防雷系統(tǒng)設計方案

1、防雷系統(tǒng)設計方案防雷系統(tǒng)發(fā)展電的普遍使用促進了防雷產品的發(fā)展，當高壓輸電網為千家萬戶提供動力和照 明時，雷電也大量危害高壓輸變電設備。高壓線架設高、距離長、穿越地形復 雜，容易被雷擊中。避雷針的保護范圍不足以保護上千公里的輸電線，因此避 I1組乍為保護高壓線的新型接閃器就應運而生。在高壓線獲得保護后，與高壓 線連接的發(fā)、配電設備仍然被過電壓損壞，人們發(fā)現(xiàn)這是由于感應雷”在作怪。（感應雷是因為直擊雷放電而感應到附近的金屬導體中的，感應雷可通過兩種不同的感應方式侵入導體，一是靜電感應：當雷云中的電荷積聚時，附近的導體也會感應上相反的電荷，當雷擊放電時，雷云中的電荷迅速釋放，而導體 中原來被雷云電場

2、束縛住的靜電也會沿導體流動尋找釋放通道，就會在電路中 形成電脈沖。二是電磁感應：在雷云放電時，迅速變化的雷電流在其周圍產生 強大的瞬變電磁場，在其附近的導體中產生很高的感生電動勢。研究表明：靜電感應方式引起的浪涌數(shù)倍于電磁感應引起的浪涌。雷電在高壓線上感應起電涌，并沿導線傳播到與之相連的發(fā)、配電設備，當這些設備的耐壓較低時就會 被感應雷損壞，為抑制導線中的電涌，人們發(fā)明了線路避雷器。早期的線路避雷器是開放的空氣間隙?？諝獾膿舸╇妷汉芨撸s500kV/m ,而當其被高電壓擊穿后就只有幾十伏的低壓了。利用空氣的這一特性人們設計出 了早期的線路避雷器，將一根導線的一端連在輸電線上，另一根導線的一端接

3、 地，兩根導線的另一端相隔一定距離構成空氣間隙的兩個電極，間隙距離確定 了避雷器的擊穿電壓，擊穿電壓應略高于輸電線的工作電壓，這樣當電路正常 工作時，空氣間隙相當于開路，不會影響線路的正常工作。當過電壓侵入時， 空氣間隙被擊穿，過電壓被箝位到很低的水平，過電流也通過空氣間隙泄放入 地，實現(xiàn)了避雷器對線路的保護。開放間隙有太多的缺點，如擊穿電壓受環(huán)境 影響大；空氣放電會氧化電極；空氣電弧形成后，需經過多個交流周期才能熄 弧，這就可能造成避雷器故障或線路故障。以后研制出的氣體放電管、管式避 雷器、磁吹避雷器在很大程度上克服了這些毛病，但他們仍然是建立在氣體放 電的原理上。氣體放電型避雷器的固有缺點

4、：沖擊擊穿電壓高；放電時延較長（微秒級）；殘壓波形陡峭（dV/dt較大）。這些缺點決定了氣體放電型避雷器對 敏感電氣設備的保護能力不強。半導體技術的發(fā)展為我們提供了防雷新材料， 比如穩(wěn)壓管，其伏安特性是符合線路防雷要求的，只是其通過雷電流的能力弱，使得普通的穩(wěn)壓管不能直接用作避雷器。早期的半導體避雷器是以碳化硅材料做成的閥式避雷器，它具有與穩(wěn)壓管相似的伏安特性，但通過雷電流的能力很強。不過很快人們又發(fā)現(xiàn)了金屬氧化物半導體變阻器（ MOV ）,其伏安特性更 好，并具有響應時間快、通流容量大等許多優(yōu)點。因此，目前普遍采用MOV線路避雷器。 隨著通信的發(fā)展，又產生了許多用于通信線路的避雷器，由于受

