电力系统设备综合防雷设计模板.doc

电力系统设备综合防雷设计模板一、电力系统防雷的重要性随着电力系统容量的增加和自动化水平的不断提高，电力自动化系统已使用了相当数量的计算机、RTU和其它微电子设备。县级电力调度及其变电所由于所在地土壤电阻率较高或地处山区，其地网的接地电阻往往很难达到电力标准规范中的要求，为防雷工作增加了许多难度。由于一些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至A级，对外界的干扰极其敏感，而雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重。在雷雨季节，有的县电力局调度大楼和电力局所属自动化显示系统、通讯系统(Modem、载波机、程控交换机等)常常损坏，造成较大的直接和间接经济损失，影响当地电力系统的正常调度、工农业生产和人民的日常生活。因此，电力系统的防雷工作非常重要。二、电力局综合楼及变电站所外部防雷1、外部直击雷防护外部直击雷防护装置主要由接闪器、引下线、接地装置组成。建筑物年预计雷击次数按下式计算： N = k NgAe；Ng = 0.024Td 1.3式中N：建筑物预计雷击次数（次/a）；k：雷击次数校正系数；Ng：建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/（km2a）；Ae：与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；Td：该地区的年平均雷电日数； 广周地区年平均雷电日数为7590次/年。在下列情况下k取相应数值：a、位于旷野孤立的建筑物取2；b、金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；c、位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5。依据以上计算，按照GB 50057-94建筑物防雷设计规范第2.0.3条的要求，电力系统建筑物属于标准规定的“对国民经济有重要意义的装有大量电子信息系统设备的建筑物”和“预计年雷击次数大于0.3次/年的一般性民用建筑物”。因此应按二类防雷建筑物进行防护。A、根据GB 50057-94建筑物防雷设计规范第4.1.1条的要求：避雷针可采用圆钢或焊接钢管制成，其材料直径应符合以下要求：针长1米以下：圆钢直径不小于12mm 钢管直径不小于20mm针长1米至2米：圆钢直径不小于16mm 钢管直径不小于25mmB、根据GB 50057-94建筑物防雷设计规范第4.1.2条的要求：避雷带可采用圆钢或扁钢制成，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于8mm 扁钢截面积不小于48mm2 厚度不小于4mm。避雷带可沿建筑物四周女儿墙上敷设，并与避雷针、引下线、天面电磁屏蔽网做良好的连接。C、根据GB 50057-94建筑物防雷设计规范第4.2.1条的要求：引下线应采用圆钢或扁钢制成，优先选用圆钢，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于8mm 扁刚截面不小于48mm2 厚度不小于4mm。引下线设置不应小于2根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。每根引下线的冲击接地电阻不应大于10。当采用多根引下线时，应在个引下线上距地面0.3m至1.8m之间装设断接卡。D、根据GB 50057-94建筑物防雷设计规范第4.3.1条的要求：接地体人工垂直接地体应采用角钢、钢管或圆钢制成，人工水平接地体应采用扁钢或圆钢制成，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于10mm 扁钢截面不小于100 mm2 厚度不小于4mm 角钢厚度不小于4mm 圆钢壁厚不小于3.5mm。人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体的距离宜为5m。建筑物电子信息系统防雷技术规范5.2.5规定：防雷接地与交流工作接地、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。建筑物电子信息系统防雷技术规范5.2.6规定：接地装置应优先利用建筑物的自然接地体，当自然接地体的接地电阻达不到要求时应增加人工接地体。2、建筑物接地与等电位连接A、环行接地网接地是防雷的基础，标准规定的接地方法是采用金属型材铺设水平或垂直地极，在腐蚀强烈的地区可以采用镀锌和加大金属型材的截面积的方法抗腐，更合理的方法是利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，这有事半功倍之效。 如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。环行接地体与建筑物水平距离不应小于2m。接地体的冲击接地电阻不宜大于4欧姆，如达不到要求可用添加降阻剂和增加接地体数量等方法来降低阻值。