智能建筑防雷系统的设计汇编Word文档格式.docx
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（1）屏蔽（Shielding）屏蔽的主要目的是减少电磁干扰，对各种通信设备、电子计算机，精密仪器和各种微电子设备进行防护。
建筑物内部的这些设备，不仅当防雷装置接闪时设备受到电磁干扰，而且由于本身性能的灵敏度，打雷时雷电波的电磁辐射，甚至其他建筑物接闪传来的电磁波也会对其发生影响。
因此，在建筑物和房间外部设屏蔽，屏蔽可以用建筑物钢筋和金属支架或金属框架。
对重要机房，如大型计算机房或重要电子设备的机房，应该采取屏蔽措施。
可以利用建筑物钢筋混凝土内的钢筋连接起来，构成六面体形成屏蔽。
要求高的可以采取金属网等进行屏蔽，有的要求双层屏蔽。
穿入屏蔽的金属物应就近与其作等电位连接。
良好的屏蔽不仅使等电位和分流影响迎刃而解，对防雷电电磁脉冲也是最有效的措施。
（2）接地（Earthing）高层建筑接地效果的好坏是防雷安全的重要保证之一
建筑物接地一般采用共用接地系统（CommonEarthingSystem），接地体（EarthingElectrode）利用大楼基础地梁内主筋，防雷接地、保护接地及各弱电设备接地利用同一接地体，其接地电阻应小于1Ω。
基础地梁内主筋可以和桩基钢筋连接在一起，这种做法是目前国内外已经达成共识的共用接地方法，它不但可以节约大量投资，而且非常科学合理，切实可行和施工方便，同时可以得到极佳的效果。
木结构建筑和砖混结构建筑必须做独立引下线，采用独立接地方式；
如果土壤电阻率大，使用接地极较多时，也可做周圈式接地装置。
因为周圈式接地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲击阻抗，有利于改善建筑物内的地电位分布，减小跨步电压。
独立接地方式中以钻孔深埋接地极（约4～5m以下）的效果为最好，深孔接地极容易达到地下水位，且能节省接地极的数量。
电子设备接地为了使智能建筑内大量的电子设备和线路得到更有效的保护，除了采用一般防雷接地做法外，应在自备变电所设置总等电位铜排，将变压器中性点、中性线N和总等电位铜排连接在一起。
对于TN—S系统，所有接到总等电位铜排的中性线N应采用绝缘铜线，严禁中性线N和保护地线（PE）有任何电气连接。
工作接地与总等电位铜排连接。
在弱电井设置保护地干线PE，可以采用镀锡铜排作为保护接地干线PE。
保护接地干线PE和总等电位铜排连接，保护接地干线PE应该用绝缘子架设，与防雷接地系统隔离，防止雷电时对保护地线PE的反击和感应。
设备的直流接地（包括逻辑及其他模拟量信号系统的接地）采用截面积不小于35mm2的多芯绝缘铜线穿钢管或线槽引到辅助等电位铜排。
钢管或线槽必须可靠接地。
在直流接地设备较多的房间内，可以设置等电位铜排网格或等电位闭合铜环，供直流接地用。
将设备外壳用多芯绝缘铜线联结到辅助等电位铜排。
其截面积，按照额定工作电流而定，一般用6mm2的多芯绝缘铜线（高层建筑弱电系统的接地在下文单独叙述）。
高层建筑接地系统如图1所示。
电涌保护器（SurgeprotectiveDevice,SPD）电涌保护器必须能承受预期通过的雷电电流。
电涌保护器的工作原理主要是泄流和限压，可以采取单级和多级保护。
目前，电涌保护器的常用保护元件有气体放电管、氧化锌压敏电阻、齐纳二极管和雪崩二极管。
可在下列设备加入适当的电涌保护器：
在电源进户处、总电源、分电源等处加入电源电涌保护器。
为了避免雷电由交流供电电源线路入侵，可在高层建筑的变配电所的高压柜内的各相安装避雷器一级保护，在低压柜内安装阀式防雷装置作为第二级保护，以防止雷电侵入大厦的配电系统。
为谨慎起见，可在高层建筑各层的供电配电箱中安装电源避雷器三级保护，并将配电箱的金属外壳与高层建筑的接地系统可靠连接。
在计算机网络引入线路处加入计算机信号电涌保护器。
在各种通信天线如微波、电视、卫星通信、电视摄像机等加入电涌保护器。
在通信设备、调制解调器、程控交换机、用户电话等加入电话信号电涌保护器。
5．综合布线在现代建筑物内部都离不开照明、动力、电话、电视和各种微机设备的线路，必须考虑防雷系统与这些管线的关系。
当防雷装置接闪时，为了保证这些线路不受影响，首先应将这些线路穿于金属管内，保证可靠的屏蔽；
这些线路的主干线的垂直部分要走在高层建筑物的中心部件，避免靠近作为引下线柱筋的位置，以尽量缩小感应的范围面；
其次，注意由室外引来的电源线、电话线、电视共用天线和屋顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路的引入做法，防止雷电波侵入。
其三，采用屏蔽布线系统时，每一楼层的配线柜都应采用竖井内集中用铜排或粗铜线引到接地体，当电缆从建筑物外面进入建筑物时，电缆的金属护套或光缆的金属构件应有良好的接地。
综合布线系统有源设备的正极或外壳，与配线设备的机架应绝缘，并用单独导线引到接地汇流排，与配线设备、电缆屏蔽层等接地，采用联合接地方式。
此外，综合布线时还要注意：
电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离。
广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设。
网线在墙壁布置时，有条件时应远距离安装。
屏蔽槽有厚度要求，要求两点接地。