5、通信線路傳輸參數(shù)的約束，這一類避雷器要考慮電容和電感等影響傳輸參數(shù)的 指標。但其防雷原理與 MOV基本一致。雷電保護的整體概念建筑物的防雷保護符合 IEC61024-1DIN VDE 0185-100：雷時過電壓保護 力等電位連接 建筑物內部屏蔽接閃器 引下線接地網建筑物外部屏蔽, 口安全¥巨離GB50057 要求等電位連接包含：非帶電金屬導體的： 等電位連接:帶電金屬導體通過， 防雷器的等電位連;1、IEC防雷分區(qū)定義雷電保護區(qū) LPZ0A（0A 區(qū)）：該區(qū)內的各物體都可能遭受直接雷擊，同時在該區(qū)內雷電產生的電磁場能自由傳播，沒有衰減.雷電保護區(qū) LPZ0B（0B區(qū)）：該區(qū)內的各物

6、體在接閃器保護范圍內，不會遭受直接雷擊，但該區(qū)內的雷電電磁場因沒有屏蔽裝置，雷電產生的電磁場也能自由傳播，沒有衰減。雷電保護區(qū)LPZ1（1區(qū)）：該區(qū)內的各個物體因在建筑內，不會遭受直接雷擊，電流經各導體的電流比 LPZ0B區(qū)更小，本區(qū)內的雷電電磁場可能衰減（雷電電磁場與LPZ0A、LPZ0B區(qū)可能不一致），這取決于屏蔽措施。后續(xù)防雷區(qū)LPZ2等（2區(qū)等）：當需要進一步減少雷電流和電磁場時，應引入后續(xù)防雷區(qū)，并按照需要保護的系統(tǒng)所要求的環(huán)境選擇后續(xù)防雷區(qū)的要求條件。區(qū)間不向級別防雷器的安裝位置區(qū)別B級C級D級可否遭受直接雷擊是否對磁場傳播有衰減0A區(qū)可能遭受直接雷擊沒后衰減0B區(qū)不會遭受直接雷擊

7、沒后衰減1區(qū)0區(qū)與1區(qū)之間的交界處不會遭受直接雷擊在衰減2區(qū)等1區(qū)與2區(qū)之間的交界處重要設備前端不會遭受直接雷擊進步衰減2、防雷器分級保護原理IEC61312定義了防雷的保護分區(qū)，根據(jù)保護分區(qū)的要求需要在每個分區(qū)的交界處，安裝相對應的防雷器，在 LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)的交界處安裝 B級（即第 級）防雷器，在 LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)的交界處安裝 C級（即第二級）防雷器， 在LPZ2區(qū)內的備前端安裝 D級（即第三級）防雷器。其工作原理為利用分級的防雷器，層層泄放雷電感應的能量，遂級減低浪涌電 壓，從而保護用戶端設備。根據(jù)VDE 0675規(guī)劃，對B、C、D三級防雷器保護水平的要求如下：防雷器安裝等

8、級防雷器保護水平IB級電源防雷器<4KVRC級電源防雷器<2.5KVmD級電源防雷器<1.5KVB級防雷器一般采用具有較大通流量的防雷器，可以將較大的雷電流泄放入地達到限流的目的，同時將過電壓減小到一定的程度 .C、D級防雷器采用具有較低殘壓的防雷器，可以將線路中剩余的雷電流泄放入地，達到限壓的效果，使過電壓減小到設備能承受的水平。雷電防護設計的理論依據(jù)在我們方案設計工作中除了遵照執(zhí)行相關的國家標準要求外，我們還參考和引 入IEC/TC-81有關標準的核心內容作為我們設計的指導思想和理論依據(jù)。IEC/TC-81 是在國際電工委員會防雷技術精華的基礎上，制訂的各種防雷技術 標準