为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压、过电流的危害，所有建筑物、电气设备、线路、网络等不带电金属部分，金属护套，避雷器，以及一切水、气管道等均应与共用接地系统作金属性连接。B、等电位连接将建筑物电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导电部分、人工或自然接地体用导体连接起来以达到减少电位差称为等电位联结。在IEC和GB50057-94标准中指出等电位连接是内部防雷措施的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位，是用连接导线或过电压（电涌）保护器，将处在需要防雷空间内的防雷装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位。利用钢筋混凝土结构的建筑物内所有金属构件的多重连接，建立一个三维的连接网络是实现等电位连接的最佳选择。所有从室外进入的金属导体（包括水管、气管，电缆屏蔽层或电缆屏蔽管）应在进入防雷区的交界处就近直接接地，不能直接接地的导体（如电力线、传输线等）应通过避雷器接地，电力、通信电缆应穿金属管并埋地进入机房，穿管埋地的距离应大于25米。室内设备的金属部分应可靠接地，所有的接地必须接在同一个接地基准点上，这个基准点在工程上称为汇流排或均压环，这样就能保证室内设备不会因为地电位升高而产生电位差。建筑物外部防雷装置是直接安装在建筑物顶面，防雷装置与各种金属物体之间的安全距离不可能得到保证。为防止防雷装置与邻近的金属物体之间出现高电位反击，进小其间的电位差，除了将屋内的金属物体做好等电位连接外，应将各种接地（交流工作地、安全保护地、支流工作地、防雷接地等）共用一组接地装置。上述四种接地的接地引出线可与环行接地体相连形成等电位连接，但防雷接地在环行接地体上的接地点与其他几种接地的接地点之间的距离宜大于10m。三、电力局综合楼及变电站所建筑物天面电磁屏蔽1、建筑物直击雷防护装置接闪时的其顶部机房内的电磁环境当建筑物顶部直击雷防护装置接闪时，按照GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范提供的二类建筑物雷击参数，首次雷击雷电流参数为：150KA；后续雷击雷电流参数为：37.5KA；则：LPZ1区的电磁场强度为：H1 = KHiOw/(dw) (A/m) SF= 20log（ ）/ （dB） dS/1= （m） 式中：KH 形状系数（1/），取KH=0.01（1/）；H1 LPZ1区空间经屏蔽网格衰减后的磁场强度（A/m）；i0 雷电流值（A）；SF 屏蔽系数（dB）； 屏蔽网格的宽度（m）；dS/1 LPZ1区内空间的安全距离（m）；dw 被考虑点距LPZ1区屏蔽壁的最短距离（m）；dl/r 被考虑点距LPZ1区屏蔽顶的最短距离（m）；依据以上公式计算得，建筑顶部直击雷防护装置接闪时，当建筑天面的建筑钢筋网格为5m5m时，在建筑物首次雷击（25kHz）的情况下，位于LPZ1区空间中心位置的计算如下：SF = 20log（ ）/ 4.6 dB；dS/1=2.3m；H1 = KHiOw/(dw) 1899A/m;（相当于23.8Gs）上式中：=5m；dw=2.5m；dl/r=2.5m；依据GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范附录七：环路中感应电压、电流及能量的计算公式，当建筑顶部直击雷防护装置接闪时，距离建筑顶层钢筋柱内引下线1 m布置有直径为16mm2，包裹面积为2m2m的设备供电电源线时，其环路的感应电压和电流计算如下：= 0.80.8(+)+0.4()/(1+)+0.4()/(1+)10-6 = 2.26 -3.2 +4.26+4.2610-6 =7.5810-6 H上式中：l =2m；b =2m；r =8mm；开路电压UOC在波头时间T1（10s）期间，UOC的最大值UOC/max ：UOC/max =Obln(1+/)KH(w/)iO/max/T1 = 2803.9(V)如果忽略导线的欧姆（最坏情况），短路电流为iSC的最大值iSC/max： iSC/max=Obln(1+/)KH(w/)iO/max/L=357.1A依据GB 50174-93电子计算机机房设计规范第3.2.3条的要求，主机房内的磁场干扰环境强度不应大于800 A/m。因此，当建筑物顶部直击雷装置接闪时，依据上述计算，建筑物顶层机房内的电磁场强度高达1899A/m相当于23.8Gs，远远大于标准所规定的大于800 A/m的磁场干扰强度，因此，必须对建筑物进行金属网格屏蔽。从上述计算还可以看出，当建筑物顶部直击雷防护装置接闪时，其机房内部（LPZ1区）电源线、信号线及其相应的接地线所包裹的环路中的开路电压UOC是非常大的，足以造成设备的损坏。如本文2部分定义的机房，其开路电压最大值UOC/max为2803.9V，远高于电子信息设备（I类设备）的1500V的耐压。而在实际的机房布线时，其电源线、信号线及其相应的接地线所包裹的环路远大于这个尺寸。因此，在考虑建筑物金属网格屏蔽的同时，还需要考虑机房内电源、信号线路的雷电电磁脉冲在线路上产生的过电压的防护，需对线路采取相应的屏蔽措施，并安装相应等级的电涌保护器（SPD）。