二、高层建筑防雷系统设计
1.设计原则
可靠性原则设计雷电防护工程应最先考虑的问题就是可靠性。
在工程的设计中不一定要求最先进，但一定要用最成熟、可靠的产品和技术。
有些新技术确实在某些方面具有优势，但还需用更多的时间去考验。
在网络系统的雷电防护中应当选择被广泛应用和证实的可靠产品和技术。
提高系统可靠性首先要选用备份回路，出现故障时能够迅速恢复且有适当的应急措施；
其次采用热插拔及声光报警功能，故障处理无须停机且便于用户及时发现处理。
实用性原则配置防雷保护系统不是给用户花钱，而是保护用户的投资，保证网络系统的正确运行；
实用性最大限度地满足实际工作要求，从实际应用的角度来看，这个性能更加重要。
开放性、可扩充性与可维护性原则雷电防护技术是不断发展变化的。
为了保证用户的投资，所选产品必须符合国际标准及流行的工业标准，结构应当是先进的、开放的、可扩充的，能够满足日益扩充的需要。
这样，才能对网络的未来发展提供保证。
2.高层建筑弱电系统的接地
弱电系统的接地对于信息传输质量、系统工作稳定性、设备和人员的安全都具有重要的保证作用。
不正确的接地方式，可能会造成系统不能正常工作。
弱电系统的接地可以分为单独接地和共同接地两种方式，目前国内外都采用共同接地方式。
当采用共同接地时，接地体以采用自然接地体为主。
当自然接地体接地电阻满足规定值要求且基础的外表面无绝缘防水层，基础内钢筋连接成电气通路，形成闭合环（闭合环距地面不小于0.7m）时，可不再另设人工接地体。
其设计原则如下：
建筑物弱电系统防雷是一个系统工程，必须综合考虑，将智能大厦外部防雷措施和内部防雷措施等各种因素作为整体，统一考虑。
3.安装防雷接地线的注意事项如下：
（1）接地线、引下线固定点间的距离，水平直线部分一般为1m～1.5m，垂直部分为1.5m～2m，转弯部分为0.5m。
接地装置采用焊接，所有外露焊接点应进行防腐处理。
（2）扁钢接地线、引下线搭接长度为扁钢宽度的两倍，且最少三面焊接。
（3）圆钢接地线、引下线搭接长度为圆钢直径的六倍，且两面焊接。
（4）明装接地线、引下线在地面以上1.7m长的一段，用角钢或钢管保护。
（5）接地体不宜埋设在污水排放和土壤腐蚀性强的区段；
当难以避开时，其接地体截面应适当增大，镀层不宜小于100μm。
4.电子设备的接地
（1）串联式一点接地接地形式简单易行，它将接地母线引至总等电位或接地极，电平最低者应距接地点最近。
串联式一点接地形式的缺点在于信号可能互相干扰，当电平相差较大时，容易产生较大干扰。
（2）并联式一点接地优点是干扰小，缺点在于接地数量多，布线复杂。
（3）多点接地方式将接地母线引至总等电位板或接地极，引至总等电位板或接地板的接地线应当屏蔽。
（4）混合式接地实质上是串联式一点接地形式与多点接地形式的组合；
也可以是并联式一点接地与多点接地形式的组合。
一点接地形式适用于电平相近的各低频电子设备或电路；
混合式接地适用于低频与高频之间的电子设备或电路；
多点接地形式适用于高频电子设备或电路。
弱电系统工作接地形式弱电系统工作接地线薄铜排宽度选择如表1所示
5．计算机机房的接地弱电系统的接地要求，以计算机机房与综合布线的接地要求最高。
计算机机房应当采用交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地和防雷接地四种方式。
（1）交流工作接地交流工作接地就是把计算机中使用交流电的设备做二次接地，或特殊设备与大地做金属连接。
（2）安全保护接地为保障人身安全的接地，将具有机柜的机壳，用一根根绝缘导线串联起来，再用接地线将其接地或者接到配电框的中线上。
（3）直流工作接地计算机系统的直流地对不同的计算机系统有不同的处理方法，一般分为直流地悬浮和直流地直接接大地两种，从安全角度而言，直流地应直接接大地。
直流地的接法一般有串联接地，并联接地和信号基准电位网三种类型。
其中信号基准电位网，即网格地方法较好。
直流网格地是用一定截面积的铜带，在活动地板下面交叉排成600mm×
600mm的方格，其交叉点与活动地板支撑的位置交错排列。
为使直流网格地和大地绝缘，在铜带下应垫2mm～3mm厚的聚氯乙烯板或绝缘强度高、吸水性差的材料，作为直流网格地的绝缘体。
（4）防雷接地防雷接地应按国家标准《建筑防雷设计规范》执行。
电子计算机的三种接地装置可分开设置，如采用共同接地方式，其接地系统的接地电阻应以各种接地装置中最小一种接地电阻为依据。
若与防雷接地系统共用，则接地电阻应≤1Ω，并且采取防止反击措施，如防雷装置与其他接地物体之间保持足够的安全距离。
直流工作接地的引下线一般宜采用截面不小于35mm2的多芯铜线，直流工作接地与交流工作接地装置之间的电位差应小于0.5V。
应采用总等电位连接，各楼层的智能化系统设备机房、楼层弱电间、楼层配电间等的接地应采用局部等电位连接。
接地极当采用联合接地体时，接地电阻不应大于1Ω，当采用单独接地体时，接地电阻不应大于4Ω。
三、雷电对电子设备的影响
1．电力线是雷电入侵电子设备的重要渠道雷电远点袭击电力线电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后，输电至低压变压器，经低压变压器的输出供应用户。
由于我国的电压基本波形是50HZ的正弦波形，在电力线上形成每秒50次的交变磁场，如果遭遇雷害，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。
