防雷设计方案

14.10、防雷接地系统4.10.1、系统概述雷电灾害从古到今都时有发生。每年在雷雨季节时我们都可以从电视、报纸上看到，从电台广播中听到雷电对各种设备造成的损坏。随着现代科技的迅猛发展，超大规模集成电路的广泛应用，使计算机和通信网络正以惊人的速度在世界各地发展普及，但雷电常常“光顾”这些“娇嫩”的设备。因雷电而导致各类电子设备的损坏、系统的中断或瘫痪事故，其经济损失是无法用设备本身的价值来计算的。雷电击中建筑物引起的电压情况接地汇流排230V230V地网1Ω100kV接地环引下线建筑物外部防雷系统100kV100kV100kA雷电对弱电系统的损害途径是多方面的。防雷保护是一个比较复杂的问题，对机房防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在弱电系统的设计施工之前，就要考虑到弱电系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地措施。总之，防雷接地保护的设计应综合全面的考虑，才能获得良好的效果。一个欲保护的区域，从EMC（电磁兼容）的观点来看，由外到内可分为几级保护区，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高。一般在土建时基本已考虑进去。也即顶层的钢筋外露环直引到地下。越往里，则危险程度越低。过压主要是沿线窜入的。保护区的界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管道等则经过这些界面。从0级保护区到最内层保护区，必须实行分级保护。对于电源系统，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，从而将过电压降到设备能承受的水平。对于信息系统，则分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别，而精细保护则要2根据电子设备的敏感度来进行选择。从理论上讲，雷电流约有50％是直接流入大地，还有50％将平均流入各电气通道（如电源线、信号线和金属管道等）。我们设计防雷系统，目的在于在最短的时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中。使设备各端口等电位，同时释放电路上因雷击而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地。降低设备各接口端的电位差，从而保护电路上用户的设备。达到防雷目的。4.10.2、防雷措施电源部分防护首先是电源部分的防护。控制室重要的、精密的设备以及UPS的前端都应对地加装避雷器。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备（避雷器）将雷电过电压（脉冲）能量分流后泄入大地，达到保护的空开电源防雷第一级保护图L2进线到下一级开关NL3L1电源第一级避雷器目的。所以，分流（限幅）技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系到机房设备防护的关键。L1L3L2N电源第二级保护器电源防雷第二级保护图开关重要设备信号部分保护：3其次是信号部分的保护。对于弱电系统，分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护则要根据弱电设备的敏感度来进行确定。精细保护通信防雷接地图粗保护通信设备所有信息系统保护：不可忽略的所有信息系统都必需进行保护。进入楼宇的电缆的多芯线端，都得对地加装避雷器，电缆中的无用空线也对应接地，并做好屏蔽接地，其中应注意系统设备的在线电压、传输速率、接口类型等，以确保系统正常的工作。4.10.3、接地处理在控制室中，要求有一个良好的防雷接地系统，因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。由于接地系统不好，雷电的强大电流立即损坏设备或轻者干扰设备的正常运行。在网络端口处，现选用外国公司的精细网络信号防雷器。最大传输频率100MHZ、插入损耗小于3dB。机房防雷接地图接地网.接地銅排.接地端子11RDVD141213RARBVAVBRCVC一般整个建筑物的接地系统有：建筑物接地网（与法拉第网相接）、电源4地（要求地阻小于10欧）、逻辑地（也称信号地）、防雷地等。有的公司要求另设专用独立地，要求地阻小于4欧（根据实际情况可能也会要求小于1欧）。然而，建筑物内接地系统230V接地汇流排230V地网1Ω100kV接地环引下线100kV100kV各地必须独立时，如果相互之间距离达不到规范要求的话，则容易出现地电位反击事故。因此，如果各接地系统之间的距离达不到规范要求时，应尽可能地连接在一起，如实际情况不允许直接连接在一起的话，则可通过地电位均衡器实现等电位连接。为确保系统正常工作，应每年定期用精密地阻仪，检测地阻值。接地装置由接地极及一些附件、辅助材料组成。接地装置的选材和施工主要决定于土质结构，即土壤的地阻率ρ。不同层的土质结构不同，因而地阻率ρ也不同，为了增加接地装置使用效率，应使用长效降阻剂。4.10.4、弱电系统的综合防雷1、终端设备的防雷：在弱电系统中，机房的防雷最为重要，我们从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面着手进行。控制室所在的建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击雷措施应符合GB50057－94中有关直击雷保护的规定。进入机房的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。5剖面A-A50接地端子图70无门正视图757550BCAA控制室内设置一等电位连接母线（或金属板），该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器（避雷器）的接地线以最直接和最短的距离与等电位连接母排进行合理的电气连接。由于有80％雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，一般电源上应设置三级避雷保护。在视频传输线、信号控制线，入侵报警信号线等进入前端设备之前或进入中心控制台之前加装相应的避雷保护器。良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小，过电压值越低。控制中心采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω。