相并联交流电源避雷，型号为REP-D380B5B，作为总电源一级保护；
b>
在LPZ1与LPZ2区交界处安装三相电源避雷器，型号为REP-D380B7B，作分电源二级保护；
c>
计算机网络中心机房总开关安装单相模块式电源避雷器，型号：
REP-D220M3作为第三级保护；
d>
计算机网络中心机房UPS电源安装单相电源UPS专用防雷器，型号为REP-D220UPSB，作为机房贵重设备精细级保护；
e>
设备供电采用防雷插座，型号REP-D220CK，作为计算机网络设备精细级保护。
②通讯网络系统
网络中继线安装中继线避雷器<
数据专线避雷器），型号REP-X04-ZX，接口按实际情况配制。
计算机中心机房网络交换机信号线路安装网络信号避雷器，安装24口一体化网络信号避雷器，型号：
REP-24RJ45E100，对每个端口进行保护。
E.SPD是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。
F.选用和使用SPD注意事项：
①应在不同使用范围内选用不同性能的SPD。
在选用电源SPD时要考虑供电系统制式、额定电压等因素。
对于信号SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。
②SPD保护必须是多级的，例如对机房电子设备电源部分雷电保护而言，至少泄流型SPD<
）与限压型SPD<
）前后两级进行保护。
③为各级SPD之间做到有效配合，当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规范时，应在两级SPD之间采用适当退耦措施<
）
④建在城市、郊区、山区不同环境下的机房，设计选用过压型SPD时，考虑网点供电电源不稳定因素，选用合适工作电压的SPD<
）。
⑤信号SPD应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与设备兼容。
⑥正确的安装才能达到预期的效果。
SPD的安装应严格依据厂方提供的要求安装。
3.2.2等电位连接
A.实行等电位连接的主体应为：
设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属供电线路含外露可导电部分；
防雷装置；
由电子设备构成的信息系统。
B.实行等电位连接的连接体为金属连接导体，和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器<
）。
C.计算机房六面应敷设备金属屏蔽网，屏蔽网与机房内环形接地母线均匀且多处相连。
D.通过星型<
S型结构或网形M型）结构把设备直流地以最短的距离连到邻近的连接带上。
小型机房S型，在大型机房选M型结构。
E.机房内的电力电缆<
线）、通信电缆<
线）宜昼采用屏蔽电缆。
F.架空电力线由于终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋50m以上，应大于0.6m，屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上，铁管接地。
3.2.3接地
A.根据DB50174-93标准要求，电子计算机机房接地装置应满足下列接地要求：
①交流工作接地，接地电阻不大于4欧姆；
②安全保护接地，接地电阻不大于4欧姆；
③直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；
④防雷接地，接地应按现行国标GB50057-94《建筑物防雷设计规范》执行。
B.交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地共用一组接地时，其接地电阻按其中最小值确定；
若防雷接地单独设置接地装置时，其余三种接地共用一组接地装置，其接地电阻不大于其中最小值，并应采用防地电位反击的等电位保护器。
4运行维护
1）避雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。
<
2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。
主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。
3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
4）每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。
5竣工验收
1）防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。
对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。
2）设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。
6销售服务及质量保证
1）由本公司销售的产品和施工的工程均由保险公司承担产品质量和工程责任保险。
2）工程中所使用的防雷器件，从工程验收合格之日起一年内免费保修，超过保修期两年内维修只收取工本费，终身负责维修。
3）根据用户需求，免费提供防雷知识或防雷技术讲座；
4）保修期内，若防雷系统出现故障，公司技术人员在接到通知后的24小时内赶到现场。
