建筑智能化各系统综合防雷解决方案.docx

1、建筑智能化各系统综合防雷解决方案宁国市人民法院综合办公大楼智能化系统综合防雷解决方案上海益邦网络通讯工程有限公司2011-6-25目 录第一章雷电概述 3第二章雷电侵入设备途径 3第三章综合防雷理论 5第四章设计范围和分工 7第五章设计方案 71工程概况 72设计依据 73设计内容 83.1雷电防护等级 83.2等电位连接及共用接地系统 83.3安装电涌保护器 93.3.1电源系统防护 93.3.2计算机网络系统防护 11部分产品介绍： 12第六章防雷施工验收及维护管理 12第七章售后服务 13第一章雷电概述雷电灾害古已有之，它给人类带来了许多惨痛的教训。21世纪的今天，科学技术迅猛发展，日新

2、月异。一幢幢智能化建筑在世界各地拔地而起，城市商业楼宇智能化建设势不可挡。计算机网络系统、建筑设备监控系统、火灾自动报警与消防联动控制系统、音响会议系统、安全防范系统、智能识别管理系统、有线电视系统等智能化系统的安装使用极大地方便了我们的生活，提高了工作效率。我们享受着科学技术带来新感觉的同时，也品尝了许多早已遗忘的烦恼，雷电这些已被我们所克服的困难，尤其是雷电感应及雷电波侵入开始“照顾”这些“娇嫩”的设备。因雷电导致的系统瘫痪以及设备损坏比比皆是，造成不计其数的人力和物力损失。雷电灾害和防雷又成为社会各界关注的焦点。雷电还是和二百多年前相同，并未发生任何的变异，只不过它的某些物理效应在新技术

3、产品上发生作用，自富兰克林发明避雷针以来，科学技术有了突飞猛进的进步，但防雷技术却始终停滞不前，避雷针只能用于保护建筑物本体，防范直击雷对建筑物的破坏，但避雷针对于雷电感应和通过其它线路进入建筑物的雷电波侵入是无能为力的。雷电科学的发展需要和社会文明的进步相适应，必须用新的视角去关注雷电这一自然现象。雷电流的时间虽然短暂，但它有巨大的破坏性，现阶段通过人力主动化解雷电的危害是不现实的，我们只能通过努力将雷电的能量给予阻挡并将它泄放入大地，以避免所带来的灾害。雷击和线路过电压会出现多种有害的效应，基本上会有以下几种表现形式：直接雷击、雷电感应、雷电波侵入和雷电反击（地电位反击）。雷击及过电压的保

4、护是一项系统的工作，需要根据被保护对象的不同特性给予相应、全面的防护。宁国法院智能化系统，室内走线距离较长，线路过多，预计雷暴日28。4d/a，属雷电多发地区，雷击造成损失的风险依然存在。从最新颁布的国标及2007年雷电灾害统计来看：需要对法院智能化系统采取必要的防雷保护措施，以减少电涌电压所带来的直接损失及间接损失。防雷是一项综合的系统工程，必须从接闪、分流、屏蔽、合理布线、均压、等电位及接地上全方位地考虑，否则将认识不清雷击作用的规律，很难做好雷电防护的工作。本方案以宁国法院智能化系统为保护对象，依据国内各个标准，以对从系统外进出的交直流电源线、信号总线、多级联动控制线、通讯网络线、电话线

5、、音频线等入侵的雷电流进行泄放和拦截为手段，并以等电位连接为保证，从而形成一个多层的完整全面的防护体系。第二章雷电侵入设备途径A. 直接雷击：是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（针、带、网、线、）和引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电会透过多种形式及途径破坏电子设备。B. 雷电感应（雷电波侵入）：雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为雷电感应。雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，并在附近的户外传

6、输信号线路、埋地电力线、设备间连接线和电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。雷电感应虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而雷电感应则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生雷击过电压现象并且这种感应高压可以通过电力线、网络线等传输到很远，即雷电波侵入，致使雷害范围扩大。装有避雷针的建筑物，可以避免雷击损坏建筑物，但是雷击通过避雷针的地线从建筑物顶端泻放入大地或者附近发生雷击的时候，会产生很强的电场，

