弱电防雷系统设计方案.docx

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弱电防雷系统设计方案

弱电防雷系统设计方案

第一章、需求概述

昆明地区属滇中强雷暴地区，年平均雷暴日数62.8天，地处昆明西郊（处在昆明东西两条雷暴带的东雷暴带上），周围高大建筑物很少，极易被直击雷击中建筑物造成雷击损坏或因远点、近点雷击产生的感应雷沿低压配电线路和信号线路侵入建筑物，造成设备损坏。

第四教学楼和图书馆大楼是现代化综合性技术大楼，内部设备繁杂且精密。

电力与信息线路布置点多面广。

kkkkk小区分为A区、B区，由一台变压器供电；

整个校区的网络结构：

A区、B区有两个机房，分别有一台Cisco6100系列光纤交换机作为核心，使用光纤与两个校区内的汇聚交换机相连，所有机房设备和汇聚交换机都由两台16KVAUPS供电；

B区第四教学楼一楼为校区核心机房，面积50m2；

机房设备：

Cisco核心交换机1台、路由器1台、服务器10台；

A区图书馆三楼为网络机房，面积85m2；

网络机房设备：

Cisco核心交换机1台、路由器1台；

两个机房通过路由拨号上网连接internet；

整个校区有30个汇聚交换机机柜，所在建筑有框架结构也有砖混结构，接地情况都不一样。

第二章、设计原则和依据

一、设计原则和依据

为使本防雷方案符合国标要求，抱着认真、慎重的态度，严格遵循以下设计原则和依据：

1、设计原则

由于雷电防护系统对所保护系统的业务正常运行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：

1．一切为客户着想原则

无论是多大或多小的系统防护工程，都应以一切为用户着想的原则做事，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。

2．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。

kkkkk的信息系统每天都需要进行数据处理,每个时刻都要采集大量的数据,并进行处理,因此,任何时刻的系统故障都有可能给用户带来不可估量的损失,这就要求系统具有高度的可靠性。

提高系统可靠性的方法很多,一般的做法如下:

•采用热插拔功能，故障处理无须停机；

•采用声光报警功能；

3．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。

4．实用性原则

本着一切从用户实际角度出发，配置防雷保护系统不是给用户花钱，而是在保护用户的投资，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。

5．开放性，可扩充、可维护性原则

防雷保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。

这样才能对网络的未来发展提供保证。

因为系统雷电防护设计是一项系统工程，那么从系统论的角度上讲，系统结构越合理，系统的各个部份（要素）之间的有机结合就越合理，相互之间的作用就越协调，从而才能使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。

2、设计依据

◆GB50057－94《建筑物防雷设计规范》

◆GB50174－93《电子计算机房设计规范》

◆GB2887－89《计算机场地安全要求》

◆《电子设备雷击导则》（GB7450-87）

◆YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》

◆GA173－1998《计算机信息系统防雷保安器》

◆GB11032－89《交流无间隙避雷器》

◆IEC1024－1∶1990《建筑防雷》

◆IE1312－1∶1995《雷电电磁脉冲的防护．通则》

第三章、总体设计思想

二、设计思想

本设计方案的指导思想是：

无论雷电电磁脉冲从任何途径入侵，都必须在最短的时间（纳秒级）内，就近、就地的将被保护线路及设备接入等电位系统中，使线路和设备各个端口等电位。

同时释放电路上因雷击而产生大量脉冲能量，以最短的路径泄放到大地，最大限度的降低设备各端口的电位差，从而达到保护线路及设备的目的。

我们通过各项防雷措施，就是要为计算机网络和计算机通信提供一个良好的电磁环境，具体有下列几个方面：

●通过安装在低压配电线路和信号线路上的电涌保护器把能量巨大、来势汹涌的雷电流在纳秒级的时间内泄放入地，保护计算机网络和计算机通信设备；

●吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入电压的保护；

●有效的保护UPS输出，免遭雷电电磁感应高电压的破坏；

●给机房内负载提供一个稳压作用（即机房内部负载的浪涌过电压和误操作过电压，小于等于VDC430V±10％之内）；

●当反击雷电来临时，不会使线电位升高；

●保护UPS内置CMOS和CPU单元；

●保证整个计算机网络信息系统的核心部分的安全运行。

三、设计概要

现代意义的防雷，其工作重点已经从以建筑物为重点保护对象，发展到以电子信息系统为核心的保护，强调综合治理、整体防御、分级泄流、层层设防的思路，把防雷看成一个系统工程（如下图所示）。