9、、規(guī)范，對我們的實際工作具有指導意義。如：在IEC1024-1建筑物防雷和 IE1312雷電電磁脈沖的防護通則標準 中，重點提出了防雷分區(qū)和等電位連接的概念。根據(jù)雷擊在不同區(qū)域的電磁脈沖強度劃分防雷區(qū)域，并在不同的防雷區(qū)域的界面上進行等電位連接，能直接連接的金屬物就直接相連，不能直接連接的如：電力線路和通信線路等，則必 須依據(jù)不同的防雷區(qū)域的科學劃分，采用不同防護等級的防雷設備器件，對后 續(xù)被保護設備進行有效的保護且必須實施等電位連接。實踐證明，這種分區(qū)分級等電位均壓連接，并以防雷設備來確保被保護設備的防護措施是最好的解決 問題，實現(xiàn)有效防護的方法。從嚴格的意義上講，目前我方已進行的智能系統(tǒng)雷

10、電防護工作，在實施的過程 必須考慮使用環(huán)境的特殊情況。譬如，所在的建筑物的主樓供電系統(tǒng)、主變配電室是否屬于專門使用。雖然大樓的建筑物避雷裝置可確保建筑物本身免遭雷 擊損壞和人身安全，但出于大樓的綜合管線，如上下水管、電力供電線等等的綜合連接問題，市政建設管線與大樓的相互關系，如入戶線的屏蔽問題等原因，加之大樓內其它部門所作的改造、塔接，實難于逐一考證，就整幢建筑物是否為一完善的均壓系統(tǒng)就難以確定。為此，我們將重點保護的范圍集中確定在LPZ0B 防雷區(qū) 計算機信息系統(tǒng)中心機房的范圍內，并且以LPZ0A 防雷區(qū)與機房范圍的界面為一屏障，在這里將所有可能雷電入侵渠道全部切斷。運用實 施 DBSE 技

11、術，并合理選用防雷設備，來實現(xiàn)我們的目的即對計算機信息系統(tǒng)中心機房實現(xiàn)系統(tǒng)雷電防護。防雷器設備選型在雷電高發(fā)地區(qū)，網絡設備均為精密電子設備。如果不注意防雷措施，輕則設備工作異常，重則損壞設備，造成一定的經濟損失。因此，我們在設計智能化系統(tǒng)時必須考慮系統(tǒng)防雷措施。防止雷擊是一個系統(tǒng)的工程，必須綜合運用外部防護、內部防護和瞬態(tài)過壓防護等各種手段，尤其必須使用優(yōu)質的SPD。根據(jù)本項目建設要求，我方建議防雷設備采用國際著名品牌 德國 OBO 系列防雷器。根據(jù)使用性質、信號種類、安裝方式、電壓級別的不同，菲尼克斯提供以下種 類的產品： 電源的防雷及電涌保護 用于過程控制領域中的防雷及電涌保護 用于數(shù)據(jù)網

12、絡和標準接口的防雷及電涌保護用于無線收發(fā)系統(tǒng)的防雷及電涌保護用于電信系統(tǒng)的防雷及電涌保護均壓等電位連接和防雷箱箱體測試設備電源防雷規(guī)劃方案本項目主要考慮機房的電源防雷系統(tǒng)，機房電源系統(tǒng)的防雷須滿足建筑物防雷設計規(guī)范的要求，根據(jù)設備被保護的重要程度，需要采用主級防雷或主次 級兩級防雷。我們根據(jù)本項目實際情況，我方建議采用OBO 三級防雷系統(tǒng)，在UPS 主機的前級加裝B 級電涌吸收器,在 UPS 配電箱進線開關處設置C 級電涌吸收器,在機柜電源引入處設置D 級電涌吸收器。1 、一級 （B 級 ）防雷器V25-B/3+NPE符合 IEC 與 VDE 標準要求，根據(jù) VDE0675 對防雷器的分類定義

13、，V25-B/3+NPE是屬建筑物內部的第一級（B 類）電源防雷器，可提供220/380V 供電線路的防雷過電壓保護。防雷過電壓保護是減少被保護設備或建筑物損壞、火災、爆炸和人員安全的重要措施。V25-B/3+NPE 采用模塊化設計,為 3+1 保護結構的防雷器，3 個模塊進行相線對零線（L-N）的保護，1個NPE模塊進行零線對地線（N-PE）的保護。該電路由具有較強非線性性能（o> 30）的氧化鋅壓敏電阻構成。即使出現(xiàn)高能過壓，設備也能得到最大程度的保護。（在 100KA/10AS 的高負荷情況下保持水平低于2KA ） 。困此，該防雷器能夠承受直擊雷的部分雷擊電流。在過載情況下，內置熱