2、建筑顶部机房内设备安全距离的选择依据GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第三节：屏蔽、接地和等电位连接的要求，我们会发现在LPZ1区存在两个安全距离的参数dS/1和dS/2，dS/1为雷电击中格栅形大空间屏蔽以外或附近的情况下LPZ1区内距屏蔽层的安全距离；dS/2为雷电直接击中格栅形大空间屏蔽上的情况下LPZ1区内距屏蔽网格的安全距离。对于利用建筑物柱内钢筋做屏蔽网格的建筑物，其屏蔽层与屏蔽网格均为建筑物柱内钢筋，那么安全距离到底选择哪一个值呢？dS/1和dS/2的计算如下：dS/1= ；dS/2=SF 屏蔽系数（dB）； 屏蔽网格的宽度（m）；通过上式可以看出：当屏蔽系数SF10 dB时，dS/110 dB时，dS/1dS/2；而SF = 20log（ ）/ 是一个与屏蔽网格的宽度有关的值，经计算，当屏蔽系数SF=10 dB时，屏蔽网格的宽度2.65 m，既当屏蔽网格的宽度2.65 m时，应当选取dS/1值作为安全距离；当屏蔽网格的宽度2.65 m时，应当选取dS/2值即网格宽度作为安全距离。也就是说，在安全距离的选择上我们总是选择最大的安全距离以保证机房内电子信息设备的安全。通常情况下，对于设立在建筑物顶部的电子信息设备机房，我们只考虑当建筑物顶部直击雷防护装置接闪时的电磁场环境，因为此时机房内部（LPZ1区）的磁场强度要大于建筑物附近雷击时的磁场强度，而此时为保证机房内设备的安全，节约机房的使用面积，采用金属网格对建筑物进行屏蔽时所选用的屏蔽网格宽度是远小于2.65 m的，所以在工程我们一般选取dS/1值作为安全距离。3、建筑顶部机房设备内部的电磁环境按照GB 50057-94建筑物防雷设计规范的防雷分区，建筑物顶部机房空间相当于LPZ1区，而此空间内的设备因受到设备金属框架的网格屏蔽作用，空间电磁场强度会进一步衰减，设备内部相当于LPZ2区。在本文2部分定义的机房内，当有一高度为2m、长1m、宽0.5m的设备时，其设备内部的磁感应强度的计算如下：H1 = KHiOw/(dw) 1899A/m;SF = 20log（ ）/ 12.6 dB；H2 = H1/10SF/20446 A/m;（相当于5.6Gs）根据1971年美国通用研究公司家的R.D希尔的仿真实验，当雷电活动时磁感应强度Bm=0.7Gs时，无屏蔽的计算机会产生误动，当磁感应强度Bd=2.4Gs时，没有屏蔽的计算机系统将遭致永久性损坏。这一实验表明了现代电子信息设备的脆弱性。然而在现实的工程案例中几乎不存在完全“裸露”的电子信息设备，因此在工程设计中不应该选择2.4Gs做为机房内电磁场强度的设计依据进行屏蔽网格和安全距离的设计，而应该按照GB 50174-93电子计算机机房设计规范的要求按10Gs做为机房内电磁场强度的设计依据进行屏蔽网格和安全距离的设计。当主机房内的磁场干扰环境强度按照800 A/m，也就是10Gs进行设计时应该注意：摆放在此机房空间内的设备，就算受到设备金属框架的网格屏蔽作用，空间电磁场强度有所衰减，对设备而言仍然是不安全的。小于10Gs的磁感应强度虽然不足以损坏设备，但是会缩短设备的正常使用寿命，并且从机房内场地合理利用的角度讲，也需要采用金属网格对机房进行电磁屏蔽。下面在建筑物屏蔽网格的选择中我们将分析这一问题。4、建筑物屏蔽网格的选择依据GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第三节：屏蔽、接地和等电位连接的要求中关于LPZ1区内电磁场强度的计算公式，对建筑物采取电磁屏蔽措施的时候，按照GB 50174-93电子计算机机房设计规范的要求，主机房内的磁场干扰环境强度不应大于800 A/m，即不大于10Gs，对于无金属网格做电磁屏蔽的建筑物，经计算此时LPZ1区内的安全距离Sa3.96 m.。显然，从机房内场地合理利用的角度讲这是不经济的。并且GB 50174-93电子计算机机房设计规范只适用与面积大于140 m2的电子计算机机房，对于面积小于140 m2的电子计算机机房（如移动、联通、铁路等的机站）这是无法接受的。因此必须对建筑物采用金属网格做电磁屏蔽。那么该如何合理的对建筑物进行电磁屏呢？对于二类防雷建筑物，当建筑物天面使用1m1m金属网格做屏蔽时：SF = 20log（ ）/ 17.91 dBH1 = KHiOw/(dw) 379 A/m （相当于4.8Gs）dS/1= =1.79 m这对面积大于140 m2的电子计算机机房是合适的。如若机房内的设备无金属框架或者机房的面积较小只有几十平方米，则需要用更小的金属网格对建筑物进行屏蔽。对于二类防雷建筑物，当建筑物天面使用0.4 m0.4 m金属网格做屏蔽时：SF = 20log（ ）/ =26.55 dBH1 = KHiOw/(dw) 152 A/m （相当于1.9Gs）dS/1= 1 m此时的设备摆放安全距离dS/1约为1m，是最佳屏蔽效果。如此的设置可大大节约建筑物机房内的空间使用率，是解决建筑物顶部机房问题的最好方法。5、引下线对建筑物LPZ1区内电磁场强度的影响建筑物顶部通过建筑物直击雷防护装置接闪时，按照IEC推荐的雷电流的分布概率，80%的雷电流峰值为3050KA，我们假设此时雷电流参数为：40KA，若此建筑物由10条柱内钢筋组做引下线，则每条柱内钢筋组上所分担的雷电流为4KA。