具体来讲，对于任何一个系统的防雷工程而言，只有全面、正确、有效地实施上图所示各项环节，才能构成完整的防雷体系。

防雷有如防洪，“千里之堤，溃于蚁穴”，对于任何一个环节的忽略，或者对于任何一条可能形成雷害途径防护的疏漏，都会形成安全隐患。

为此，国内外专家学者进行了大量的实验和研究，IEC（国际电工委员会）、ITU（国际电信联盟）等组织都制定了相应的防雷电及电磁脉冲的标准，并将构筑物防雷分为三类（如上图所示）。

根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域，并在不同的防雷区域的界面上进行等电位连接，能直接连接的金属物就直接相连，不能直接连接的如：

电力线路和通信线路等，则必须依据不同的防雷区域的科学划分，采用不同防护等级的防雷设备器件，对后续被保护设备进行有效的保护且必须实施等电位连接。

实践证明，这种分区分级等电位均压连接，并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是最好的解决问题，实现有效防护的方法。

关于防雷区划分的问题，在IEC－1312标准中有详细的论述：

“防雷区是指闪电电磁环境需要限定和控制的区域。

各区以在其交界处的电磁环境有无明显的改变作为划分不同防雷区的特征，具体到我们拟进行的防雷保护设计中就是要根据计算机信息系统所在的建筑物按需要保护的空间划分不同的防雷区域，以确定各防雷区空间的雷电电磁脉冲（LEMP）的强度，来确定不同防雷区所应采取的具体防护措施和防护手段。

在计算机信息系统所在的建筑物一般是这样划分防雷区的：

（一）LPZ0A区：

本区内的各类物体都可能遭到直接雷击，因此各物体都可能导走全部电流，本区内的电磁场没有衰减。

（二）LPZ0B区：

本区内的各类物体很少遭到直接雷击，但本区内电磁场没有衰减。

（三）LPZ1：

本区内的各类物体不可能遭受直接雷击，流经各类导体的电流比LPZ0B区进一步减小。

由于建筑物的屏蔽措施，本区内的电磁场得到了初步的衰减。

（四）

LPZ2：

为进一步减少所导引的电流或电磁场而引入的后续防雷区，应按照需要保护的计算机信息系统所要求的环境选择后续防雷区的要求和条件。

根据防雷分区的概念，我们知道，不同防雷区之间的电磁强度不同，因此首先作好屏蔽措施，在一定程度上可以防止雷电电磁脉冲的侵入，在此基础上，作好穿越防雷区界面上不同线路的防雷保护，是我们系统防雷工作的重点。

机房所在建筑物的外部接闪体承担了50％的雷电电磁脉冲能量，剩下50％的雷电电磁脉冲能量将通过进出建筑物的各种管线（包括微波、卫星接收装置）以感应雷的方式对计算机设备和网络设备造成损坏。

因此，建筑物内部防雷是防雷系统中更加重要的一环。

我国的国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）对雷电电磁脉冲的防护进行了规定：

“在配电盘内，宜在开关的电源侧与外壳之间装设过电压保护器”（第3.5.4条，三）；条文中明确规定“穿过各防雷区界面的金属物和系统，以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做符合下列要求的等电位连接。