14、感斷路器可以將防雷器模塊從主電路中脫離出來，保證供電系統(tǒng)正常工作，與此同時狀態(tài)顯示窗口由綠色轉變成紅色，以提醒維護人員及時更換壞模塊。V25-B/3+NPE 設計安裝于電源總配電柜處，可以直接安裝在開關箱內標準的35mm 導軌上，并以最短的距離并聯(lián)主空開的負載側。根據(jù)IEC60364-5-534 標準， V25-B/3+NPE 前需串接1 個三級 32A 空開。該防雷器可用于交流和直流電路中的雷電過電壓保護。V25-B/3+NPE 可加裝隨附的聲光信號報警裝置、遠程遙信報警裝置或帶有遠程遙信及電壓監(jiān)控報警裝置。V25-B/3+NPE 防雷器采用模塊化設計，一旦發(fā)生故障，只須更換模塊，減少防雷系

15、統(tǒng)維護費用。更換過程中無需斷開電源，簡便易于操作。2、二級 （C 級 ）防雷器 V20-C/3+NPEV20-C/3+NPE 屬建筑物內第二級（C 類）電源防雷器。V20-C/3+NPE 是為了對低壓設備實行標準的保護。它保護電氣設備不受因雷電和開關轉換過程所引起的過電壓的損壞。作為限壓防雷器，V20-C/3+NPE 防雷模塊內裝有較強非線性特性的高容量氧化鋅壓敏電阻。該防雷模塊確保響應時間極短，長使用壽命，高通流量以及在動作之后無殘余電流。如果防雷模塊由于老化或過載發(fā)生損壞，內置熱感斷路器或動感斷路器將及時動作，中斷與電源的連接，同時故障指示顯示窗口的顏色由綠色改變?yōu)榧t色。V20-C/3+N

16、PE 設計安裝于電源的分配電處，可以無任何問題同空氣開關等一起進行安裝，自由的安裝在配電箱內的35MM 的標準導軌上，由于多模塊防雷器在工廠已經由內置接地跳線連接，所以接地連接（PE 連接）只需在現(xiàn)場一次連接，簡單方便。由于采用了模塊化設計，即使在不斷電的情況下只需進行簡單模塊插撥，就可更換損壞的防雷器，而無需重新安裝，節(jié)省維護工作及費3、三級 （D 級 ）電涌吸引器機房服務器及核心交換機前端安裝三級（D 級 ）電涌吸引器。型號： （防雷電源插座）參數(shù)：起動時間25ns,雷電通流量（max）： 5kA ,工作電壓：220V ,有劣化指 示。信號系統(tǒng)防雷信號系統(tǒng)由于自身的特殊性，機房內信號線路種

17、類很多，它包括有線信號、計算機網絡數(shù)據(jù)線、遙控、遙測信號線、電話線、無線通信機模擬/數(shù)字信號線，監(jiān)控視頻線等等。而且往往布線上還存在一些問題，加之這些數(shù)據(jù)設備的耐壓又很低，常成為雷電襲擊的目標。用電磁分析來說明，0.07GS 的磁場強度，就可以造成計算機原件的誤動作。2.4GS 的磁場強度就可以使芯片徹底報廢。我們某些同志認為設備在建筑內不會遭雷擊，這種觀點需要更正。雷擊設備主要是通過空間電磁脈沖，它是具有 相當穿透性的，一般的建筑只能起到一定的衰減作用，要真正做到保證設備的 安全，必須用金屬板將設備屏蔽起來，同時將金屬屏蔽層接地，這種辦法針對 一些小部門、局部設備可以采用，而且效果還不錯，但

