智能大厦综合防雷(9.26).ppt

智能大厦综合防雷,四川中光高科产业发展集团 2005年7月,概 述,智能大厦的综合防雷系统，是除如像石油天然气管网与罐区、加油站、加气站、专用通信局（站）等特殊行 业以外，电子信息系统最多，最集中的典型建筑。作为防雷而言，它既有建筑物自身直接雷击（含侧击雷）的防 护，同时也有电源线路雷电高电压和雷电电磁脉冲的防护。对有线通信、无线通信、计算机网络系统、消防报警 与控制系统、安全保卫系统、电器设备控制系统、厨房智能化系统、家庭保健护理系统、物业管理智能系统、通 信自动化系统，卫星及闭路电视网系统、水、电、气、电视、电话、物管可寻址收费系统等通信与控制线路与设 备，进行雷电电磁脉的防护。因此，智能大厦的防雷是一个综合性很强的系统工程。它的设计应在建筑物设计过 程中同时完成。预防带来建筑物设计或施工完成以后再作防雷设计而造成的重复施工费用或无法再补救防雷工程 的某项措施而造成的防雷缺陷，留下防雷隐患。 综合防雷是将直接雷击点引至有泄流线的防雷装置上用以达到建筑及其它需保护的对象不被直接雷击损坏。 同时将雷击发生时其近距离（500m）空间范围内造成的电场和磁场的变化致使金属线路和设备感应（耦合）雷电 高电压与雷电电磁脉冲，造成耐压水平低的设备损坏的因素取适当的解决措施。智能大厦内及外部相关的电子设 备均属耐压水平低的设备。因此，应在其线路与设备端口上采取防雷电感应的措施。为了使设备及其金属线路不 受雷电电磁干扰和带来损害，法拉第笼的原理用在它们上面，就是将设备本身置于避免电磁辐射的金属壳体内， 而金属线路则采用金属屏蔽线缆或穿入金属管内进行电磁屏蔽。电磁屏蔽措施，是因防雷电而造成电磁脉冲的一 项重要措施之一。为了防止雷击时引起空间电磁场的变化造成各接地点的地电位差及设备之间的对地电位差，采 用联合接地网络系统及等电位连接方式是十分必要的。合理的布线与在设备端口加装相适配的防浪涌保护器 （SPD）也是保证设备正常工作的因素之一。总之，防雷应是一个系统性的工程，只是每一个工程建设项目的环 境因素的不同或设备配置有所差异而有某些变化，对其进行防护的基本措施没有改变。 智能大厦本身的风险评估年预计雷击次数可按以下公式计算： N1=KNgAe （次/年） 1建筑物所处地区雷击大地的年平均密度： Ng=0.024Td1.3(次 /km2年) 2建筑物等效截收面积Ae: 当建筑高度100m时： Ae=LW+2（L+W）+H（200-H）10-6 （Km2） 当H100m时 Ae=LW+2H(L+W)+ h210-6 （Km2）,一、什么是雷电？,雷电是因强对流气候而形成的雷雨云层间和云层与大地间强烈瞬间放电现象。当雷电发生时，产生强大的雷击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、瞬变的电磁场和强烈的电磁辐射,基本防雷措施,1. 直接雷击防护 智能建筑本身所处的位置（地理、环境、雷暴频度）应是在设计前要获取的重要资料。根据大厦的面积、高度及前期 资料确认本大厦直接雷击防护标准及相应的措施。如，一类建筑在建筑距地面高度超过30m后采取每层或隔层做防侧击 雷的措施（均压环）。建筑物天面加装直接雷击避雷带或避雷针。以上是对大厦（建筑物体）自身的防直接雷击和侧击 雷措施。 当大厦顶部安装有无线通信天线或中央空调等设备时，应在与它们水平距离大于3m的适当位置，设置独立避雷针对 其进行直接雷击的保护。避雷针的高度可按滚球法计算。,直击雷声光并发，电闪雷鸣，老少皆知。 直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。,ZGU-5A2,2综合接地系统的设置 智能大厦本身防雷接地电阻要求并不高。一般建筑物基础（自然接地装置）均能满足其接地电阻的要求 （既直接雷击雷电流对大地的泄流要求）。作为电子信息系统、设备接地电阻值对接地电阻的要求要高很多。 因此，在智能大厦建设前应将设备接地作同时考虑，在建设施工中将地网、接地引入线、等电位接地端子同时 纳入施工中，这是一种最优的方式。 为了避免直接雷击时通过接地线引入大地而使该点地电位升高，并通过设备接地线引接至设备工作地。造 成设备因地电位升高而损坏（高电位击穿）。因此，在建筑物基础水平距离大于3m的位置设置人工辅助接地网 （一般设环形网），它可多点与建筑物自然接地地网在地下进行电气连接。