则，在LPZ1区内距离引下线小于10Gs，即800 A/m的电磁场界面的位置Sa为：Sa=Sa=Sa即设备在LPZ1摆放时距离引下线的最小安全距离。同样情况，若此建筑物不是使用柱内钢筋组做引下线，而是独立设置引下线，假设引下线有4条，则依据前述例子，每条柱内钢筋组上所分担的雷电流为10KA。则，在LPZ1区内距离引下线小于10Gs，即800 A/m的电磁场界面的位置为：Sa=Sa=由此可见，这样做对面积较小的电子计算机机房是不经济的。当建筑物遭受直击雷时，雷电流的95%沿着建筑物的外墙引下线流入地，而在建筑物中间的柱子流过的电流约为5%；因此，在分析时我们一般只考虑建筑外层柱内钢筋组的数量。值得一提的是：选择建筑物内层柱内钢筋组做建筑的电气接地干线时，可大大降低雷击时在该接地干线上产生过高的雷击电压。综上所述，对于高层建筑物中的电子信息设备机房来说，机房不宜架设计在建筑物顶部，如因条件限制需要设计在建筑物顶部时，必须用金属网格做好雷电电磁脉冲的屏蔽工作。对于面积大于140 m2的电子信息设备机房，金属网格的宽度不宜小于1m1m。对面积较小只有几十平方米的电子信息设备机房，要达到有效利用机房面积的目的，则需使用0.4 m0.4 m金属网格对建筑物进行电磁屏蔽。对于引下线的选择，宜使用建筑物柱内钢筋组做引下线，而不宜独立设置引下线。四、电力局综合楼及变电站所电源系统防雷1、高压电力线的防护高压电力线架空地线300500m终端杆变压器低压端避雷器图42 高压电力线采用架空地线防护示意图在雷电活动频繁、雷电强度大、雷暴日多的地区，当雷击建筑物附近的交流供电线路时，为了防止雷电沿电力线路侵入建筑，可按图42所示方法，对高压电力线以及变压器实施保护。GB 50057-94（2000）建筑物防雷设计规范国家标准第三章、第3.3.8条要求：在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下：当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引人时，宜在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器，当Y，yno型或D，yn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，宜在变压器高、低压侧各相上装设避雷器，在高压侧采用架空进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，尚宜在低压侧各相上装设避雷器。实施方法：1）、可在距变压器300-500m的架空高压电力线上方，架设避雷线（架空地线）对电力线进线进行保护。该架空地线宜每杆接地一次，而且要单设接地体，勿用水泥杆内的钢筋做引下线和接地体。这样，与变压器高压侧的避雷器相配合，可以阻止雷电波造成损害，同时使雷电流在每杆入地，使其分流泄入大地。2）、为了更稳妥可靠，可在高压电力线终端杆的前一杆上，在每条相线上对地增装一组HY5WS-17/50配电型无间隙氧化锌避雷器；在变压器的低压侧还要对地装一组HY1.5W-0.5/2.6配电型无间隙氧化锌高压避雷器，除此之外尚应在每四杆增设一组跌落式熔断器。应当提起注意的是，每当落雷之后和雷雨季节到来之前，一定要仔细检查高压避雷器和接地线是否完好无损，以排除隐患。3）、如果高压电力线直接引入机房配电室，此时，从变压器高压侧起的一段应采用高压电力电缆进室，其长度至少200m。架空高压线与高压电缆的连接处，应加装一组HY5WS-17/50配电型无间隙氧化锌避雷器，并且高压电缆两端金属护层、钢带应分别妥善接地。在年雷暴日大于20日，大地电阻率高的地段，还应在电力电缆的上方，架设屏蔽线（排流线）。2、建筑内配电线路及设备过电压防护1)、引入大楼内的交流电力线宜采用地下电力电缆。其电缆金属护套的两端均应作良好的接地。2）、交流供电变压器高压侧，按供电局要求安装一组HY5WS-17/50配电型无间隙氧化锌避雷器；低压侧，安装MVS开关型电源防雷模块或者MB UP一级电源防雷箱。变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近一点接地。3）、配电屏引出的三根相线及零线，应安装MSL系列限压型电源防雷模块或者MB UP型电源防雷箱。屏内交流零线不作重复接地。大楼内所布放的交流供电线路中的中性线（零线）汇集排，应与机架的正常不带电金属部分绝缘。4）、建筑的电缆金属护套在入室处应作保护接地，电缆内芯线在入室处应加装防雷器，电缆内的空线对亦应作保护接地。建筑内所有交直流用电及配电设备均应采取接地保护。交流保护接地线应从接地汇集线上专引，严禁采用中性线作为交流保护接线。5）、根据有关规范建议：“动力供电采用不少于三级的分流限压措施”，所以其供电系统的防雷配置图如图45所示（使用MB三相/单相电源防雷器系列）。