”并对等电位连接的方式、保护器的安装及技术指标提出了明确的要求。

信息产业部《移动通信基站防雷防雷与接地设计规范》（YD5068-98）中规定：

“3.1.5……出入基站的所有电力线均应在出口处加装避雷器”，“3.3.3同轴电缆馈线进入机房后与通信设备连接处应安装馈线避雷器”，“3.4.1信号电缆应由地下进出移动通信基站处应加装相应的信号避雷器”；

公安部颁发的《计算机信息系统防雷保安器》（GA173-1998）中规定：

“计算机信息系统加装有效可靠的防雷保安器，是国际上通用的最有效的防护措施”等。

综上所述，我们可以借用IEC/TC-81的技术定义将系统防雷工作总结为：

DBSE技术—即分流（Dividing）、均压（Bonding）、屏蔽（Shielding）、接地（Earthing）四项技术加之有效的防护设备的综合，如果从设计阶段开始体现这种综合系统的防护设计原则必将起到事半功倍的理想防护效果。

第四章、实施方案

防雷是一项系统工程，从电源部分、信号部分、接地屏蔽等分成不同的分项工作。

实施防雷工程主要就是要保证机房和汇聚交换机设备安全运行，保证计算机网络的传输质量。

我们将通过以下三方面来实施防雷工程：

1、电源系统；

2、信号传输系统；

3、均压等电位系统。

四、电源系统防雷

电源系统的防雷及过电压保护是机房和汇聚交换机设备的防护重点。

我们将在进入机房和汇聚交换机设备所处建筑的低压配电线路进行层层设防、逐级把雷电流泄放入地，达到保护设备的目的。

1、保护范围

kkkkk机房和汇聚交换机设备低压配电系统的防雷保护范围是：

1）第四教学楼、图书馆总配电第一级防雷保护；

2）两个机房楼层配电柜第二级防雷保护；

3）两个机房16KVAUPS输入端防雷保护；

4）核心机房服务器、核心交换机、路由器第三级防雷保护；

5）网络机房核心交换机、路由器第三级防雷保护；

6）30个汇聚交换机设备第三级防雷保护；

2、保护措施

1）

第四教学楼、图书馆总配电柜输出端的空开输出端，在相线和地线、相线和零线之间并联6只PHOENIXFLT35CTRL-1.5/I放电间隙型雷击电涌保护器，在零线和地线之间并联1只PHOENIXFLT50N/PECTRL-1.5放电间隙型雷击电涌保护器组成第一级间隙放电回路。

目的是抵御脉宽10/350μS波形，单相35KA的雷害冲击，残压为1.5KV,（在相线和零线、相线和零线间的FLT35CTRL-1.5/I放电间隙型雷击电涌保护器前端加装1个100A的断路器，目的是防止保护器失效或误操作时相线对零线形成的短路。

）FLT35CTRL-1.5/I共计12只，FLT50N/PECTRL-1.5共计2只。

2）两个机房楼层配电柜空开的输出端、两个机房16KVAUPS输入端；

A、两个机房楼层配电柜空开的输出端：

在相线和地线之间并联3只PHOENIXVAL-MS230ST过电压电涌保护器，在零线和地线之间并联1只PHOENIXF-MS12/FM放电间隙型雷击电涌保护器组成第二级防雷保护。