7、建筑物内的所有金属物品均会产生感应电压，这些感应电压的高低随着金属形状、距地线的距离和雷击大小而变（根据IEC 61312标准，当雷击击中建筑物时，即使装有避雷针，直击雷电流的50%通过引下线和接地系统入地，仍然会有大约50%的雷击能量仍会分配到电源系统）一旦您的电源输入线、音频线、数据线或其它电子设备的金属引出、引入线感应到瞬间高压，避雷针就无能为力了。雷电感应破坏的主要对象是电子电气设备。C、球形雷：是一种特殊的雷电现象，简称球雷。一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体，（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为10-20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟

8、，一般是3至5秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。D、雷电电磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度，在它周围出现瞬变电磁场，处在这瞬变电磁场中的导体会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，都会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）是在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4高斯（约20KA/m）。依据GB/T 2887-2000电子计算机场地

9、通用规范现代银行、邮电、电力、证券机房或营业柜台普通应用微机进行货币存取、信息传递与交换，其对磁脉冲承受限度应小于800A/m，故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与电磁屏蔽措施必须充分注意。E雷电反击（地电位反击）：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备的损坏。由此可见，雷电主要是通过供电电源线路、信号总线、多级联动控制线、音频、电话线路及接地系统入侵消防系统。因而消防系统的防雷主要是针对上述几种可能进行雷电防护，并且考虑电

10、磁屏蔽及通过增加各级防雷设施，尽可能地防御和减轻雷电灾害对消防系统造成的损害。第三章综合防雷理论系统防雷是一项综合性工程，主要包括外部防雷和内部防雷两个方面:外部防雷包括：避雷针、避雷带、引下线、接地装置等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。内部防雷是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。主要以空间屏蔽、等电位连接、减少接近耦合、安全距离、过电压保护等措施，通过在需要保护设备的前端安装合适的电涌保护器即过电压保护，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施

11、所感应到的雷电流得以安全泄放入地。图3.1 建筑物电子信息系统综合防雷系统1、等电位连接技术防雷等电位连接，是把建筑物内、附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管及其他金属管道、机器金属物及其他大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的零线、建筑物的接地线统统用电气连接的方法连接起来（焊接或可靠的导电连接），使整座建筑物成为一个良好的等电体，其目的是减小建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差。2、共用接地系统技术在电子信息设备的电路中，输入信息、传输信息、转换能量、放大信号、逻辑运算、输出信号等一系列过程都是通过微电位或微电流快速进行的，且设备之间常通过互联

12、网络进行工作，除需稳定的电源外，尚需一个稳定的基准接地点，又称为信号参考电位。如使用悬浮地不易消除静电，易受电磁场的干扰而使参考电位变动。因此，采用等电位连接和共用接地系统后，使信号接地不形成闭合回路，共模型态的杂讯不易产生，同时可消除静电和电场的干扰，不易受磁场干扰。3、屏蔽保护技术现代数据的传输电路要求保护信号免受近磁场效应的电磁干扰，因此，要求屏蔽层要两端接地，使其与电磁干扰有关的近磁场在屏蔽层上产生电流，然后利用这一屏蔽层电流在传输信号的导线上建立起反向电流，相位差接近180。，以抵消原来在该导线上感应的电磁干扰电流，且对电缆屏蔽层提供静电屏蔽的能力没有任何不利的效应。4、合理布线合理

13、布线是指如何布线才能获得最好的综合效果。消防系统的布线应严格按标准设置，交直流电源线与地线、信号总线、联动控制线、电话等应分开敷设，严禁互相交叉缠绕捆扎在同一线束内。为了保证防雷装置接上时传输信号线不受影响，第一，将这些传输信号线穿于金属管内，以实现可靠的屏蔽；第二，把这些线路的主干线的垂直部分设置在高层建筑物的中心部位且避免靠近用作引下线的柱筋，以尽量缩小被感应的范围；第三，正确处理交直流电源线与地线、信号总线、联动控制线、电话等线路的引入，防止雷电波侵入。5、电涌保护器(SPD)防护技术电子信息设备一般工作电压较低，耐压水平也很低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，应考虑雷电电磁脉冲的防护措施。