18、絕大多數(shù)設備不可能照 此辦理，同時與金屬屏蔽層以外相連的線纜還是需要加SPD設備。因此，在重要設備，如衛(wèi)星接收機、局域網交換機、HUB、長線MODEM、程控交換機、攝像頭等信號接口上都需要安裝相應的信號避雷器以保證設備的安 全。由于信號避雷器數(shù)量眾多就不一一列舉。信號避雷器的選擇和安裝可參見“智能系統(tǒng)防雷示意圖”：計算機時幫助茜示意圖怖 站說明：川.m為敏用餞mpij；心風柏.七孫匕 hi “理工站巾堪憂瑞*泮0渤Jt電劑+JLI光山有機北ILL毗機工也II!.株機接地系統(tǒng)防雷作為大樓的接地，包括防直擊雷接地、強電接地、強電保護地、弱電保護地、 弱電工作地、弱電邏輯地、防靜電地等各種類型的接地

19、線。如何處理好這些接 地線是一個很關鍵的問題。根據(jù)GB50174-93標準及IEC1312標準，各類接地線應采用分類連接方式，采用匯流方式一點接地，同時各類接地線在地下又連接在同一個地網中。所謂分類連接：即接地線按其用途，使用的系統(tǒng)、功用嚴格區(qū)分開，嚴禁不同類型的接地線連在一根接地線上以免形成反擊條件。所謂匯流方式一點接地：即同類設備的接地線均連接到一個匯流點上中間不混接，再由此匯流點用一根線引至 地網中。這樣可避免形成回路電流。這種接地方式目前廣泛應用于計算機、數(shù)據(jù)通信行業(yè)，已被實踐證明是一種安全有效的接地方式。其聯(lián)合地網的接地電阻按所有接地要求中最低數(shù)值來選取。防雷器的安裝說明安裝避雷器時

20、的引線應采用截面積不小于25mn2的多股銅導線，并盡可能短（引線長度不宜超過1.0m） 。當引線長度超過1.0m 時，應加大引線的截面積。引線應緊湊并排或綁扎布放。電源避雷器的接地線應使用不小于2535mm的多股銅導線，并盡可能就近與交流保護地匯流排、總匯流排、接地網直接可靠連接，且不能折彎或盤繞。防雷器正常工作的條件必須滿足: 電網供電電壓必須不超出防雷器的最大工作電壓，對于電壓變化較大的電網，應該選用最大工作電壓更高的防雷器；防雷器的工作環(huán)境（如：溫度）必須合乎其技術規(guī)范的要求。安裝前應做好充分的準備，如連接導線的長度、線餌和螺絲的大小等應先根據(jù)安裝位置和連接位確定好。嚴禁帶電安裝電源避雷

21、器。安裝各級電源避雷器時，應做好意外情況的應對方法（ 如：停電時間過長） 。在中斷市電來安裝第一、二級保護用電源避雷器的同時，應確保備用電源供電正常。在電力室交流配電屏上安裝電源避雷器時，應在短時間內完成。在UPS交流配電屏上安裝電源避雷器時，先檢查和確保UPS供電滿載在可靠的放電時間前提下，安裝時應在盡量短的時間內完成。防雷器安裝時應該合理走線，避免二次感應現(xiàn)象的產生。如原配電箱有空間，防雷器可裝入配電柜內；如原配電箱內無剩余空間，防雷 器另外采用防雷箱就近裝在配電柜旁邊。接地工程接地系統(tǒng)是保證機房電氣及計算機設備安全可靠運行的重要措施。本工程設計 的三相五線制供電方式。三火一零一地（保護地

22、）進戶。本項目采用聯(lián)合接地系統(tǒng)。在機房設等電位接地端子箱MEB ， 內置 2 條等電位端子接地紫銅板。從接地板用1 根 ZR-VV-1x25mm 2 沿線槽或穿橋架經強電豎井明敷到地下室低壓配電房，與大樓的總接地端子板連接。系統(tǒng)接地與大樓防雷接地共用接地體，機房等電位接地端子箱MEB 處的接地電阻不大于1 Q。采用交流220V 供電的消防設備，其金屬外殼和金屬支架應與PE 線連接。特別值得一提的是，UPS 系統(tǒng)三孔插座，其接地端子接邏輯地網，此方案是按計算機系統(tǒng)設備要求接邏輯地考慮的，如設備有特殊要求，按廠家要求做施工方案。在室內安全保護地線與電源中性線（零性）要分別接在開關柜和配電箱相應接線