目的是抵御脉宽8/20μS波形，单相20KA的感应雷冲击，残压为1KV。

（在相线和零线间的VAL-MS230ST过电压电涌保护器前端加装1个100A的断路器，目的是防止保护器失效或误操作时相线对零线形成的短路。

）VAL-MS230ST共计6只，F-MS12/FM共计2只。

B、两个机房16KVAUPS输入端：

在相线和地线之间并联3只PHOENIXVAL-MS230ST过电压电涌保护器。

目的是抵御脉宽8/20μS波形，单相20KA的感应雷冲击，残压为1KV。

（在相线和零线间的VAL-MS230ST过电压电涌保护器前端加装1个100A的断路器，目的是防止保护器失效或误操作时相线对零线形成的短路。

）VAL-MS230ST共计6只。

3）

第三级设计在核心机房服务器、核心交换机、路由器设备配电输入端，网络机房核心交换机、路由器设备输入端，30个汇聚交换机设备输入端。

A、核心机房服务器、核心交换机、路由器设备配电输入端：

在每台设备火线、零线和地线之间串连1只PHOENIXPE2-PE/S-230ST箝压型电涌保护器。

第三级电涌保护器属终端设备保护，主要作用在于把感应雷电流的电压箝制在设备允许的电压幅值内，真正做到对设备的精细保护。

PE2-PE/S-230ST共计12套。

网络机房核心交换机、路由器设备输入端，30个汇聚交换机设备输入端的第三级电源防雷保护措施与10层计算机机房开发网、对外网小型机、服务器、交换机、路由器设备配电输入端所采取的措施相同。

VAL-MS230ST共计1套，PE2-PE/S-230ST共计32套。

五、信号系统防雷

1、保护范围

两个机房信号线路防雷保护范围是：

1）两台路由器信号防雷保护；

2、保护措施

1）设计在机房路由器信号输入端，在路由器拨号电话线进入路由器端口串连PHOENIXD-FM-A/RJ45-BB信号电涌保护器。

D-FM-A/RJ45-BB共计2只。

六、均压等电位系统

1、计算机网络系统接地应采取共同地网，单点接地方式。

减少建筑物内其他设备与计算机信息系统设备间危险的电位差，可减少建筑物内部的磁场干扰。

2、系统的保护地与工作地宜分别单独引至共同地网。

3、系统机房内应铺设等电位连接带，将机柜，电子设备的外壳和机架等均以最短距离就近连接到等电位连接带。

连接基本方法应采用网状。

4、30个汇聚交换机机柜所在建筑如果是框架结构，就近打开柱子，引出接地点，作为机柜和电涌保护器的接地；如果建筑为砖混结构，则必须制作人工接地体，把接地线引到机柜处作为机柜和电涌保护器的接地。

在第四教学楼核心机房和图书馆网络机房静电地板下，采用30×3的铜排（横截面积大于50mm2），制作成3M×3M的网格，并把机房内电涌保护器的接地、静电地板龙骨架、机柜外壳以共地不共线的方式连接到均压等电位网上，等电位网采用30×3的铜排（横截面积大于50mm2）单点与大楼总配电接地母排连接。

均压等电位网制作图

第五章、产品选型及主要技术指标

七、产品选型

●电源防雷系统：

按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）的要求，总电源的配电系统（即变压器低压侧）必须安装能够抵御直接雷击（10/350uS）防雷过电压保护器，并且实施三级保护，防护雷电流：

三相五线每线各吸收25KA（包括：

相线与零线、零线与地线之间的雷电）。

单相三线每线各吸收20KA（包括：

火线与地线、零线与地线之间的雷电防护）

重要负载实行第三级感应雷电（8/20uS）保护，使用保护雷电电流6.5KA的防雷器。

●信号系统：

做为雷击的主通道，应在馈线电缆进入时，在允许插入损耗条件下，进行安装防雷器件，但是，不允许在正常工作时，信号衰减50%db。

根据国标《建筑物防雷设计规范》（50057-94-2000年版）、以及GB50174－93《电子计算机房设计规范》，并参考了IEC的相关标准，并充分考虑到第四教学楼和图书馆大楼计算机网络中心机房的安全性和重要性，本方案中的所采用的过电压保护产品和信号保护产品是由世界知名防雷器生产商德国菲尼克斯公司精工设计制造的电源及通信信号的过电压保护器（SPD），其产品符合VDE、IEC及GB相关标准，并通过国内邮电、铁道、电力、公安部等有关权威检测机构检测认证。