假设电力线杆高5m，那么在相对湿度25％时，击穿5m空气，需要15×
106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5×
106雷电击高压（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，所以雷电首先击在电力线上，且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，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VACl500V，火线与零线耐压为工业级Vdc550V～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。
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×
350μs三角波，雷击电流为150kA。
避雷针引下线由于线路电感的作用，IECl312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155μH左右（1.55μH／m），IECl312定义电感大于37.5μH，则发生侧闪雷击。
也就是说，10×
350μS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，但只引下少部分雷电流，余下总电流的25％在大楼流窜至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-PE′，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，小型网电源对逻辑地线，网口对逻辑地线。
为此，必须对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、服务器及其他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，才能有效地保护设备免受雷电的侵害。
错相位雷害如果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。
这种侵害齐备的现象，称错相位雷击，又称雷电的二次破坏。
对三相UPS而言，它的输入和输出端，应当安装线与线之间的保护，才能更全面、更立体地保护电子设备。
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，有效地保护设备。
2.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、网络等相对切割磁力线，产生感应高压且沿线路传输击毁设备。
由此可知，雷电产生的感应电压无孔不入，它可危及机房内所有的电器。
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1996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。
3.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，lmm2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GAl73—1988《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三类：
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信方式。
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≤2MB，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加上振铃电压共计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、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—收一发，那么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3×
10－4T的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。
4.雷电作用下的二次效应—雷电高压反击雷
雷电袭击建筑物避雷针，由引下线将雷电流引入大地。
由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速全部地与大地负电荷中和，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，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。
这种反击电压少则数千伏，多则数万伏，直接烧坏用电器的绝缘部分。
5.雷击引起的人身安全问题
雷电泄放大地，由于地电阻较大，不能马上泄放，从而引起地电位升高。
由于机房直流逻辑地线和交流配电保护地线不在一点入地，将两个电位值引入机房。