设备接地点可由辅助接地网距建筑 物直接雷击泄流线入地点大于10m的位置引接。引接至设备房的总接地引线应采取屏蔽措施后引至大厦低压竖 井中。然后在竖井中用总干线由一楼引至各楼层。在各楼层低压竖井处设接地端子板，各设备用户端接地线， 均由此引接。,ZGD-3,3电磁屏蔽措施： 凡进入智能大厦（建筑）的金属线路，大厦内设备间连接的金属导线，均采用带有金属屏蔽层的铠装电缆屏蔽线缆。 没有带屏蔽层的线缆或屏蔽能力较弱的线缆应采用金属管或金属布线槽作电磁屏蔽处理。 凡设置在大厦外的线缆应采取屏蔽后埋地进入建筑物。埋地深度一般1m。有冻土层的地区，应埋设在土层以下， 当敷设在有压力、扭力威胁的地方，应采取相应的抗压、抗拉措施。 线缆屏蔽层由外进入建筑物时，除端头处作一次可靠接地处理外，在进入建筑物的介面处应作接地处理。线缆进入用 户端时，线缆屏蔽层应与室内接地端子作连接。若采用有金属层或有金属加强芯的光纤缆线时，缆两端的金属体应作接 地处理。 重要的设备控制中心机房（特别是处于电磁环境条件极差的机房）应对整个机房作电磁屏蔽处理。其措施采取在建筑 设计时对墙内钢筋进行加密处理、将金属网或金属板材增设在墙表面或墙体内的措施。 置于户外的监控设备，应采用有金属外壳且防水性能强的设备。设备端口的引接线，应尽量置于有电磁屏的金属层 内。,4等电位连接措施 设置联合地网，就是在地下做等电位连接。除此之外，我们还要在建筑物内做等电位连接。低压竖井内贯穿各楼层的接地干线可视为建筑物内总等电位接地连接带。它对应各楼层设接地端子板，这就是各楼层的等位接地汇集点。设备机房（用户）设室内等电位接地端子板，并根据机房的面积、设备的分散程度分别设置“S”型星形或“M”型网形等电位连接网络，然后将室内的交流工作接地，直流工作接地，安全保护接地，防静接地，防雷保护接地及室内一切外露可导电物（含金属门窗、屏蔽体）均分别就近与室内等电位接地网相接。,5合理布线 智能大厦具有完备的通信和计算机网络系统，物业保安系统、公共设施管理系统、温度、湿度、采光等环控制系统、节能设备和控制系统等。因此各种线路措施复杂。首先在建筑设计与施工过程中应事先作出设计在施工过程中留出这些管线通过的路径所需要的位置与空间。不同种类的设备进出它们的线路上的工作电平、输速率、抗干扰能力等性质均不相同，若在布线时不充分考虑它们之间的布线距离，将会导致设备间的相互扰，甚至由于某线路高的电压会直接耦合到低耐压水平设备的线路上造成设备不能正常工作或损坏。综合布线系统还必须考虑交流、直流、信号与控制线路、卫星电视及线缆电视系统、计算机网络等系统的信息交互需求。综合布线除参照IEC有关标准外，还应遵守GB50343-2004：5.3章的规定。 电子信息系统线缆与其它管线的净距,注：如线缆敷设高度超过6000mm时，与防雷引下线的交叉净距应按下式计算：S0.05H 式中：H 交叉处防雷引下线距地面的高度（mm）； S交叉净距（mm）。,电子信息系统线缆与电力电缆的净距,注：1、当380V电力电缆的容量小于2kVA，双方都在接地的线槽中，即两个不同线槽或在同一线槽中用金属板隔开， 且平行长度小于等于10m时，最小间距可以是10mm。 2、电话线缆中存在振铃电流时，不宜与计算机网络在同一根双绞线电缆中。,电子信息系统线缆与电气设备之间的净距,6加装适配的SPD 除光纤线缆和全程均采取了可靠的电磁屏蔽措施的金属线缆外，其它金属线缆均会因雷击而感应雷电高电压 和雷电电磁脉冲，当其感应上的电压超过线路上设备的耐压水平时，设备将会因此而受损。特别是智能大厦安 装的设备多属低耐压水平的。在它的出入线端口上加装适配的防浪涌保护器（SPD）是完全必要的。 电源供电输送线路的高压部分，一般不采取线路屏蔽措施，因此雷电将会由它进入我们的低压系统。在低压 输电线路的设备端口处，根据线路的架空状况、当地气象因素、设备的重要性和集中程度加装雷电通流量、最 大持续运行电压、保护水平与被保护设备相适应的SPD。其加装级数由以上因素而定，智能建筑在设计阶段应 作充分的认证，并将SPD的实际安装位置同时加以考虑，不但要考虑与电源本身接地保护要求不同的SPD的接 地问题，同时要考虑安装SPD引接线路及其本身与设备之间的安全距离。这些因素若前期没有作设计，将给后 期安装留下不可逾越的困难。 