德国菲尼克斯是德国知名的防雷产品生产厂商，产品在设计上都秉承了严谨的态度，制造工艺的高标准。

并在欧洲率先通过ISO9001的国际认证和欧共体的相关认证，属于国际上技术较领先的防雷产品。

该产品具有以下优点：

1、10/350us脉冲冲击下测试各项技术指标；

2、阀片性能稳定，可经受2万次以下雷电冲击；

3、第一、第二级电涌保护器间无需解耦；

4、放电间隙采用高分子材料，无老化、无氧化、强度高；

5、外壳采用阻燃材料；

6、在零线和地线之间有保护措施，确保人身安全。

八、产品技术指标

根据kkkkk大楼防雷的需求，电源系统、信号系统所选的防雷产品型号及相关参数见下表：

下列产品为此次设计方案中使用的电涌保护器：

D-FM-A/RJ45-BB

上图为信号防雷保护器

FLT-35CTRL-0.9/I（第一级）FLT50N/PECTRL-1.5（第一级）

VAL-MS230ST（第二级）F-MS12/FM（第二级）PE2-PE/S-230ACST（第三级）

上图为电源防雷保护器

（二三级电源电涌保护器均为模块分体式）

第六章、

验收标准

一、引用标准

GB50057-1994（2000年版）《建筑物防雷设计规范》

GB50174-1993《电子计算机房设计规范》

IEC61024-1:

1990《建筑物防雷第一部分通则》

IEC61312-1:

1995《雷电电磁脉冲的防护第一部分通则》

IEC/TS61312-2:

《雷电电磁脉冲的防护第一部分通则》（建筑物的屏蔽、内部等电位连接和接地）

二、系统验收

1）等电位防护

根据GB50057-1994（2000年版）《建筑物防雷设计规范》第6.3.4条：

所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的界面处做等电位连接。

当外来导电物、电力线、通信线在不同地点进入建筑物时，宜设若干等电位连接带，并应将其就近连到环形接地体、内部环形导体或此类钢筋上，它们在电气上是贯通的并连通到接地体，含基础接地体。

2）线路防护

进入建筑物的所有线路必须安装电涌保护器，低压配电线路应设计三级保护，信号传输线路在入口处必须设计信号保护。

3）技术参数

SPD1：

选用I级分类试验冲击电流Iimp通过幅值电流不小于35KA（10/350μs），残压小于4KV；

SPD2：

选用标称放电电流不小于15KA（8/20μs），残压小于1.5KV；

SPD3：

选用标称放电电流不小于3.5KA（8/20μs），残压小于1.2KV；

信号电涌保护器满足网络传输速率，插入耗损小于1.0dB。

2、接地电阻

实测接地电阻不得大于2欧。

3、产品验收

所有产品必须具有国务院相关部级质检机构出具的检验报告。

第七章、售后服务

1．我公司向用户提供保修服务，德国菲尼克斯产品质保期为壹年，质保期自工程验收报告签字之日起生效，质保期内防雷产品如发生问题（人为因素和不可抗力因素除外），我公司无偿进行维修或更换。

2．在质保期外，我公司为用户提供有偿服务，产品及支持维护费按成本价计算。

3．本工程所使用的防雷器件达到国标有关防雷产品的质量要求，在满足使用环境和条件、按规定使用操作规范运行情况下发生故障或器件损坏；或由于防雷线路设计不合理或防雷设备产品质量不良等原因导致设备遭雷击而引起的设备损坏；并造成人员伤亡等情况时，将按国家有关法律规定及产品制造商与保险公司签订的保单综合考虑后，经双方协商，进行赔偿。

（由于用户方未经我公司许可而擅自更改防雷保护系统设备造成的损失和不可抗拒的自然因素不在此保修范围之内）

4．服务的响应时间：

在接到用户的运维通知后，将以最快的速度进行响应，根据用户的位置、距离及用户的运维要求制定维修方案，在无自然及人为等不可抗力因素影响下，本地区和现场服务响应时限为1天。