UPSA/C图中配电室变电所表示米蓝系列电源电涌保护器3、常用电源系统防雷设计方案A、电源一级防雷依据GB 50057-94建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ0A、LPZ0B区对电涌保护器（SPD）的要求及GB 50054-95低压配电设计规范第四章：配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T 16-92民用建筑电气设计规范第13部分：电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ 64-83工业与民用电力装置的过电压保护设计规范第五、六、八章；DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合第三章到第十章；DL/T621-1997交流电气装置的接地第三章、第四章、第六章、第七章的部分条文。按照第二类建筑物雷电防护等级首次雷击参数要求，依据雷电分流理论，可分配到电源线路系统的最大雷电电流为10/350s波形75KA，则对于TN系统每线可分配10/350s波形雷电流15KA。因此作为系统电源进线端的第一级防雷，需使用10/350s波形、通流容量大于15KA每线的电源电涌保护器将数万伏的感应雷击过电压限制到4KV以下。通常将配电系统第一级防雷保护设计为：使用10/350s波形、通流容量25KA每线，8/20s波形、通流容量100KA每线的B级电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到2000V以下。所有接线用16mm2股铜线连接，地线用25mm2 多股铜线连接。可选用MVS 50B/3+NPE开关型电源防雷模块或者MB UP/3L-120B电源防雷箱。B、电源二级防雷根据GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及GB 50054-95低压配电设计规范第四章：配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T 16-92民用建筑电气设计规范第13部分：电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ 64-83工业与民用电力装置的过电压保护设计规范第五章、第六章、第八章；DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合第三章、第四章、第五章；DL/T621-1997交流电气装置的接地第七章、第八章的部分条文。按照第二类防雷建筑物雷电防护等级二次雷击参数要求，依据雷电分流理论，可分配到电源线路系统的雷电电流为8/20s波形75KA，则对于TN系统，每线可分配8/20s波形雷电流18.75KA，考虑到保护的裕度，作为配电系统电源第二级防雷，需使用8/20s波形、通流容量40KA每线的电源电涌保护器将4KV的线路残余感应雷击过电压限制到2KV以下。可选用MVL 40C/3+NPE限压型电源防雷模块或者MB UP/3L-65B电源防雷箱。C、电源三级防雷根据GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及GB 50054-95低压配电设计规范第四章：配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T 16-92民用建筑电气设计规范第13部分：电力设备防雷、第14部分接地及安全的部分条文。依据电力综合楼配电线路设计的实际情况，考虑到机房设备的重要性，将配电系统第三级防雷保护设计为：使用8/20s波形、通流容量20KA每线的电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到1500V以下。可选用MVL 20D/3+NPE限压型电源防雷模块或者MB UP/3L-40C电源防雷箱。D、电源末级防雷根据IEC 61312-3雷电电磁脉冲的防护 第三部分：浪涌保护器的要求，在LPZ2区内，浪涌保护器可将浪涌电压限制到一千多伏，防雷器通流容量为（8/20s）：10KA。依据电力综合楼中所使用设备的实际情况，考虑到服务器等高价位设备的重要性，将配电系统末级防雷保护设计为：使用8/20s波形、通流容量20KA的MPS 103D插座型电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到1000V以下。四、电力局综合楼及变电站所信号系统防雷电力局综合楼智能建筑信息系统一般由建筑物自动化（BuildingAutomationSystem，BAS）、远程通信（TelecommunicationSystem，TCS）和办公自动化（OfficeAutomationSystem，OAS）三个系统构成，这3个系统中又包含各自的子系统。依据GB50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范的规定，电力局综合楼智能建筑属于“重要的人员密集的公共建筑物”，因此通常按照二类防雷建筑设计要求进行考虑。