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第一章 概 述 随着计算机技术Computer、控制技术Control、通讯技术Communication、显示技术CRT的发展和广泛应用，各系统集数据采集、信息传送于一体的网络形成，随之引入了大量设备。由于这些设备大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元，其对瞬间过电压的承受能力大幅降低，将成为受雷电损害的主要设备。所以对于雷雨多发地区各系统采取有效的保护措施是非常必要的，明析瞬间过电压产生途径和危害是正确采取防护措施的前提。据美国通用研究公司提供磁场脉冲超过0.07高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲超过2.4高斯就可以引起集成电路永久性损坏。那么如何设置防雷措施和接地、有效抑制雷击过电压及电磁干扰是一个全新的课题，也是大多数技术人员迫切需要解决的问题，因为它是保障网络畅通，设备运行完好及人身安全的重要技术手段和环节，是众多信技术产人员在网络维护及财管理工作的重要组成部分。 本方案制定的目的是考虑实际环境因素和用户实际需要而做出一套比较完整而易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案，从而达到网络设备和电子设备安全地运行。 第二章 雷电破坏途径 2-1：直击雷 一般防直击雷是通过外部避雷装置即：接闪器(避雷针、避雷带、避雷网、避雷线)、引下线、接地装置构成完整的电气通路，将雷电流泄入大地。 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，但雷电仍然会透过多种形式及途径破坏电子设备。 2-2：雷电波侵入 系统电源线、信号传输或进入设备的金属管线遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。 2-3：雷电感应 当雷击中避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。处在电磁场中的设备和传输线路会感应出较大的电动势。这种现象叫电磁感应。 当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云相反的电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kv，信号线路上可40－60kv。这种现象叫静电感应。研究表明：静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。 电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫二次雷击。它对设备的损害没有直击雷来的猛然，但它要比直击雷发生的机率大得多，按原邮电部的统计感应雷造成的雷击事故约占雷击事故总和的80%。 第三章 防雷措施 3-1：内部防雷 内部防雷即为感应雷防护，其分为屏蔽，接地，等电位连接，及安装SPD(浪涌保护器)。 3-2-1：屏蔽 空间屏蔽： 无论是网络，还是通讯机房等，其所有建筑均基本为框架式建筑，故建筑本身的梁与柱构成了大型格栅屏蔽，对建筑以外雷电产生的电磁脉冲有着很好的空间屏蔽，即将空间磁场作了一次大的衰减，从而将系统设备保护在LPZ1区的范围内。 线路屏蔽： 为了避免线路上发生耦合现象，及线路之间产生互感电流，建议弱电各系统布线均采用金属屏蔽线槽架设，并将线槽金属两端做接地处理，金属线槽接头处需做跨接处理。 另外，所有电源线路与信号线路应分线槽布线，且之间间距应大于30cm。如果线路上安装防雷器，要求其地线应单独走线，与其它线路间距大于30cm，而且地线应尽量避免走直角。 设备屏蔽： 所有系统重要设备，应考虑设备屏蔽。最好将重要电子设备放置在机柜内，且机柜外壳应做接地处理。 3-2-2：接地 针对各项系统的电子设备，应做好接地系统。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94中第6.3.3条要求，机房接地应符合本规范其它章的规定外，尚应符合下列规定。一、每幢建筑应采用共用接地系统。二、当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时，宜将其接地装置互相连接。 接地方式：联合接地(三套法接地方式)，应取系统最小接地电阻值。