14、建立完善的雷电浪涌过电压保护措施是电气工程设计的重要组成部分，在实际工作应根据被保护系统的特点以及在低压电源系统的不同形式选择和安装电涌保护器。第四章设计范围和分工本设计范围包括：宁国法院智能化系统综合防雷设计，包括机房、计算机网络系统的防雷设计、等电位连接、共用接地系统、屏蔽、合理布线的设计。分工:本项目为宁国法院智能化系统综合防雷工程。在进行方案设计之前未进行过详细的现场勘察，此方案属于前期设计。施工过程中由我方提供技术人员现场指导，对地下接地装置等隐蔽项目如在施工过程中发现已损坏或不符合要求的，应及时进行相应变更。第五章设计方案1工程概况 宁国法院是政府的重要部门，其中防雷接地系统显得尤

15、为重要，我公司根据法院实际情况做出一下方案。2设计依据1）建筑物防雷设计规范（GB50057-94（2000版）2）建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）3）电子计算机机房设计规范（GB50174-93）4）民用电气设计规范（JGJ/T16-92）5）通讯局（站）防雷和接地工程设计规范（YD5098-2005）6）低压配电系统的电涌保护器(SPD) 第12部分:选择和使用导则GB/T 18802.12 -20067） 低压电涌保护器 第21部分:电信和信号网络的电涌保护器(SPD)性能要求和试验方法GB/T 18802.21 -20048）防雷与接地安装D501-149）低

16、压配电设计规范GB 50054-9510）雷电电磁脉冲的防护IEC 6131211）计算机信息系统防雷保安器GA173-200212）建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T50311-200013）智能建筑设计规范GB/T 50341-200014）智能建筑物弱电工程设计施工图集GJBT-471 97X700 15）安全防范工程技术规范GB 50348-2004 16）安全防范系统雷电浪涌防护技术要求GA_T 670-2006 17）现场勘察记录及建设单位提供的资料。3设计内容3.1雷电防护等级1、信息系统防雷类别参照GB 50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范中4.3.1

17、建筑物电子信息系统宜按表4.3.1选择雷电防护等级的规定，结合表里的数据把宁国法院消防系统的雷电防护等级划分为C级。2、结论雷击风险评估是个综合、复杂的工程，以大量、繁杂的数据为基础，既包括设计方提供的建筑物原始数据，包括根据建筑物属性以及雷击风险评估方法所确定的有关参数，也包括相当数量的根据现场情况假设的数据，所以对于其中结论性的观点仅为依据标准计算的理论值，供设计参考使用。3.2等电位连接及共用接地系统智能化的核心设备都放置在设备机柜内，属于LPZ2区，做好等电位连接是保证消防系统安全运行的重要措施。按GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范5.2等电位连接与共用接地系统设

18、计的规定，电子信息系统的机房应设等电位连接网络。电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、电涌保护器接地端等均以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。为了防止雷击电压对电子计算机系统设备产出反击，采用共用一组接地体，可以降低雷击时的电位差，接地电阻应小于4欧姆，但不得小于10欧姆，宜利用大楼的钢筋混凝土中的钢筋作为接地线和接地体，综合智能化建筑的接地电阻应小于1欧姆。1）在设备/监控中心静电地板下，设置M/S型等电位连接网络，把室外地网、机房内建筑基础钢筋网等接地装置可靠连接至网络，接地连接线线径不小于35mm2，等电位连接网络采用3

19、0*3mm铜带连接。2）以M/S型等电位连接网络做为等电位基准点，电源地、信号逻辑地、静电地、屏蔽地、SPD接地等所有接地点应统统以最短的距离连接至等电位基准点。连接处必须可靠防腐蚀。3.3安装电涌保护器3.3.1电源系统防护根据IEC 61312雷电电磁脉冲的防护、GB 50174-93电子计算机机房设计规范、GB 50057-94建筑物防雷设计规范、GB 50054-95低压配电设计规范、GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范及YD 5098通讯站防雷和接地工程设计规范中防雷及过电压规范有关防雷分区的划分和各级电源系统雷电及过电压保护要求，针对消防系统的特点，电源系统做三级

20、保护。如果只做单级防雷可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。第一级电源防雷：根据GB 50054-95低压配电设计规范和GB 50174-93电子计算机机房设计规范有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源电涌保护器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。作为系统电源进线端的主级电涌保护器，在雷击多发地带至少应有15KA（10