23、排上。彳護地（PE）與配電柜體有可靠的電氣連接。PE線引至戶外，可與中性線重復接地，接在一個接地極上。厚玻璃隔斷金屬框及防靜電地板支腳應至少有兩點可靠接地，是為防靜電接地。機房等電位連接方案機房設局部等電位連接系統(tǒng)，采用40x4 紫銅排組成Mm 型等電位接地網絡。由等電位端子排LEB 引到各機柜的專用接地支線和機房內各電子設備的專用接地支線采用ZR-BV-1x4mm 2 ，穿電線管MT25 明敷設。采用交流220V 供電的消防設備，其金屬外殼和金屬支架應與PE 線連接。金屬槽（管）兩端及中間每隔5 米應接地；機房內金屬門、窗及其金屬構件等，均應可靠接地。機房專用接地體施工方案本項目采用聯(lián)合接地

24、方式。如果大樓不能提供接地端子，或者提供的接地端子 經測試不符合計算機機房需求，則機房需要采用專用接地體施工。在大樓外部的草地上完成機房專用接地體施工，并引一條ZR-BV 35 mm2接地線引入到機房等電位接地箱，接地引線與大樓的鋼筋網及各種金屬管道絕緣。我方承諾直流地的接地電阻小于1 歐姆。我方將嚴格按照建筑物防雷設計規(guī)范GB50057 94中的要求實施接地工程，接地電阻達到1 歐姆以下。具體施工方案如下：1 、首先選擇接地地表（a）、接地地表由甲方指定地方和范圍，我公司將在給出的范圍內施工。接地 地表范圍內應不含各種管道，如水管、煤氣管、下水道等，若大樓物業(yè)方面事 沒有特別說明或出具施工范

25、圍內的管道圖，由于我方施工所造成的其它管道破 壞，我方應不承擔責任。（b）、若接地地表為綠地，則我們首先將綠地內的植物移出，作好現(xiàn)場保護后 再施工，施工完畢將再將植物移植回來，并作好現(xiàn)場恢復；若接地地表為水泥 地，則我們首先將水泥路布破壞，露出土壤后施工，施工完畢后，恢復水泥路 面。以上現(xiàn)場保護和恢復的費用包括在我方施工費報價中，但其它可能出現(xiàn)的 一些費用，如：綠地占用費、地面毀壞費等，這些費用不包括在我公司本次工 程報價中。注：接地施工圖如下鍍鋅扁鐵40 X 47/4，/牛/30鋅扁鐵40 X 4鍍鋅角鋼50 X 5300300*、單位：cm2、在接地地表處挖出直徑 1m的圓坑3-6個（具體

26、數(shù)量視地表導電率），直到出 現(xiàn)地表土層為止。若施工區(qū)域較大，則挖坑 6個，每坑深30-60公分（厘米）； 若施工區(qū)域較小，則挖坑 13個，每坑深90-150厘米。3m。3、將一根3m鍍鋅綱管垂直打在圓坑處，深度4、圓坑處填充化學降阻劑（或工業(yè)用鹽）5、用鍍鋅扁鐵連接所有鍍鋅鋼管。連接采用精細焊接工藝。6、將接地線與鍍鋅鋼管連接，引至機房。接地線可以為銅芯電線或鍍鋅銅排，如果選用鍍鋅銅排連接至機房，則接地整體效果較好，接地電阻能做到小于1歐姆，但材料費和施工費都較昂貴，較少采用。因此，在接地工程中一般采用35-70 平方電源線，并考慮屏蔽處理。7、施工完畢并做好現(xiàn)場初步恢復后，應立即使用專用儀器測試。測試時，工程甲方或監(jiān)理方應有代表在場。接地工程施工完成時最便于測試，否則，一旦現(xiàn)場完全恢復，以后做第二次測試