各系统接地电阻应满足下列要求： 功率接地(接零及N热地)： RN≤4Ω (电力供电系统要求) 系统安全保护接地： RPE≤4Ω (人员安全性要求) 直流(逻辑)工作接地(冷地)： RDC≤1Ω (设备零电位参考大地) 建筑物(钢筋)接地： RJ≤10Ω (建筑防雷要求) 屏蔽接地： RP≤4Ω (电磁屏蔽要求) 通讯抗干扰地： RG≤1Ω (抗EMI干扰要求) 防雷接地 RF≤10Ω (雷电接闪后泄流要求) 3-2-3：均压等电位连接 按照根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94中第6.3.4条要求，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要求的等腰三角形电位连接。对机房所有金属设备外壳需做等电位连接，并在静电地板下做均压环设施，让设备地就近接地，避免机房内因建筑物柱筋在泄放雷电流时，引起周围金属物件感应电压不一致，造成设备之间金属放电现象。同时要求均压环与机房柱筋进行连接。这需要根据各系统所在其建筑内的空间决定均压环的大小和平面布置。 3-2-4：设备安全距离 根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94中第6.3.2条要求，设备安放位置应远离建筑物的梁、柱、壁顶等有金属的地方，避免其内钢筋在泄放雷电流时对金属产生较强的磁场，形成电磁脉冲电流，造成设备损坏，各系统电子设备安放位置的安全距离应大于83厘米。 3-2-5：安装SPD(过电压保护装置或浪涌保护器) 根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94中第六章第四节要求，在线路进入不同的防雷分区界面上需做等电位连接，即采用电涌保护器。 第四章 设计依据 依据国际电工委员会IEC标准和中国GB标准与部委颁发的设计规范的要求，大楼和大楼内之计算机房、程控机机房等设备都必须有完整完善之防浪涌保护措施，保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、不间断供电系统，电脑网络、卫星通信设备等装置，均应有SPD防护装置保护。设计依据包括有： (1) 《建筑物防雷设计规范》(2005版) GB50057-94 (2) 《电子计算机机房设计规范》 GB50174-93 (3) 《雷电电磁脉冲的防护》 IEC 6I312 (4) 《过电压保护器》 IEC 61643 (5) 《SPD 通讯网络防雷器》 IEC 61644 (6) 《低压配电设计规范》 GB 50054-95 (7) 《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》 GBJ 64-83 (8) 《电子设备雷击保护导则》 GB 7450-87 (9) 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB 50169-92 (10) 《建筑物防雷》 IEC 61024 (11) 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 GB/T50311-2000 (12) 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2004 第五章 方案设计 5-1：现场查勘及分析
5-1-1：勘察记录 我公司人员于2008年06月在贵公司工人员的陪同下对现场整体进行了勘测，具体情况如下： 5-1-2：项目分析 现场环境的勘测： 贵公司所位于广州市萝岗区，广州市年均雷暴日在90天左右，属于强雷区，极易遭受雷电的侵害和打击，根据现场勘测：贵公司的外部防雷设施现已做得很完善，对建筑物及人员的保护有很大的保证，但保安室的消防主机防雷却是一片空白，对电源及办公的电子设备或机器在雷雨季节中得不到有效的保护，所以做好必要的内部感应雷防护措施势在必行。(平面图如下图所示) 5-2：弱电防雷设计 在雷击发生时，有50％的能量通过完好的外部防雷设施泄放到了大地，另有40％左右的能量通过感应到电源线路上形成浪涌，其他10％左右的能量感应到信号线路、其他金属管道等。所以电源线路上的防护分外重要。 5-2-1：电源系统雷电及过电压防雷保护 根据IEC61312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分区，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来危险，因雷电流过大而导致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，可防范从直击雷到各级过电压的侵袭。 根据防雷评估和电源分级防雷要求，对重要用电设备应充分防护，需加装四级电源防雷器，使通过第一级防雷器后的雷电流的残压限制在(2500－4000V)，通过第二级防雷器的雷电流的残压应限制在(1800－2500V)，通过第三级防雷器的雷电流的残压应限制在(1200－1800V)，通过第四级防雷器保护后，使雷电流的残压进一步限制在用电设备所能承受的安全电压范围内(800－1200V左右)。