第八章、防雷工程经费概算

弱电防雷系统施工组织计划

第一章、概述

为了有效地组织和管理qqqqkkkkk防雷工程的施工，本着对工程项目及对甲方负责的原则，确保工程施工质量达标、工程进度按期完成，使整个系统的性能指标达到规范要求，我们根据qqqqkkkkk防雷工程技术方案现场的具体情况，编制项目工程施工组织设计。

kkkkk防雷工程，包括30个接地点、2个机房均压网、机房设备及30台交换机的电源三级防护。

建筑结构形式有框架结构、也有砖混结构。

系统综合度高，技术要求较完善，施工涉及的配合面较多，必须建立一套严谨规范的施工管理模式，包括施工组织管理，施工工艺管理等诸多方面的管理。

我公司采取的是项目管理委员会督导下的项目经理负责制，鉴于本工程工期紧、质量要求高，公司下设项目经理部。

同时组织一个富有经验、高效管理、作风过硬的工程项目管理团队，对工程项目实施规范管理。

第二章、施工布署

针对qqqqkkkkk防雷工程的特点，本着规范的施工管理，合理的施工流程，先进的施工方法，完善的组织机构建设和技术保证措施以及完善的劳务、物资、后勤供应保证的原则，作以下布署：

一、施工组织机构

4、工程领导小组

组长：

aaaa

副组长：

aaa

组员：

aaaa

aaa

aaaaa

5、施工技术人员（aaaaa人）

aaaa（工程师、持有防雷施工上岗证）

aaaa（工程师、持有防雷施工上岗证）

aaaa（工程师、持有防雷施工上岗证）

aaaa（工程师、持有防雷施工上岗证）

aaaa（防雷工程师）

aaaa（防雷工程师）

aaaa（防雷工程师）

aaaa（防雷工程师）

二、项目流程

施工进度及保证措施

一、工程进度目标

根据qqqqkkkkk建设施工的实际情况，我公司设立的工期目标是：

从签定施工合同后接到甲方可进场通知之日起30日内完成防雷系统接地、机房均压网和电源第一、二级设备安装工作，电源第三级设备的安装将根据整体工程的进度来安排。

二、工程进度保证措施

qqqqkkkkk防雷系统较完善，工作量大，同时防雷工程涉及到项目土建结构、强电、装修等各方面的配合，由于工程的复杂性，要保证大楼防雷工程能在承诺的工期内按时完工，对工程进度的管理和控制就非常重要。

为此，我公司将从宏观和具体两方面采取措施，以保证工程的如期完工。

1．宏观措施：

我公司在对大楼防雷工程的进度控制管理中，将紧紧围绕“规划、控制、沟通、协调、组织、安排”六大主题进行工作。

•确定施工项目进度控制目标，编制施工进度计划横道图。

•在工程施工进场前，我公司提前作好各种准备工作，包括：

施工图设计、工程进度控制计划、材料控制计划、质量安全控制计划等管理文件，在现场施工中严格按此管理、控制和安排工作；

•与甲方、工程监理公司、装修施工等各方面就工程施工管理实施紧密联系、沟通、协调，共同促进工程施工的进行。

2．施工进度计划横道图：

见第八章—防雷工程施工进度计划表。

第三章、施工配合计划

一、接地配合

接地施工将与总包方电缆沟施工配合同步，在电缆沟开挖至楼幢附近时，我公司进行接地开挖，埋设模块，并与电缆布线施工方同步穿配接地母线，避免重复开挖。

二、均压网配合

机房吊顶中大型金属构件、金属门窗等防雷接地，应在机房墙面装修前进行。

地面均压网施工应在抗静电地板铺设前进行。

抗静电地板支架、龙骨应连接在均压网上。

第四章、施工质量目标及保证措施

一、工程质量目标

工程的质量是工程成功的一个重要标准，因此确定一个明确的工程质量目标将十分有利于工程的进行与开展。

在今后的工程施工中具有指导性的意义。

针对qqqqkkkkk防雷工程，我们提出的质量目标是“验收一次合格，安装完成后经省内权威专业检测机构检测合格外，本工程争创优质工程”。

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