21、/350us）的通流容量，可将数万甚至数十万伏的雷击过电压限制到数千伏，电涌保护器可并联安装在建筑物的总配电柜内的电源进线处或配电房低压输出端。具体措施：第一级电源防雷：在宁国法院配电房电源总输入端负荷侧并联安装一套开关型电源一级防雷模块ASP Asafe-15/4，用于宁国法院所有设备的电源初级防护。（防雷模块前需串联D63A断路器）选用产品数量：ASP Asafe-25/4 一套。产品主要技术参数：冲击通流容量（10/350s）：25KA/线；限制电压：2000V；响应时间：50ns；无插入损耗。产品技术满足程度：满足电涌保护器 (SPD)国家最新标准 GB 18802.1-2002 低压

22、配电系统的电涌保护器 (SPD) 第1部份:性能要求和试验方法，等同IEC 61643低压配电系统的电涌保护器（SPD）标准。产品参数优于标准要求并通过国家权威检测机构检测，符合使用需求。第二级电源防雷：分配电柜的电源电涌保护器，对通过电源初级电涌保护器的雷电能量进一步泄放，可将几千伏的过电压进一步限制到1点几千伏，雷电多发地带需要具有40KA的通流容量，电涌保护器可并联安装在分配电柜处。具体措施：在楼层配电箱/设备/监控中心电源配电箱总电源负荷侧关联安装一套ASP AM1-80/3+NPE，用于监控中心所有设备电源第二级防雷保护。（防雷模块前需串联D63A断路器）产品主要技术参数：AM1-8

23、0最大通流容量（8/20s）：80KA/线；限制电压：2500V；泄漏电流：10uA；响应时间：25ns；无插入损耗； 产品技术满足程度：满足电涌保护器 (SPD)国家最新标准 GB 18802.1-2002 低压配电系统的电涌保护器 (SPD) 第1部份:性能要求和试验方法，等同IEC 61643低压配电系统的电涌保护器（SPD）标准。产品参数优于标准要求并通过国家权威检测机构检测，符合使用需求。第三级防雷系统：第三级防雷即用电设备的末级防雷，这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，

24、若不做第三级的防雷，由经过二级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。作为第三级的电涌保护器，要求可耐受10kV的冲击电压。单相的用电设备，可以选用模块式电源电涌保护器并联安装在机房UPS电源进线端或采用插座式电涌保护器串联在设备前端作为第三级电源电涌保护器，其目的是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常天天发生的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用，可以延长设备的正常使用寿命，减少运行维护成本。具体措施：在机柜开关电源前各并联安装一套AM3-20/1+NPE单相限压型电源防雷模块，用于机柜内设备的电源末级保

25、护。（三个开关电源各一套，防雷模块前需串联D16A断路器）在开关电源输出端，三条DC24V电源总线上各并联安装一套AM-24DC/2单相限压型直流电源防雷模块，用于机柜内开关电源的保护。（防雷模块前需串联D5A断路器）在智能化终端设备前串联安装A6-42-0NS防雷插座，用于智能化终端设备的电源末级保护。产品主要技术参数：AM3-20/2、AM-24DC/2标称通流容量（1.2/50s）：10kA/线；限制电压：1000V/120V；泄漏电流：10uA；响应时间：25ns；无插入损耗。产品技术满足程度：满足电涌保护器 (SPD)国家最新标准 GB 18802.1-2002 低压配电系统的电涌保

26、护器 (SPD) 第1部份:性能要求和试验方法，等同IEC 61643低压配电系统的电涌保护器（SPD）标准。产品参数优于标准要求并通过国家权威检测机构检测，符合甲方需求。3.3.2计算机网络系统防护根据GB 50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范第五章：防雷设计；GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及YD/T 5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范第五部分：SPD 的选择；第5.3条：信号线用SPD；第5.5条：计算机、控制终端、监控系统的网络数据

27、线用SPD的要求，参照IEC 61643-3 低压系统的电涌保排器 第3部分在电信系统中SPD的应用和IEC 61644-1 1997通信系统用SPD标准要求，对于通信线路的防护，需对设备进线缆线使用8/20s波形、通流容量3KA的信号电涌保护器将数千伏的线路感应雷击过电压限制到设备允许值。实施方法在以太网络服务器通讯线路由器前及网控器的PSTN外线接入网网线上各安装壹套RJ45-E100/4S 计算机网络通信线电涌保护器，用于服务器网络通信线路的防雷保护。在网络交换机通讯系统进线端分别安装壹套XP19P-24E 计算机网络通信线电涌保护器，用于各设备网卡及通信线路的防雷保护。对电话接入的帧中