7接地的概念
《美国国家电气法规》ＮＥＣ第1００节对“接地”一词定义如下：
电气回路或设备与大地，或与代替大地的导体之间的导电的连接，可以是有意的连接，也可以是无意的连接。
在配电回路或分支回路里，所有的回路和设备都通过导电连接来互相连通，从而减少它们之间的电位差，或将电位差限制到最小值。
在上述定义里，术语“地”是个关键。
接地的主要目的就是保证电气安全。
在电击防护和为接地故障电流提供返回电源通路方面接地是很重要的。
这两个问题都可将回路和地之间加以连接来解决。
通常将一接地棒打入地内就算与大地相连接了。
对于一个建筑物的配电系统，可在靠近电源进线处打一接地棒来接地。
将回路导线与地连接<
Ｇｒｏｕｎｄ）或将设备接地<
Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ）可起到如下作用：
1）提供设备与近处金属物体间的低阻抗连接，以减少人身电击危险
2）给接地故障电流提供返回电源的低阻抗通路，使熔断器或断路器得以动作；
3）给雷电感应电流提供低阻抗的对地泄放通路；
4）给静电电荷提供对地泄放通路，以防产生电火花或电弧。
8地网简介
接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。
因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。
从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。
接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。
目前，国际国内防雷理论和工程界比较流行共用接地和等电位连接：
1）共用接地就是把同一建筑物内的许多不同性质的接地装置如防雷地、电气安全接地、交流电源工作地、通信及计算机直流地统统地连接在一起，使之成为一个等电位体；
2）等电位连接是把建筑物内及附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋，自来水管、煤气管及其它金属管道、电力系统的零线等用电气连接的方法连接起来<
焊接或者可靠的电气连接），使整座建筑物成为一个良好的等电位体。
当雷电来袭时，由于建筑物内部及其附近基本上做到等电位，因而不会发生建筑物内部的设备被高电位反击和人被雷击的事故。
由于采用了等电位连接，对建筑物接地电阻的要求可以放宽。
这一点对干旱、沙漠等土壤电阻率高的地区尤为重要。
所以，在地网设计时应遵循以下原则：
1）尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网；
2）尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形；
3）应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。
9土壤电阻率和接地电阻
地网的效果取决于地网与大地之间的电阻。
实践表明，土壤含水量增加时，电阻率急剧下降。
当土壤含水量增加到2０～25％时，土壤电阻率将保持稳定。
土壤电阻率与土壤的结构<
如黑土、粘土和沙土等）、土质的紧密度、湿度、温度等，以及土壤中含有可溶性的电解质有关。
影响土壤电阻率的最重要因素是湿度。
另外土壤电阻率也受温度的影响。
计算防雷接地装置时，应取雷雨季节中无雨水时最大的土壤电阻率，一般按下式计算：
ρ＝ρ０ф
Ｒ＝Ｒ０ф
式中：
ρ—土壤电阻率
ρ０—雨季中无雨时所测的的土壤电阻率
ф—考虑土壤干燥所取得季节系数
Ｒ—接地装置的接地电阻
接地电阻又称散流电阻，它与接地体的形状、尺寸、安装方法和土壤电阻率有关。
在一定范围内，接地体的长度越长，它的接地电阻越小。
工程上垂直接地体多选用1．5～3M，并常采用下式作为接地电阻的简易计算公式：
垂直式：
Ｒ＝０．3ρ
单根水平式Ｒ＝０．０3ρ
式中ρ为土壤电阻率
10接地系统的施工
10.1埋设接地体的要求
埋设接地体的地点应选择在潮湿、土壤电阻率较低的地方，这样比较容易满足接地电阻要求。
从安全的角度考虑，应尽量放在人们走不到的地方，避免跨步电压的危害。
同时还应注意使接地体与金属物或电缆之间保持一定距离，以免发生击穿事故。
10.2接地电阻的测试
接地装置的电阻由下面四部分组成：
1）接地体与接闪器间的连线电阻；
2）接地体本身的电阻；
3）接地体与土壤的接触电阻；
4）当电流流入土壤后，土壤的电阻。
其中第四项为主要部分。
当电流从接地体流向土壤并向各方面扩散时，离接地体越近，则电流密度越大，电流梯度越大。
测量接地电阻的方法不一，但大致可分为：
1）电流表－电压表法；
2）接地电阻测量仪测量法；
3）电流表电力表法；
4）电桥法；
测量时应当注意：
1）被测接地体、电压辅助地极、电流辅助地极之间的距离应符合相关要求；
2）所用的连接线的截面积一般不小于1．5ｍｍ2，在应用各种专用仪器时与被测接地体相联的导线电阻不应大于接地体接地电阻的3％。
各种引线应与地绝缘
3）仪器的电压辅助地极引线与电流辅助地极引线之间的距离不应少于1ｍ。
以免自身发生干扰；
4）应反复在不同的方向测量3～4次，取其平均值。
11防雷接地装置的验收和维护
为了使建筑物的防雷装置具有可靠的保护作用，不仅要有合理的设计和正确的施工，还要有明确和合理的验收和维护制度。
