貴陽某廣播電視高山發(fā)射臺防雷系統(tǒng)方案[科比特防雷]

1、雙甲級防雷設(shè)計/施工資質(zhì)貴陽某廣播電視高山發(fā)射臺防雷系統(tǒng)改造方案設(shè)計單位：湖南普天科比特防雷技術(shù)有限公司聯(lián)系人：劉云云日期：2012年7月8日目 錄一、現(xiàn)場勘察報告31、現(xiàn)場情況分析32、防雷改造措施5二、設(shè)計方案91、設(shè)計依據(jù)92、具體內(nèi)容92.1、防直擊雷改造措施92.2、接地裝置改造方案102.3、機房電源過壓保護132.4、信號系統(tǒng)防雷保護162.5、機房等電位處理18三、接地裝置施工方法20四、售后服務(wù)措施21五、公司防雷資質(zhì)22六、工程造價預(yù)算24七、工程設(shè)計圖紙24一、現(xiàn)場勘察報告1 現(xiàn)場情況分析評估XX縣位于貴州省南部，是兩省五市縣的交匯點，年雷暴日天數(shù)約為65.3T/a,屬于

2、高雷區(qū)。XX嶺電視調(diào)頻轉(zhuǎn)播臺位于海拔1000米的孤山頂峰，地勢險要，氣候變化快，強對流天氣頻繁，山體含金屬礦藏，極易發(fā)生雷電對地閃擊。轉(zhuǎn)播臺站建于山脊，拾階而上，直至轉(zhuǎn)播臺鐵塔塔基。轉(zhuǎn)播臺配電房、機房、宿舍公用一處建筑，一層為變配電房，二層為宿舍樓，三層為值班播出機房和發(fā)射機房，四層為微波機房。1.1、 直擊雷防護措施現(xiàn)狀評估機房后方山頂有3座發(fā)射鐵塔，極易成為雷擊點，鐵塔接地與機房接地共用一個接地裝置，測的鐵塔接地為6.5。由于接地電阻偏高，鐵塔接閃后，雷擊電流不能快速泄放，會導(dǎo)致在其周圍形成很強的交變電磁場，機房就在鐵塔下面，沒有相應(yīng)的屏蔽措施，強大的電磁場極易穿透建筑物進入機房內(nèi)部，與機

3、房內(nèi)有源線路耦合，形成過電壓，損壞設(shè)備。轉(zhuǎn)播臺建筑物原有避雷帶已年久失修，并且已經(jīng)拆除，原有避雷帶防雷引下線懸空裸露在建筑物兩側(cè)，存在很大的安全隱患，并且轉(zhuǎn)播臺地勢險要，當(dāng)位于鐵塔下方云層對地形成閃電時，極易側(cè)擊機房和宿舍樓，對值班人員的安全構(gòu)成威脅。按照GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范和GB50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范等相關(guān)規(guī)范的要求：第二類建筑物必須采取完善的直擊雷防護措施。因此需要進行避雷帶的改造，滿足直擊雷防護的需要,改造方案詳見設(shè)計方案。1.2 、電源線路感應(yīng)雷防護現(xiàn)狀評估發(fā)射臺用電為市電，總電源為三相交流380v電源，三相五線制，TN-C-S系統(tǒng)。配

4、電房總配電箱分出兩路電源，一路引入水泵房配電箱；一路引入發(fā)射機房配電柜，機房配電柜分出一路電源給發(fā)射機供電，另外一路給播控室供電。高壓線路由山下埋地引入變壓器房，電纜為鎧裝電纜，并且在進變壓器之前線路屏蔽層進行了接地處理，變壓器高壓側(cè)裝有閥型避雷器，高壓線路部分防雷措施非常完善。轉(zhuǎn)播臺低壓電源線路未安裝任何低壓線路防雷器，按照GB50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范要求：低壓線路應(yīng)安裝多級浪涌保護器，防止感應(yīng)雷對電子電氣設(shè)備造成損害。1.3 、機房電子電氣設(shè)備情況電氣設(shè)備：總配電房有配電柜一臺，機房配電柜一臺，水泵房配電箱一個，穩(wěn)壓器3臺，播控室配電箱一個；衛(wèi)星接收設(shè)備：監(jiān)控室內(nèi)