根据GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及YD/T 5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范第五部分：SPD 的选择；第5.3条：信号线用SPD；第5.5条：计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求，参照IEC 61643-3 低压系统的电涌保排器 第3部分在电信系统中SPD的应用和IEC 61644-1 1997通信系统用SPD标准要求，对于通信线路的防护，需对设备进线缆线使用8/20s波形、通流容量3KA的信号电涌保护器将数千伏的线路感应雷击过电压限制到设备允许值。1、环境控制管理子系统主要包括：暖通空调（HVAC）系统控制，如对各种冷热源机组，空调机组、新风机组控制给排水系统控制，如各种水泵、水箱水位控制报警。运输系统控制，如各个电梯、自动扶梯的控制。电气系统控制，如对变配电设备、自备发电机、直流电源、照明、动力设备控制等。按照GB50057-94建筑物防雷设计规范标准第3.3.7条的要求，应该将建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，不用另设接地装置。对于控制系统用的12V的RS232和6V的RS485、RS422数据控制线，由于通常此类控制线的线路较长，布线比较复杂，容易感应到雷电和工频过电压，而数据线连接的控制主机耐压又比较低，所以需要在主机的各数据线输入端安装相应的数据信号浪涌保护器。RS232数据控制线可使用MS PD-12V/2S的数据信号浪涌保护器，RS485、RS422数据控制线可使用MS PD-06V/2S的数据信号浪涌保护器。此系列一般用于控制回路额定的负载电流小于500mA的功率比较小的控制系统。如果控制回路的功率比较大，比如长距离的RS232数据控制线或者24V、48V双绞线，则可以选用额定负载电流1.5A的MS PD-P12V/2S、MS PD-P24V/2S、 MS PD-P48V/2S的数据信号浪涌保护器。一般在电梯、自动扶梯、变配电设备、自备发电机、动力设备控制中，都需要选用额定负载电流1.5A的数据信号浪涌保护器。额定的负载电流小的数据信号浪涌保护器插入损耗比较小（0.1dB），因此数据传输的损耗比较小，其浪涌保护器（SPD）内部使用电阻元件（resistor），选型不正确的时候容易烧掉这个电阻元件。而额定的负载电流大的数据信号浪涌保护器插入损耗比较大（0.2dB），因此数据传输的损耗稍微大，其浪涌保护器（SPD）内部使用电感元件（inductor），所以安全性比较高。2、火灾报警及消防联动控制子系统主要有火灾报警及消防联动控制系统（FAS）。在建筑物内部装置感烟探测器、感温探测器及模拟显示盘。当发生火灾时，它能自动喷洒水或其他灭火液体气体。防排烟系统排除火灾时产生的烟雾并防止其漫延。火灾报警及消防联动控制系统一般使用RS232数据控制线，从安全性和成本考虑，通常只需要在主机的数据采集端安装数据信号浪涌保护器，而无须在感烟探测器、感温探测器探头处安装数据信号浪涌保护器。火灾报警及消防联动控制系统数据控制线可使用MS PD-24V/2S的数据信号浪涌保护器进行保护。3、安全监控子系统电视监控系统（Closed Circait Televisiow）的防雷保护比较复杂，首先需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。电视监控系统一般由以下三部分组成：1、前端部分。主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。2、传输部分。使用同轴电缆、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。3、终端部分。主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。A、前端设备的防雷：前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直接雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，比如安装在地下停车场等的摄像机等。而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。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。为了施工方便避雷针一般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 8的镀锌圆钢或35mm2铜导线，此时应注意依据GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范第2章、第2.5节、供电、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4。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。为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC24V）、视频线、信号线和云台控制线。这样做比较麻烦，问题比较多，且要受安装空间的限制，因此可以选择“三合一”或者“二合一”的监控摄像机多功能电涌保护器。