因为防雷接地装置如果不符合前述规定的条件，它不仅不能起到防雷保护作用，有时还会使建筑物及内部的电子设备处于危险的境地。
工程竣工后，应组织业主单位、设计单位、施工单位共同进行验收。
验收前需提交下列文件：
所有原设计施工图纸、施工阶段的修改图纸、隐蔽工程的验收记录、接地装置的接地电阻测量记录，然后按照下述工程进行验收：
检查总的导电系统是否按照图纸要求施工；
1）根据国家工程质量检验评定标准，避雷及接地装置验收标准规定；
2）接地电阻必须符合国家标准。
验收时要求逐组检查，测试并做好记录；
3）接地线安装：
接地线应平直、牢固，不应有高低起伏，非拐弯处不应有弯曲现象。
沿建筑物或构筑物的距离应一致。
跨越伸缩缝和沉降缝应有补偿器。
检查数量：
抽查3～5处。
检查方法：
用手扳动和观察检查；
4）接地线连接：
检查内容：
焊接连接的焊缝平整、不应有裂纹、气孔等缺陷。
螺栓连接应紧密牢固。
检验方法：
用放大镜、手扳动和观察检查；
5）接地体安装：
质量要求：
应牢固，位置正确。
全部检查。
检查隐蔽工程并做验收记录。
经上述检查后应作出明确验收鉴定记录。
12监控系统防雷设计方案
12.1概述：
CCTV监控系统<
简称监控系统）是技术防范和科学管理的辅助设备，在其问世之初，应用范围有限，点少、线短、面窄，防雷问题并不突出，到目前，监控系统已得到了广泛的应用，如高速公路、金融系统、军事、交通监控以及各种公共场所等，室外布线由几百M到几十公里不等，遭雷击的机会非常多，往往是摄像枪及终端设备<
监视器）被打坏，严重的使整个中心控制室瘫痪，因此现在将肪控系统防雷工作做好非常重要
13防雷设计的依据
《建筑物防雷设计规范》GB5005794
2《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB5019日，94
3《工业电视系统工程设计规范》GBJns,87
4《电信专用房屋设计规范》YD50O3沟2
14监控系统的网络架构
任何一个监控系统均由前端系统，终端系统传输系统及控制系统四个子系统组成
前端系统一般在室外，容易遭受直击雷和感应雷，同时通过传输系统及传输系统本身对雷电的感应，将雷电传输到监控中心，损坏终端设备破坏控制系统
15监控系统分类
15.1同轴电缆传输监控系统
一般由摄像机、同轴电缆、控制器、监视器、录像机组成
15.2电话线传输监控系统
一般由摄像机、同轴电缆、发送设备、电话线、接收设备、监视器组成
15.3光缆传输的监控系统
一般由摄像机、电信号、发送光端机、光缆、连接器、接收光端机、监控器组成
15.4微波传输的监控系统
一般由摄像机、微波发射机、发射天线、接收天线、微波接收机、监视器组成
16现场勘察：
了解监控系统所处的地质条件，建<
构）筑物及其附属构件条件
2查明监控系统的各子系统在不同的LPz内互相的电气连接关系
3详细记录设备的数量、名称、接口、工作电压、特性阻抗等
4了解监控系统的供电倩况和电网的分布
5查找接地装置的具体倩况：
引下线、接地线的材料、规格、连接倩况
6对曾遭受雷害的系统，给予记载，并重点查看、分析
17方案所达到的目的
保障监控系统各设备不受雷击损坏，保障监控系统的正常运作及工作人员的安全
18方案的具体内容
18.1直击雷防护
应在室外的摄像机支承杆顶安装能保护摄像机的避雷针，并作出相应地网接地<
要求接地电阻小于10欧）在监控大楼应有防直击雷的避雷<
带、针、塔）装置，并建造一组小于4欧的地网，使雷电及过电压决速对地泄放
18.2感应雷防护
对应的防雷器的安装
摄像机
电源处安装DXH01甲200串联式电源防雷器
视频信号线上安装对应接口的QFL01一V40视频防雷器
带有云台的摄像机，安装一只对应QFL01一V4SS控制线路防雷器，在监视器前分别安装对应接口的视频防雷器QFL01一V40
控制器：
安装对应的QFL01一V4SS控制线路防雷器
监控大楼：
总电源处安装3SOV的电源防雷器箱作为第一级防护
在楼层配电箱前安装对应的220V或380V电源防雷箱，作为第二级防护
在各用电设备前安装相应的电源防雷器作为第三级防护<
具体应根据设备倩况选择）
在接收发设备前安装视频防雷器QFL01一V40
微波发射天线：
在微波发射天线处安装避雷针
在微波接收发机前安装对应接口的天馈信号防雷器QFLO万邵2000
等电位处理及屏蔽
将工作地<
交、直流工作地）、设备保护地、防雷保护地连接在一起．构成一个均压等电位体，并将所有进入建筑物的通信电缆及线缆用金属管道进行屏蔽，将所有的金属管道<
包括水管、煤气管及各种屏蔽管道）在进入建筑物之前，就沂接她，如有多组地网且地网间距小子20M，根据国家防雷标准的有关要求采用公共接地方式，即共地处碑<
来用电子开关作为等电位连接）。
其目的是消除各地网之间的电位差，保证设备不因雷电的反击而损坏
19地网制作
她网设计在建筑物周围，地网上端深度为800，宽不少于500，接地电阻为经几，垂直接地体采用5巧伽筋00热镀锌角钢，水平接地体采用4科。
热镀锌扁钢，垂直接地体与水平接地体的连接采用双面焊接，水平接地体与水平接地体的搭接采用双面焊接，焊接长度不小于10二，焊接处刷红丹或沥青油做防腐处理接地线用4湃O的热镀锌扁钢预留接地测试点。
汇接点用规格的扁铜，扁铜扁钢连接处采用气焊，在扁铜上预留由8的连接孔不少于兰个，配备相应规格的不锈钢螺丝或铜螺丝
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