5、有衛(wèi)星接收機4臺，采用銅軸電纜引入信號；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：機房內(nèi)有一臺8口網(wǎng)絡(luò)交換機，信號由光纖引入；信號發(fā)射設(shè)備：機房內(nèi)有發(fā)射機柜4個，每兩個機柜用一路電源。1.4 、轉(zhuǎn)播臺接地裝置分析評估發(fā)射機房與鐵塔共用一處地裝置。經(jīng)測試，機房工頻接地電阻為0.75歐姆，鐵塔工頻接地電阻值為6.5，機房后方鐵塔有一根扁鋼架空引入4樓機房，經(jīng)過機房接地排穿過墻體沿墻壁外側(cè)連接至3樓機房接地點，機房外裸露的引下線上捆扎著由3樓至四樓的電源線路，當(dāng)鐵塔接閃泄放雷電時，沿接地扁鋼傳輸?shù)睦纂娏鳂O易耦合至電源線路傳輸至機房。由于鐵塔為山頂最高的金屬構(gòu)筑物，接閃雷電的概率非常高，當(dāng)接地不好時將成為一個非常危險的引雷裝置，而且

6、由于機房接地點接地電阻值遠遠低于鐵塔的接地電阻值，因此，鐵塔接閃后，會有很大一部分雷擊電流涌入該接地點，造成局部地電位大幅抬升，地網(wǎng)與機房電子電氣設(shè)備之間將形成很大的電位差，危害機房內(nèi)部的電子電氣設(shè)備。變壓器接地和配電房共用一處接地裝置，測得變壓器房接地電阻為79.6，遠遠高于電力系統(tǒng)防雷接地小于4歐姆的要求，由于該接地裝置未與機房接地裝置組成聯(lián)合地網(wǎng)，機房接地電阻值遠遠低于變壓器接地低電阻，機房電源與配電房電源未參考同一個基準(zhǔn)電位，當(dāng)電源線路出現(xiàn)雷擊過電壓時，雷電流將迅速沿電源線路侵入機房，對機房設(shè)備造成損害。2、防雷改造措施概述銅山嶺電視調(diào)頻轉(zhuǎn)播臺為省級骨干高山通信臺，根據(jù)GB50057-

7、2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范和GB50343-2012建筑物電子信系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范中關(guān)于防雷等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)，該轉(zhuǎn)播臺為二類防雷建筑物，滾球半徑為45m，電子信息系統(tǒng)防護等級為A級。 根據(jù)現(xiàn)場詳細現(xiàn)場勘查報告，參考其他臺站防雷的成功經(jīng)驗，依據(jù)國家相關(guān)防雷規(guī)范中直擊雷和感應(yīng)雷防護措施的要求，該轉(zhuǎn)播臺需進行如下幾個方面的防雷改造。宿舍樓安裝接閃裝置宿舍樓處于山腰的山脊上，無任何防雷直擊雷措施，需要在宿舍樓屋面安裝接閃帶（避雷帶），接閃帶沿屋脊、屋檐等敷設(shè)，利用接閃帶將閃電吸收，通過引下線將雷電引入接地裝置，及時泄放雷電所攜帶的能量，有效的減少側(cè)擊雷對建筑物及人員造成傷害。建立聯(lián)合接地系統(tǒng)在轉(zhuǎn)播臺原有的

8、接地裝置基礎(chǔ)上，沿轉(zhuǎn)播臺建筑物鋪設(shè)閉合環(huán)形接地裝置，將鐵塔、機房、變壓器、配電房等、建筑物避雷帶的接地裝置連在一起，等形成一個等電接地體，減少雷電泄放過程中在地網(wǎng)上面形成的壓降，降低因地網(wǎng)電位分布不均勻造成的過電壓。同時，在變壓器和鐵塔附近各外引一條30米長地網(wǎng)，作為加強接地，降低雷擊時沖擊接地電阻。電源系統(tǒng)安裝多級低壓防雷器閃電擊中高壓線并通過變壓器耦合到低壓線路是雷擊損壞設(shè)備最常見的形式，當(dāng)雷擊高壓架空線時，在其上會產(chǎn)生極大的浪涌電壓，電壓峰值可達5000KV，該電壓通過變壓器耦合到低壓側(cè)形成浪涌過電壓，從而侵入到低壓用電設(shè)備。根據(jù)GB50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范，該