电源线路SPD的设置，在智能大厦基本建设中可按总配电柜（设B级），分配电柜（设C级），用户配电箱 或UPS端口（设D级），同时在所有房间（用户端）用电设备电源接口插座处将不具备防雷功能的电源插座改 为具有防雷功能的插座。这样，电源线路防浪涌保护就可得到安全保证了。 无线通信，微波接收线馈线是由LPZOB区进入LPZ1区的，在LPZOB区由于雷电电磁感应的强度没有衰减， 因此，雷电电磁脉冲还将通过高频头、无线天线与馈线直接传到收、发设备端口造成设备损坏。因此，在设备 端口上加装适配的天馈线路SPD是十分必要的。 智能大厦中的计算机网络系统、保安系统，自动取款（ATM）和各类计量收费系统，电源、电表、水表、 燃气表、燃气泄露、报警系统，巡警、火警、急救中心联动告警应急系统，门禁、电梯、供暖、照明、湿度、 自动消防、采光等自动控制系统，电子公告、电会议、公共广播系统，有线、无线、网络通信系统，监视指挥 联动系统等等。它们具有对各设备的直流、交流供电线路和信号传输线路以及控制线路。当这些线路为金属线 路且屏蔽达不到要求时，均应在其设备的端口处加装相适配的交流线路SPD，直流线路SPD、信号线路SPD和 控制线路SPD。,建筑物电子信息系统的雷电防护,电源防雷示意图,耐冲击电压类别及电源SPD设计位置,图例,： 空气断路器； 隔离开关； 熔断器； 电涌保护器；,等电位连接端子。, 6KV 总配电柜,耐冲击过电压类别 耐冲击电压额定值 SPD 设 计 位 置, 1.5KV 信息设备, 2.5KV 信息机房配电柜, 4KV 分配电柜,电源线路SPD的选择要求,1、低压架空线路引入宜安装三相电压开关型SPD或限压型SPD作为一级保护；埋地电缆引入的宜安装限压型SPD作为一级保护； 可选择中光ZGB153B-100或ZGB153B-60。 2、分配电柜输出端宜安装限压型SPD作为二级保护； 可选择中光ZGB149A-40 3、电子信息设备机房配电柜宜安装限压型SPD或可安装串联式限压型SPD作为三级保护； 可选择中光ZGB149B-20 4、使用直流电源的信息设备，视其工作需要，宜分别选用适配的直流电源SPD，作为末级保护。 可选择中光ZGB系列直流电源SPD。 5、SPD连接导线应短而直，SPD连接导线长度不宜大于0.5m。 当开关型SPD1至限压型SPD2的线距长度小于10m时、SPD2 至SPD3的线距长度小于5m时，应在两SPD之间加装退耦装置。 6、为防止SPD老化造成短路，SPD安装线路上应有过电流保护装置，应选用有劣化显示功能的SPD。,供电线路的SPD 技术性能参数表,注；1、SPD应有劣化显示和故障自动切除功能。 2、SPD的外封装材料应为阻燃型材料。,信号线路的防护,雷击风险评估为A、B等级的电子信息系统，应安装二至三级信号线SPD进行防护； 雷击风险评估为C、D等级的电子信息系统，应安装一至两级信号线SPD进行防护。,信号线SPD保护,一级安装在总配线架上 二级安装在MODEM前 三级安装在MODEM后与主设备间,信号线应选择中光系列产品： SPD1ZGB235j110 接线柱 ； SPD2ZGH235H110 Rj11； SPD3ZGB235F12 Rj45；,信号防雷示意图,计算机信号避雷器,中光公司应用气放管、瞬态电压抑制二级管、固体放电管和降容设计及组合设计等多种技术设计的各种计算机信号避雷器 具有标称放电电流大（10KA），限制电压低（20V），传输速率高（155Mbit/s），响应速度快（1ns），插入损耗小（0.1dB），安装方便等优点。,计算机网络系统的防护,计算机网络系统的防雷与接地，应以中心机房网络设备为主要保护对象，实施综合防雷措施。 计算机网络中的服务器、路由器、交换机、集线器、调制解调器、配线柜等设备的输入输出端口处，根据设备的重要性，装设适配的计算机信号SPD。 计算机网络数据信号线路SPD应根据被保护设备的工作电压、接口类型、 特性阻抗、信号传输速率、频带宽度及传输介质等参数选用插入损耗小、限制电压不超过设备端口耐压的SPD。,信号线路SPD选择参数表,注：Uc额定工作电压,天馈线的防护,天馈线SPD其标称导通电压Un1.5Uc，标称通流容量In5KA（8/20s）。插入损耗对甚高频系统（30300MHz）应0.2db；对高频系统（0.3GHz10GHz）应0.3db。SPD的响应时间一般应低于10ns。 天馈线上选用的SPD最大传输功