比如MS CCTV-3/220、MS CCTV-3/024等。B、传输线路的防雷：CCTV系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范的规定，传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式，当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式。采用通信管道或架空方式时，应注意传输线缆与其它线路的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距。比如与220V交流配电线的最小间距为0.5米，与通讯电缆的最小间距为0.1米，与110KV电力线的最小垂直间距为2.5米，与1KV以下电力线的最小垂直间距为1.5米，与广播线的最小垂直间距为1.0米，与通信线的最小垂直间距为0.6米等等。直埋敷设方式防雷效果较好，而架空线比较容易感应雷击。为避免首尾端设备损坏，在使用架空线传输时，应在每一支撑杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生，统计数据显示雷击造成埋地线缆故障大约占总故障的30左右，即使雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。C、终端设备的防雷：在CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网，防直击雷措施应符合GB 5005794建筑物防雷设计规范的规定。进入监控室的各种金属管线应接到共用的接地装置上，易采用一点法接地。与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云台控制线，因此对于硬盘摄像机的信号保护，需要在由外面进入中心监控机房的线路接入设备之前，安装MS CoaxB-TV/16S同轴通讯信号浪涌保护器。按照YD/T 5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范第五部分：SPD 的选择；第5.3条：信号线用SPD；第5.5条：计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求规范的要求，通流容量应大于3KA。4、电话通信子系统（TCS）电话通信系统（TCS）的功能主要有语音通信、数据通信、图形图像通信。电话通信系统主要指以程控交换机及模块局为核心的电话、集团电话、远端虚拟交换机。最重要的有线话音通信系统就是程控用户交换机，它可组成内部和外部通信系统。目前用户交换机已经发展为数字式交换机，它的内部和外部线路的数目是很重要的指标。面对种类繁多，系统纷繁复杂的通信系统，其防雷设计显得非常复杂。只有依据YD/T 5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范和IEC 61643-3 低压系统的电涌保护器两个标准，在做好机房均压、线路屏蔽等工作的基础上，根据系统特点选择适合和有效接地方式，安装适合此系统线路参数使用的电涌保护器（SPD）就才能有效解决这些问题。对于有线话音通信系统，与程控交换机连接的线路有电话外线和内线，由于电话线路的布线极其复杂，分布至整幢大厦的各个位置，每一条线路都有可能感应到过电压，造成对交换机的危害，是不是每条进出线缆都需要做防雷保护呢？从经济实用的角度考虑这是没有必要的。通常对其进行防护只需对外线使用MS RJ45-TELE/4S或者MS RJ45-TELE/2S进行防护，线架和出线使用MS KRONE-LAS,MS KRONE-LSA10就可以了。对于拉出建筑的电话出线，比如门卫值班电话，可以考虑使用MS RJ45-TELE/2S进行保护。这样设计比较经济，从用户的角度讲是可以接受的。5、卫星通信及有线电视子系统对于卫星通信（VSTV）、有线电视（CATV）、卫星电视（SATV）等系统，其卫星天线一般安装在建筑物天面，如卫星天线未在建筑物防直击雷避雷针、带的保护范围之内，需要增加接闪器作保护，如在建筑物防直击雷避雷针、带的保护范围之内，只需要将天线馈线等外设线路穿金属管屏蔽，外端连接避雷带、天线支架或者引下线，内端连接机房接地汇流排或者建筑物柱内钢筋即可起到良好的雷电防护作用。再此基础上再在机房设备进线端安装MS CoaxN-CATV/S、MS CoaxB-TV/S等通讯信号电涌保护器就可将设备的雷击损坏风险降到极低的水平。6、计算机网络通信子系统计算机网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。 广域网远距离传输数据通信，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端应安装具备二级保护的防雷保护器，第一级一般为放电间隙型过电压保护器，通过RLC解偶后，进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵，保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有关要求。