9、轉(zhuǎn)播臺電子信息系統(tǒng)防護等級為A級，需設(shè)計安裝四級浪涌防護器。機房電位處理及和合理布線根據(jù)GB50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范規(guī)定：電子機房應(yīng)設(shè)置等電位連接網(wǎng)絡(luò)，電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管槽、屏蔽線纜外層、設(shè)備防靜電接地、安全保護接地、防雷器接地端應(yīng)以最短距離與該等電位連接網(wǎng)絡(luò)相連機房內(nèi)無靜電地板，機房總接地干線采用截面積大的銅帶，通過扁鋼連接至環(huán)形地網(wǎng)。電源及信號線的布線，傳輸線地埋至機房入口，線路不得與接地線平行不得幫扎在接地扁鋼上。線路用直徑50的PVC管地埋，屏蔽金屬管進入機房的應(yīng)就近接地處理。機房防反擊處理（雷擊電流矢量控制接地技術(shù)）接地是所有防雷措

10、施發(fā)揮效果的前提條件，就機房來講，接地分為三種：工作接地、保護接地、和防雷接地，為了消除各設(shè)備之間的電壓差，通常采用將防雷接地、工作接地、設(shè)備保護接地同時接到機房等電位匯流排，共用基站地網(wǎng)的方式實現(xiàn)。在雷擊發(fā)生前，接閃器、引下線和整個接地裝置都處于與大地相同的零電位，這時在它們之間沒有電壓分布不均的問題，在接地裝置與聯(lián)接在它上面的設(shè)備之間也不存在電位反擊。而在接閃后，當(dāng)雷電流流過引下線和整個接地裝置的時候，雷電流在接地裝置各部分造成的電壓降是不相等的，于是在接地裝置各部分之間就存在電壓分布不均，而在接地裝置與接在其上的設(shè)備之間就有電位反擊（或電壓反擊）的問題。從遠處引入建筑物的電源線、通信線和

11、其它線路，它們連接在遠處的地上。它們自身的工作電壓就是以“遠地”電位為參考點的電壓，因此它們在引來工作電壓的同時也引來了遠處大地的參考零電位。在雷擊發(fā)生之前，“本地”接地裝置被認為是處于零電位，比那些外引導(dǎo)線和設(shè)備的工作電位都低。而在雷擊發(fā)生的短時間內(nèi)，在“本地”接地裝置上產(chǎn)生的這個瞬間電壓升高就成為一個相對于外引導(dǎo)線和設(shè)備的真實的電壓升高了。一旦在這個電壓下發(fā)生電擊，其方向就是從“本地”接地裝置擊向這些外引導(dǎo)線和設(shè)備，所以稱為反擊。各種用電設(shè)備都是要接地的。設(shè)備接地后，它的電位就與接地裝置的電位一起變動。在雷電沖擊下，地電位升高，接地設(shè)備的電位也跟著一起升高。在設(shè)備與接地裝置之間本無電位差，

12、似乎不存在電位反擊的問題，可是，我們不能忘記，設(shè)備不是孤立的，它與外界還有各種聯(lián)系，這些與外界聯(lián)系的線路引來了遠地的零電位。于是在設(shè)備與這些外引線路之間將發(fā)生電位反擊。反擊主要發(fā)生在： 電源供電線路和相聯(lián)的電源變壓器； 引入（出）室內(nèi)設(shè)備的通信、控制、信號以及數(shù)據(jù)采集等線路和聯(lián)接在這些線路上的接口設(shè)備； 從室外引入室內(nèi)的各種金屬管道、電線電纜等。 雷擊電流矢量接地控制技術(shù)：如下圖所示，在傳統(tǒng)聯(lián)合接地網(wǎng)地基礎(chǔ)之上，將基站內(nèi)所有接地線按功能分為三類，即工作接地線、防雷接地線、保護接地線，同時在工作接地線和保護接地線與聯(lián)合接地網(wǎng)之間串聯(lián)“雷擊電流矢量控制器”，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)上存在雷電流時，“雷擊電流矢量控制

13、器”開始工作，將聯(lián)合接地網(wǎng)與工作接地線、保護接地線之間的連接通道隔離開，使得地網(wǎng)上的雷電流不能通過工作接地線與保護接地線反串進入通信系統(tǒng)，而只余對大地瀉放這一個通道。這樣我們就可以放寬對接地網(wǎng)接地電阻值的要求，因為“雷擊電流矢量控制器”的衰減和隔離作用，當(dāng)雷電使地電位提高時，其對工作地、保護地電位的變化變小，即降低了工作地電位、保護地電位對接地電阻值的響應(yīng)靈敏度，也就實現(xiàn)了大的接地電阻接地。采用串聯(lián)型工作方式， 自感系數(shù)高，靈敏度高，且對接地系統(tǒng)不會造成任何影響；直流和工頻時，設(shè)備處于短路狀態(tài)，保障靜電荷的泄放和提供保護電流及漏電流的通道。當(dāng)有浪涌電流發(fā)生以及大地?zé)嵩胍?、雜音生產(chǎn)時，抑制器呈高