2对电磁环境进行宏观分析，确定建筑物内变压器（10KV—220V/380V）的位置并在弱电系统走线时设法避开。并检测建筑物周围是否存在电磁辐射干扰。3、检查供电系统是否干净、是否存在高频分量。4、根据建筑物内强电走向和变电所的布局设置通讯井。5、采用抗干扰性能较好的智能化产品和利用数字技术进行传输的产品。具体措施：当然，消除干扰源为最佳抗干扰措施。如不能则，避开干扰源。在避不开又不得不面对的时候，我们将采取特殊的措施，如采用粗同轴电缆，在有强电干扰的某一段加装镀锌钢管、供电线路或供电电压不正确、功率不够(或某一路供电线路的线径不够，降压过大等)、供电系统的传输线路出现短路、断路、瞬间过压等。特别是因供电错误或瞬间过压导致设备损坏的情况进有发生。6感应雷对设备的影响1、操作瞬间过电压：众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流截流越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时过电压。2、地电位反击：是指雷击大地或接地体，引起地电位上升而波及附近的电子设备，对设备产生反击，损害其对地绝缘。3、直击雷：雷电直接击在露天设备造成损坏；雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。4、雷电波侵入：智能化系统的电源线、信号传输或进入机房的金属管线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。5、雷电感应：当雷击避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。处在电磁场中的弱电系统设备和传输线路会感应出较大的电动势。这现象叫电磁感应。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。电磁感应和静电感应都称为感应雷，又叫二次雷。它对设备的损害没有直击雷来得猛然，但它要比直击雷发生的机率大得多。感应雷的防护措施根据对雷电波的频谱分析，雷电波的绝大部分能量集中在工频附近。因此，雷电波极易和电源线发生耦合。根据统计资料表明70-80%的感应雷和雷电入侵波来自于电力传输线。根据《YD5078-98》的有关规定，对雷电入侵波应分区泄放，直到将感应过电压降到设备可以承受的水平。因此，电源系统的防雷应采取“多重保护、层层设护”的原则，根据设备的重要程度和地理位置进行有重点、有层次的保护。根据客户特殊要求目前电源系统设计为二级防护。针对网络中心UPS电源系统的防护在网络中心办公楼UPS供电线路主配电处各安装一台(共1台)7AM1-80/3-NPE-XL型三相总电源避雷器，作为防雷系统的第一级保护。抑制外部电源传输线引入的感应雷电流。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能，最大放电电流达80KA。在网络中机房主电源开关处安装一台（共1台）V25-B+C/3+NPE型三相分电源避雷器，作为防雷系统的第二级保护。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能,最大放电电流达40KA。在网络中UPS输出端安装一台（共1台）V25-B+C/3+NPE型三相分电源避雷器，作为防雷系统的第三级保护。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能,最大放电电流达20KA。针对网络设备的防护在重要设备如小型机、网络设备安装一台（数量待定）A6-420NS-XL型防雷插排，作为重要设备的精细防护。针对网络设备的防护(可选)在光纤、DDN等外部接入的网络通讯线路处可安装RJ45-E100/4S-XL、RJ45-DDN/4S-XL型网络信号防雷器。针对室外监控设备的防护前端设备：1）前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。当摄像机独立架设时，避雷针最好距摄像机3－4米的距离。如有困难避雷针也可以架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用Φ8的镀锌圆钢。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。2）带控制功能的前端：每个前端配置电源防雷器（交流电源防雷器或直流电源防雷器）、视频防雷器、控制信号防雷器各1套。或者采用三合一防雷器一套。3）不带控制功能的前端：每个配置电源防雷器（交流电源防雷器或直流电8源防雷器）、视频防雷器各1套。监控中心机房：1）在监控中心机房大楼电源总配电柜的进线端，安装通流容量100KA电源防雷器。采用三相线路防雷箱，作为监控中心机房设备电源第一级防护。2）在监控中心机房的220V电源的电源进线端，安装通流容量40KA电源防雷器，采用三相线路或单相线路防雷箱，作为监控中心机房设备电源第二级防护。3）在监控中心机房各终端设备的前端，安装通流容量20KA电源防雷器，作为监控中心机房内各终端设备电源第三级的防雷防护。4）在终端设备的视频线路接入端，安装视频信号防雷器，作为监控中心机房内视频连接端口的防雷保护。5）在终端设备的控制线路接入端，安装控制信号防雷器，作为监控中心机房内控制连接端口的防雷保护。接地系统：根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》要求，计算机等弱电设备的接地系统宜采用联合接地方式，当防雷接地与交流接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定，现用电设备接地电阻要求R≤4Ω，（如不符合要求，需另行整改）。机房的接地应优先考虑采用建筑物的自然接地网（采用大楼地网）。联合接地的优点就是尽可能减少雷击时相互连接设备间的电压差，最大可能地实现等电位。机房的接地装置包括机房内接地汇集环、设备接地线、接地引下线及室外人工接地体。1、接地汇集环（排）采用BV-35mm2裸铜线作为机房设备闭合接地汇集环。以30×3的铜排作为机房内的等电位汇集排与汇集环相连。2、接地线及等电位连接1）采用BV-2.5mm2的铜线作为机房内正常工作不带电的金属外壳（如机房的金属门窗、金属吊顶、防静电地板支撑架、设备外壳等）的接地线。接到接地汇集环上。92）机房内电源电涌保护器的接地线采用BV-16mm2的铜线。接到接地汇集排，长度不宜超过1米，信号电涌保护器的接地线采用BV-4mm2的铜线与接地汇集环相连，长度不