根据电器设备设计标准，当浪涌电压达到1670V以上时，就会有内部线路绝缘被击穿的可能性，并导致设备的直接损坏。可见如果电源防雷保护不充分，可能会使用通过用电设备的电流残压过高而导致设备的损坏。 5-2-2：电源第一级防雷： 本工程内不考虑。 电源第二级防雷： 具体防雷措施：作为系统电源进线端的主级防雷器，在雷击多发地带至少应有60-100KA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，防雷器可并联安装在建筑物内低压总配电箱双回路电源总开关处电源出线端。采用三相四线制接线方式。 在门卫窒的总配电箱安装一套PPS-C040-3DF4 PPS-C040-3DF4性能简介：依照IEC标准设计。防雷箱配备电源指示、防雷指示、缺相报警、相零反接及接地不良报警指示、雷击计数器、防雷熔断丝等，SPD模块采用ASP一体化MOV模组。防雷箱并联在线路中，适用于三相电源配电系统的防雷，对后接设备的功率无限制。最大持续运行电压320V/385V，8/20μs最大放电电流40kA，限制电压1800V。 小计PPS-C040-3DF4浪涌保护器1套。 第三级电源防雷： 在消防主机前安装A6-420NS电源防雷插座共2个。 5-3：消防主机系统雷电及过电压防雷保护 在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络线、电话通信线路、视频监控线路等都会感应到雷击，将会影响各系统的正常运行，甚至彻底破坏各系统的重要电子设备。对于网络、通信、门禁、监控方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。本方案中对上述各系统设备防护，考虑的防护对象为消防主机的线路过电压防护。 具体措施： Ø 在消防主机柜内每组电源线前串联一套SR-P24V/2S浪涌保护器，设备做等电位连接,作为消防电源系统的雷电防护。共6个。 小计SR-P24V/2S浪涌保护器6套。 SR－P24V/2S性能简介：依据IEC电涌保护器的标准设计，适用于大功率信号或交直流低压电源的防雷保护。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24V,最大持续运行电压30V, 额定负载电流1.5A，标称放电电流5kA,最大放电电流10kA,限制电压42V,插入损耗＜0.2dB。 Ø 在消防主机柜内每组信号线前串联一套SR-E24V/2S浪涌保护器，设备做等电位连接,作为消防电源系统的雷电防护。共2个。 小计SR-E24V/2S浪涌保护器2套。 SR－E24V/2S性能简介：依据IEC电涌保护器的标准设计，适用于通讯专线/遥测信号/遥控信号等设备的防雷保护。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24V,最大持续运行电压30V, 额定负载电流0.5A，标称放电电流5kA, 最大放电电流10kA,限制电压42V,最大传输速率2Mbps,插入损耗＜0.1dB。 Ø 在消防主机柜内每组广播线前串联一套SR-D120V/2S浪涌保护器，设备做等电位连接,作为消防电源系统的雷电防护。共1个。 小计SR-D120V/2S浪涌保护器1套。 SR－D120V/2S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。 5-4：接地处理： 为了让雷电流更快更有效地泄放到大地，各防雷器必须可靠接地，接地电阻要求小于4欧姆。目前专门为单个防雷器做人工接地网难度比较大，而且成本也相对高；能够更好的接地，又不用加大施工难度，可采用驳接防直击雷的地网，我们将根据贵工地的实际情况尽可能地作简易的措施。
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5-1-1：勘察记录 我公司人员于2008年06月在贵公司工人员的陪同下对现场整体进行了勘测，具体情况如下： 5-1-2：项目分析 现场环境的勘测： 贵公司所位于广州市萝岗区，广州市年均雷暴日在90天左右，属于强雷区，极易遭受雷电的侵害和打击，根据现场勘测：贵公司的外部防雷设施现已做得很完善，对建筑物及人员的保护有很大的保证，但保安室的消防主机防雷却是一片空白，对电源及办公的电子设备或机器在雷雨季节中得不到有效的保护，所以做好必要的内部感应雷防护措施势在必行。(平面图如下图所示) 5-2：弱电防雷设计 在雷击发生时，有50％的能量通过完好的外部防雷设施泄放到了大地，另有40％左右的能量通过感应到电源线路上形成浪涌，其他10％左右的能量感应到信号线路、其他金属管道等。所以电源线路上的防护分外重要。 