14、阻抗?fàn)顟B(tài)，抑制高頻脈沖浪涌電流和雜音電流通過，有效阻斷由地電位提高引起的高壓反擊，同時切斷設(shè)備的擊穿電流。 二、設(shè)計方案1、設(shè)計依據(jù)1、YD2011-1993 微波站防雷與接地設(shè)計規(guī)范2、GB50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范3、YD5098-2005 通信站防雷與接地工程設(shè)計規(guī)范4、GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范5、GB50174-93 電子計算機機房設(shè)計規(guī)范2、方案具體內(nèi)容2.1、防直擊雷措施在宿舍樓、機房房屋屋面安裝接閃帶，接閃帶屋檐敷設(shè)，接閃帶采用鍍鋅圓鋼直徑12mm，接閃帶距屋脊120mm，采用支撐卡子固定，卡子間距1米，機房建筑寬8米，長15米，宿舍樓與

15、機房基本相同，共三個樓房，接閃帶與引下線連接，采用焊接。引下線設(shè)置4根引下線，引下線采用鍍鋅圓鋼12mm，沿建筑物的后墻明敷，距地面1.7米設(shè)斷接卡，穿PVC管埋地與地網(wǎng)相連。2.2. 接地裝置改造方案根據(jù)現(xiàn)場情況，設(shè)置一條360米長接地主干線，將鐵塔接地、配電房接地、機房接地和避雷帶接地組成聯(lián)合地網(wǎng)，形成等電位接地體。地網(wǎng)布置圖如下： 水平接地體采用40*4熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用50*5*1500熱鍍鋅角鋼，同時為了更好的達到降阻措施，采用新型接地材料，KBT-DF/B高效接地模塊，為轉(zhuǎn)播臺站構(gòu)建安全有效的接地系統(tǒng)。根據(jù)臺站所處地理環(huán)境、土層結(jié)構(gòu)及氣候等要素，估算土壤電阻率為2000&#

16、183;m，接地工頻接地電阻按4歐姆設(shè)計。（1）水平接地體的接地電阻計算如下： 式中： ：土壤電阻率，2000·m。l：水平接地體長度， 240米。h：接地體埋深,取0.5米（2）水平接地體每隔4米埋設(shè)一根垂直接地體,材料為L50*5*1000鍍鋅角鋼。垂直接地體的接地電阻按下式計算如下:當(dāng)垂直接地體埋設(shè)時 式中： 土壤電阻率 (單位： 2000W·m)l 接地體的長度1米d等效半徑（0.025米）80根垂直接地體并聯(lián)接地電阻=10.42:多支接地體利用系數(shù)，取0.85（3）在水平接地體每隔8米埋設(shè)一塊高效接地模塊，型號為KBT-DF。單塊接地模塊的接地電阻值計算如下：式中

17、： 土壤電阻率 (單位： 2000·m)a 長度 0.5米b寬度（0.4米）30塊接地模塊并聯(lián)接地電阻:多支接地體利用系數(shù)，取0.85D、新建地網(wǎng)水平接地體、垂直接地體、高效模塊并聯(lián)后與原有接地地網(wǎng)并聯(lián)達到的接地電阻： ：接地要求電阻值：3.76Rp :水平接地電阻值：20.36R1:垂直接地電阻值：25.46R2 :高效接地模塊接地電阻值：13.34Ry :原接地網(wǎng)接地電阻值：7.9 =3.484，能滿足接地電阻要求！ 新增接地裝置與原接地裝置進行連接，組成聯(lián)合接地系統(tǒng)，接地裝置敷設(shè)完畢后，引入兩根接地線與機房內(nèi)雷擊電流矢量控制箱相連。2.3、機房電源過壓保護（1)電源線路第一級防

18、雷保護配電房總電源箱的進線安裝1臺發(fā)射基地專用電源防雷箱，型號為KBT-BJX40/380/100，標(biāo)稱通流容量為100KA（8/20us），最大通流容量200KA,共計1臺。（2)電源線路第二級防雷保護在機房分配電柜進線處各安裝1套三相交流電源浪涌保護器，型號為KBT-BD60/60/4P，標(biāo)稱通流容量60KA(8/20us)，最大通流容量120KA,共1套。在水泵房配電箱進線處各安裝1臺三相交流電源浪涌保護器，型號為KBT-380B/60，標(biāo)稱通流容量60KA(8/20us)，最大通流容量120KA,共1臺。（3）電源第三級防護在機房穩(wěn)壓器電源輸入端各安裝1套串聯(lián)式三相交流電源浪涌保護箱，