28、继线路采用壹套RJ45-TELE/4S 电话通信线电涌保护器，用于帧中继通信线路的防雷保护。网络间传输使用的光纤无须进行防护，但是光缆的金属加强筋需要做接地。部分产品介绍：KBT-380C/20性能简介：依据IEC电源防雷器标准和GB标准设计。采用多层密封式间隙技术和特殊的材料工艺，杜绝了灭弧火花的外泄，无续流，无漏电流（或极小），使用寿命长，工作稳定。适用于三相配电系统入户端电源第一级防雷，此级防雷器并联于线路中，对后接设备的功率无限制。35mm导轨安装，维护极为方便，额定电压220V，最大持续运行电压320V，10/350s冲击电流215kA，8/20s最大通流容量140kA，限制电压20

29、00V。KBT-380C/40性能简介：依据IEC电涌保护器的标准设计，适用于广播系统和背景音乐系统的防雷保护。产品的接口形式为标准螺丝固定卡接式接口,可保护一对线路,标准模块化35mm导轨安装方式。维护极为方便，反应速度皮秒级，可充分保护采用最新半导体器件的设备。额定电压120V,最大持续运行电压150V, 额定负载电流10A，标称放电电流5kA,最大放电电流10kA,限制电压200V,插入损耗0.2dB。KBT-380B/60性能简介：AM系列低压配电系统电涌保护器，依据IEC标准设计，具有失效检测指示，可带遥信报警接口，标准模块化安装，可插拔更换防雷模块，零地保护模式，具备大的雷电流泄放

30、能力，适用于三相配电系统的电源第一级防雷，此级防雷器并联于线路中，对后接设备的功率无限制。35毫米标准导轨安装，维护极为方便，额定电压220V，最大持续运行电压385V，标称放电电流40kA，最大放电电流80kA，限制电压2500V，NPE模块具有很高的雷电流泄放能力，标称放电电流80kA，限制电压1500V。第六章防雷施工验收及维护管理施工及验收：1、 电涌保护器安装应参照相应的电气装置安装工程施工及验收规范；2、 建设单位在防雷接地改造施工过程中，必须由专业持证电工进行安装，应加强管理，配备专人负责，随工验收；3、 施工前应对设备、材料进行检验，进行各项技术性能的测试，合格后方可通电使用。

31、4、 施工中应注意施工安全，确保原有设备的正常运行，如需停电操作及中断通信，应与局方协商好相关事宜，方可施工操作。5、 电涌保护器连接导线的线径应符合规范所列要求，并且宜短、直；6、 电涌保护器接线应牢固、可靠，恶劣条件下应采取防腐处理，如涂玻璃胶；7、 电涌保护器接地端的冲击接地电阻宜小于10。8、 防雷施工结束后，应由建设单位、设计、施工、工程监理单位的代表进行验收。9、 防雷施工项目竣工，应由施工单位提供全套技术资料，如竣工图纸、工程记录等。维护管理：1、 防雷装置安装后应定期维护，周期性维护周期应为一年，每年在雷雨季节到来之前应进行一次包括内部检测与外部检测的全面检测。并在每次雷击之后进行日常性维护。2、 外部检测应注意电气连续性，特别是断接卡或接地测试点处。接闪器、引下线腐蚀情况 机械损伤情况等。并及时修复或更换。3、 内部检测包括电涌保护器是否正常，有无接触不良、有无漏电流放大，有无发热、绝缘是否良好等，出现故障应及时排除，并作记录。4、 防雷装置，应由熟悉雷电防护技术的专职或兼职人员负责管理。5、 防雷装置投入使用后，应建立管理制度。对防雷装置的设计、安装、隐蔽工程图纸资料、年检测试记录等，均应及时归档，妥善保管。6、 当发生雷击事故后，应及时调查分析原因和雷害损失，提出改进防护措施。第七章售后服务防雷设施服务承诺书1. 上海益邦网络