5-2-1：电源系统雷电及过电压防雷保护 根据IEC61312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分区，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来危险，因雷电流过大而导致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，可防范从直击雷到各级过电压的侵袭。 根据防雷评估和电源分级防雷要求，对重要用电设备应充分防护，需加装四级电源防雷器，使通过第一级防雷器后的雷电流的残压限制在(2500－4000V)，通过第二级防雷器的雷电流的残压应限制在(1800－2500V)，通过第三级防雷器的雷电流的残压应限制在(1200－1800V)，通过第四级防雷器保护后，使雷电流的残压进一步限制在用电设备所能承受的安全电压范围内(800－1200V左右)。根据电器设备设计标准，当浪涌电压达到1670V以上时，就会有内部线路绝缘被击穿的可能性，并导致设备的直接损坏。可见如果电源防雷保护不充分，可能会使用通过用电设备的电流残压过高而导致设备的损坏。 5-2-2：电源第一级防雷： 本工程内不考虑。 电源第二级防雷： 具体防雷措施：作为系统电源进线端的主级防雷器，在雷击多发地带至少应有60-100KA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，防雷器可并联安装在建筑物内低压总配电箱双回路电源总开关处电源出线端。采用三相四线制接线方式。 在门卫窒的总配电箱安装一套PPS-C040-3DF4 PPS-C040-3DF4性能简介：依照IEC标准设计。防雷箱配备电源指示、防雷指示、缺相报警、相零反接及接地不良报警指示、雷击计数器、防雷熔断丝等，SPD模块采用ASP一体化MOV模组。防雷箱并联在线路中，适用于三相电源配电系统的防雷，对后接设备的功率无限制。最大持续运行电压320V/385V，8/20μs最大放电电流40kA，限制电压1800V。 小计PPS-C040-3DF4浪涌保护器1套。 第三级电源防雷： 在消防主机前安装A6-420NS电源防雷插座共2个。 5-3：消防主机系统雷电及过电压防雷保护 在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络线、电话通信线路、视频监控线路等都会感应到雷击，将会影响各系统的正常运行，甚至彻底破坏各系统的重要电子设备。对于网络、通信、门禁、监控方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。本方案中对上述各系统设备防护，考虑的防护对象为消防主机的线路过电压防护。 具体措施： Ø 在消防主机柜内每组电源线前串联一套SR-P24V/2S浪涌保护器，设备做等电位连接,作为消防电源系统的雷电防护。共6个。 小计SR-P24V/2S浪涌保护器6套。 SR－P24V/2S性能简介：依据IEC电涌保护器的标准设计，适用于大功率信号或交直流低压电源的防雷保护。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24V,最大持续运行电压30V, 额定负载电流1.5A，标称放电电流5kA,最大放电电流10kA,限制电压42V,插入损耗＜0.2dB。 Ø 在消防主机柜内每组信号线前串联一套SR-E24V/2S浪涌保护器，设备做等电位连接,作为消防电源系统的雷电防护。共2个。 小计SR-E24V/2S浪涌保护器2套。 SR－E24V/2S性能简介：依据IEC电涌保护器的标准设计，适用于通讯专线/遥测信号/遥控信号等设备的防雷保护。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24V,最大持续运行电压30V, 额定负载电流0.5A，标称放电电流5kA, 最大放电电流10kA,限制电压42V,最大传输速率2Mbps,插入损耗＜0.1dB。 Ø 在消防主机柜内每组广播线前串联一套SR-D120V/2S浪涌保护器，设备做等电位连接,作为消防电源系统的雷电防护。共1个。 小计SR-D120V/2S浪涌保护器1套。 SR－D120V/2S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。 5-4：接地处理： 为了让雷电流更快更有效地泄放到大地，各防雷器必须可靠接地，接地电阻要求小于4欧姆。目前专门为单个防雷器做人工接地网难度比较大，而且成本也相对高；能够更好的接地，又不用加大施工难度，可采用驳接防直击雷的地网，我们将根据贵工地的实际情况尽可能地作简易的措施。
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