19、通流容量40KA(8/20us),型號為KBT-P30000/380/40，共3臺（4）、電源第四級防護在機房2路發(fā)射機電源輸入端各安裝1套三相交流電源浪涌保護器，通流容量20KA(8/20us),型號為KBT-CD20/20/4P，共2臺。在監(jiān)控室單相電源輸入端安裝1臺單相交流電源防雷箱，標(biāo)稱通流容量20KA(8/20us),型號為KBT-220B/20，共1臺。2.4、信號系統(tǒng)防雷保護在衛(wèi)星接收系統(tǒng)每路各安裝1套天饋信號浪涌保護器，用同軸電纜連接，型號KBT-T2000,標(biāo)稱放電電流10KA,共5個；同軸電纜、光纖、饋線屏蔽層在進機房前做接地處理。.2.5、機房等電位處理在發(fā)射機房內(nèi)增加均

20、壓銅排，根據(jù)現(xiàn)場情況將設(shè)備的機殼、交直流工作接地與防閃電感應(yīng)接地共用接地裝置，將各接地線接地接至機房接地均壓環(huán)上，將機房的防雷接地與機房的機殼接地和交直流接地進行單向隔離確定。1）將機房內(nèi)的電源箱、發(fā)射機的金屬機殼進行接地，消除設(shè)備間雷電時之間的電位差，降低雷擊影響。2）機殼接地采用單獨的接地線，接地線采用6mm2多股銅線連接。 3) 機房采用雙接地保護。4）發(fā)射機房的交直流工作接地設(shè)置接地端子。5）發(fā)射機房的接地由室外地網(wǎng)引來，采用銅帶引來，銅質(zhì)接地帶與機房的各設(shè)備相連，采用銅鼻子和螺栓連接。6）發(fā)射機的防雷接地與交直流工作接地采用聯(lián)合接地，共接地裝置，不共接地線，消除之間造成的干擾，機房引

21、兩根BVR50MM多股銅線引來，引一根與機房的均壓環(huán)相連，一根連接至KBT-S接地矢量控制箱端子上，采用銅鼻子和螺栓連接，具體見設(shè)計圖。KBT-S雷擊電流矢量控箱原理：直流和工頻時，設(shè)備處于短路狀態(tài)，保障靜電荷的泄放和提供保護電流及漏電流的通道。當(dāng)有浪涌電流發(fā)生以及大地?zé)嵩胍簟㈦s音生產(chǎn)時，抑制器呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，抑制高頻脈沖浪涌電流和雜音電流通過，有效阻斷由地電位提高引起的高壓反擊，同時切斷設(shè)備的擊穿電流。 三、接地裝置施工方法1） 設(shè)置一條360米長接地主干線，沿轉(zhuǎn)播臺周邊做一個環(huán)形閉合地網(wǎng)，將新舊鐵塔連接接地、變壓器接地、配電房接地和機房接地組成聯(lián)合接地，形成等電位；接地裝置由水平接地主干線（

22、40*4熱鍍鋅扁鋼）、90根垂直接地體（50*5*1000熱鍍鋅角鋼）和40塊新型接地材料（KBT-DF/B）構(gòu)成地網(wǎng)，接地電阻不大于4W。2） 水平接地體敷設(shè)完與原地網(wǎng)進行連接，并采取防腐措施；3） 地網(wǎng)敷設(shè)完畢后引接到機房內(nèi)，作為機房設(shè)備的接地總干線，所有設(shè)備的接地線均連接到該接地線的均壓環(huán)上；4) 地溝深度不小于0.5m，埋設(shè)模塊處適當(dāng)加寬。接地體如遇巖石，繞開巖石位置；5） 地溝內(nèi)敷設(shè)水平接地體，型號為40*4鍍鋅扁鋼，連接方式為焊接；6） 在水平接地體地溝內(nèi)每隔約3米打入一根鍍鋅角鋼，型號為50*5*1000；7） 接地模塊間距約8米，與水平接地體焊接；8） 將所有焊接處清理焊渣，刷防腐瀝青漆，做防腐處理；9） 地溝分層回填，先將細土回填在溝底，夯實，再將粗土回填在溝