这时，一个操作人员的一只手摸在UPS输出负载外壳上（即小型机），而另一只手（或身体）摸在交流配电地线上（如空调），两个电位值将通过操作人员的身体短路，造成操作人员伤亡。
美国1996年为此而死亡198人，南方某省在报导雷击死亡的170人中，有相当一部分是为此而伤亡的。
所以防雷保护设备的确很重要，但是保护人身安全更重要。
依据《建筑物防雷设计规范》（GB50057—94）的规定，对建筑物大楼安装提前接闪避雷针，以保护建筑物免遭雷击。
由于雷电具有极大的破坏性，其电压可达几十万伏，甚至数百万伏，瞬间电流高达数十万安培，每年世界各地因雷电造成人畜伤亡，各类建筑物、高压输电线路、易燃易爆场所等各类设施受破坏的重大事故不计其数。
随着高科技的发展，在电子设备、计算机网络、供电设备、通信广播、气象观测、卫星接收、雷达导航等领域，雷击危害日益严重。
因此，防雷问题越来越受到人们的重视。
防雷主要考虑建筑物的重要性和特殊地理位置，以及内部人员和设施的重要性。
四、防雷系统工程的施工
1．系统防雷技术概念根据IEC国际电工委员会TC81防雷专业委员会颁布的雷电防护的基本标准IECl024—1《建筑物防雷》和IECl312—1《雷电电磁脉冲的防护通则》，雷电分为直接雷击和感应雷击两种。
雷电直接打在建筑物的避雷针上，由引下线将雷电流引入大地的同时，引下线上由于雷电流的通过，产生快速的运动磁场，用电设备相对切割磁力线产生感应高压，从而破坏用电设备。
雷电流的脉冲宽度为10／350μs（微秒）。
直接雷击是雷电直接打在各种电力线、信号线上，由此直接将雷电高压引入机房，直接破坏机房内的设备。
雷电流由于直击雷脉冲较宽（10／350μs），雷电流较大，所以破坏力巨大，属于相对毁灭性破坏。
直接雷击的防护是IECl312标准的重点规范和防雷规定。
因为，直接雷击引起感应雷击，直接雷击的能量是感应雷击能量的数十倍。
根据国家GB50057—94《建筑物防雷设计规范》的规定，对国民经济有重要意义的智能大厦属于2类防护单位，应该执行针对10/350μs的标准，且要防护雷电流150kA对建筑物的破坏。
建筑物内部的计算机机房用电设备也必须承受10/350μs75kA的雷电流的冲击。
所以，在考虑机房系统雷电防护时，应首先考虑机房内10/350μs75kA的直接雷击防护，其次考虑8/20μs感应雷击的防护。
2．防雷产品及其技术指标在具体的保护设计及设备装调试过程中，良好的防雷产品、配套的实施方案、装置组装生产过程以及雷电过压的冲击检测试验，也是十分重要的。
（1）插入式电网过电压保护器VALVETRABMS
VALVETRABMS是单相导轨密闭式过电压放电器（阀门式放电器），根据不同的应用场合分别作为初保护和中间保护。
为保护在许多电线上产生的过电压，VALVETRABMS可以并行地安装在一起且在接地端通过桥接件连接在一起。
根据目前技术准则的要求，VALVETRABMS中装有热敏分离装置。
当太频繁或能量极大的过电压造成的过载出现时，热敏分离装置将电网与保护元件—高效率的压敏电阻分开，在插头正面的故障显示器将会提供信号。
当保护元件与电网分离时，使用带有FM标记的插座元件可做远程报警。
远程报警在模块中是转换触点，通过附带的三针MINI-COMBICON与外部连接。
VALVETRABMS由插头和插座两部分组成。
其优点是：
做绝缘试验时带保护元件的插头可拔出，或当保护元件超载后无需中断供电即可更换保护元件。
插头具有五种工作电压的类型，通过机械编码系统使得插头与插座工作电压相配。
供用户选择还有另—种整体化的放电器VALVETRABME，它的两端都有双层接线端子。
这种端子保证在每端同时接入导线及叉型的短接桥。
新的桥接系统为安装放电器的接线提供可能性，也可用于自动保险器及FI（保护开关），用于单相或多相供电电压。
中级保护VALVETRABMS／ME的安装位置根据不同的应用，分别在建筑物或工业装置的主配电或二次配电处。
为了实现全面的电网保护，应当安装雷击电流放电器及仪器保护元件。
（2）雷击电流放电器FLASHTRABFLT
雷击电流放电器（FLTl00—TT，FLT60—400）拥有高技术新材料专利和外形专利，材料采用稀有金属合金材料，利用钛系金属达到7000℃的熔点，利用强抗氧化材料防止氧化，用负膨胀系数材料达到膨胀系数为零，采用半导体材料做稳定材料，寿命可达10万次以上。
外形采用专利的角形放电间隙，可以自动熄灭最大为100kA的雷击电流（或20kA的浪涌电流）及最大20kA的工频短路电流（或称工频故障电流，通常配电站是小电阻接地，当电网的正弦波为正向30度时发生雷击时，极易引起工频短路）。
（3）雷击电流放电器FLASHTRABFLT—PLUS
雷击电流放电器FLT—PLUS是为在低阻抗电源网中的应用设计的，其特性是具有极大的消除电网后续电流的能力。
因此，FLT-PLUS可以直接应用于低压变压器的附近。
它的显著的“电流制动器”的特征使得即使具有较小标称值的保险丝，但由于在PLT-PLUS中电网后续电流较小，所以也不会被熔断。
这使它广泛地应用于具有较小的电流值及较小的输入端保险丝的设备中。
FLT-PLUS由角型火花隙和撞击板组成，在壳体中装有灭弧金属片。
这些金属片将在放电过程后产生的电弧分成许多极小的分电弧，由此产生的燃烧电
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