某驻渝部队防雷系统设计方案.docx

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某驻渝部队防雷系统设计方案

某驻渝部队

防雷系统设计方案

第一章设计依据

◆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》

第二章总体设计思想

一、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，就是要为机房监控系统运行及通信提供一个良好的电磁环境，具体有下列几个方面：

●通过安装在营房顶部的避雷针与埋在地下的一块金属板用金属线连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电逐渐中和；

●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，保护监控系统及通信系统设备；

●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；

●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。

二、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。

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。

在监控等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进一步的衰减。

（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，应按照需要保护的监控等信息系统所要求的环境选择后续防雷区的要求和条件。

第三章实施方案

防雷是一项系统工程，从营房整体部分、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，保证网络及视频信号的传输质量。

我们将通过以下三方面来实施防雷工程：

1、整栋楼外围的防雷系统

2、电源系统；

3、信号传输系统；

4、均压等电位系统。

1、外围的防雷系统

大楼的防雷目前均是采用安装避雷针来起到防雷的效果，跟均一、二部队的实际情况，在楼的顶面安装避雷针，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用避雷针的尖端放电，使云层所带的电和地上的电逐渐中和，从而不会引发事故。

目前，二部队营房的顶层如下图所示

1）、保护范围

针保护范围确定方法有两种:

折线圆锥体法和滚球法对于同一结构的避雷针，滚球法比折线圆锥体法核算的保护范围要小，各设计单位均采用折线圆锥法，故本文也按照折线圆锥法来绘制防雷保护图。

单支避雷针保护范围的确定

单支避雷针折线圆锥体法保护范围如图1所示，为一个旋转的圆锥体设避雷针高度为h（m），被保护物体的高度为h（m），在h高度上避雷针的保护范围的半径r由下述公式确定：

两支等高避雷针保护范围的确定

工程上多采用两根或多根避雷针以扩大保护范围两支等高避雷针相距不太远时，由于两针的联合屏蔽作用，使两针中间部分的保护范围比单针时要大，避雷针外侧的保护范围与单根避雷针时相同，保护范围如图2所示两针间保护范围的上部边缘应按通过两针顶点及中间最低点的圆弧确定。

O点的高度

按

=h-

计算，其中D（m）为两针间的距离，系数P与式（2-1）中相同两针间高度为

的水平面上的保护范围的截面最小宽度

=1.5（

-

）。

两支不等高避雷针保护范围的确定

当两支避雷针不等高时，两根避雷针外侧的保护范围仍按单针方法求出两针之间的保护范围可按如下方法（如图3所示）确定：

首先按单针作出高针2号的保护范围，然后由低针1号的顶点作水平线与之交与Q，再设Q为一假想避雷针3号的顶点，其与低针1号等高，按两根等高避雷针的方法，求出1号3号之间的联合保护范围其最低点高度为：

h=hD/7p，式中：

h较低避雷针的高度；D较低避雷针与等效避雷针之间的距离。

因此，根据一、二部队营房的实际情况，我们推荐在营房的顶部安装8个避雷针，以达到预期的防雷的效果。

2）、防雷接地具体细则

防雷接地工程接地体一般采用建筑物钢筋混凝土基础内钢筋连通作为接地装置（即接地体）。

根据目前部队现场情况，目前营房顶部有一圈钢筋避雷网，现需要将避雷网与避雷针相连，并做有效接地。

一、人工重复接地体制作

按设计标高（一般接地体埋设深度距地不小于0.8m），在建筑物四周距墙1m处挖深沟，将50×50×5接地棒，长为2.5m横埋入沟底，然后与40×4镀锌扁铁接牢，刷沥青油防腐，将接地线引出至需要位置上，埋上土夯实。

二、防雷接地干线制作

2.31利用建筑物四周部分柱子上两根主钢筋（如防雷接地图纸上标记）作接地干线。

即分别将柱子上两根主钢筋焊接于基础钢筋网接地体，然后逐层引下线焊接到顶层女儿墙上避雷网接闪器上。

2.2每层楼防雷接地引下线焊接，必须由下而上固定焊接两根主钢筋，为了施工方便，焊好后必须作好红漆标记。

2.3具体引下线焊接工艺，每当固定接地引下线两根主筋接头处，必须采用φ10～φ12园钢，跨接焊接，焊接长度应大于钢筋直径的6倍，必须采用两面焊牢，并及时清除药皮。

2、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

监护一、二部队营房所有监控系统和通信系统的防雷保护范围是：

监护一部队、监护二部队营房及总配电第一级防雷保护；

两个机房配电柜第二级防雷保护；

两个机房16KVAUPS输入端防雷保护；

2）保护措施

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放电间隙型雷击电涌保护器。

目的是抵御单相35KA的雷害冲击，（在相线和零线、相线和零线间的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。

）

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只过电压电涌保护器，在零线和地线之间并联1只放电间隙型雷击电涌保护器组成第二级防雷保护。

目的是抵御单相20KA的感应雷冲击。

（在相线和零线间的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。

）

B、两个机房16KVAUPS输入端：

在相线和地线之间并联3只过电压电涌保护器。

目的是抵御单相20KA的感应雷冲击。

（在相线和零线间的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。

）

第三级设计在机房服务器、交换机等设备配电输入端，视频矩阵、光端机、视频分配器、VV5000硬盘录像机、电视墙等设备配电输入端。

C、机房服务器、交换机等设备配电输入端：

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。

监控系统及通信系统设备输入端，采用第三级电源防雷保护措施。

2、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：

监控视频信号及控制信号、网络通信信号、高频对讲信号。

2）保护措施

1）设计在机房视频信号及控制信号输入端，安装球机信号防雷器；

2）在网络信号输入端接入网络信号防雷器。

2.均压等电位系统

在控制室中，要求有一个良好的防雷接地系统，所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄放进入大地，从而保护设备和人身的安全。

如果接防雷地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。

另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题等都需要通过建立良好的接地系统来解决。

在监护一、二部队监控机房防静电地板下，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。

第四章产品选型及主要技术指标

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）

●信号系统：

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，并充分考虑到监护一、二部队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。

下列产品为此次设计方案中使用的电涌保护器：

FLT-CP-3S-350一级防雷总进线

信号防雷保护器

避雷针

视频监控避雷器

视频监控避雷器

接地铜棒

第五章验收标准

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

所有产品必须具有质检机构出具的检验报告。