数据传输线路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保护器必须能够抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5KA雷电流，须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保护。进行PSDN等防雷设计，必须在使用前详细了解防雷器件及设备的工作要求。例如：PSDN调制解调器有带铃压和不带铃压二类，带铃压调制解调器工作电压为48v至54v，铃压为175v至180v，电涌保护器的保护电压应大于180v；不带铃压的调制解调器工作电压为48v至54v，防雷器的保护电压应不小于54v。如果两类防雷器混装，将对前者造成通讯信号短路，对后者造成防雷工作能力丧失。局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器，可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的防雷器，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。无线通讯经常在建筑物上架设天线，属于地面特别突出物，是雷电释放的危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小，所以一般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电，但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备，必须在进入设备之前，使芯线和护套接地，以达到避雷的目的。无论何种系统，缆线处理方式都是基本相同的，仅仅在电涌保护器（SPD）的型号选择上存在一些差异。一般依据系统电压、传输频率、接口形式、插入损耗、通流容量等参数进行选择。如6V的分组交换数据业务（X.25）、帧中继（FR）可选择MS RJ45-V11EI/4S通讯信号电涌保护器；48V的数字数据网（DDN）业务可选择MS RJ45-DDN/4S通讯信号电涌保护器；110V的综合业务数字网（ISDN）可选择MS RJ45-ISDN/4S通讯信号电涌保护器等。多口网络交换机可选用MS RJ45-16E或者MS RJ45-24E的 19标准机架10/100M自适应集线式电涌保护器；由于电力计算机网络通讯系统的特殊性，对电力系统需要注意以下几个问题：A、电力广域网：一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击，它自身就断了。所以，广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地），在GA173-1998计算机信息系统防雷保安器标准中，广域网保护的最大雷电流为5KA，连接广域网一般有以下几类，一类是DDN租用专线，一类是ISD专线，一类是帧中继以及微波通讯方式 。对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，传输速率小于等于2M，插入保安器，使之在雷电作用下，短路保护5KA电流，而端口残压小于25V；而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V，插入保安器，保安器的启动电压来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175。 B、电力局域网：在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆，UTP电缆的4对线中两对线（1-2，3-6线对）一对线接收一线发送，采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发，那么，就应按两对线进行雷电保护。在机房的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3Gs的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。 C、综合布线：从防雷角度上考虑，布线一定要明确表示：（1）电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离；（2）广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设；（3）网线与墙壁布置时，有条件应远距离安装；（4）屏蔽槽有厚度要求，并要求两点接地；7、办公自动化系统（OAS）办公自动化系统（OAS）是智能建筑基本功能之一。办公自动化系统提供的主要功能有：文字处理、模式识别、图形处理、图像处理、情报检索、统计分析、决策支持、计算机辅助设计、印刷排版、文档管理、电子帐务、电子黑板、会议电视、同声传译等。另外先进的办公自动化系统还可以提供辅助决策功能，提供从低级到高级的、逐步建立为领导办公服务的决策支持系统。对于办公自动化系统（OAS）系统，其雷电防护的重点在于对计算机网络系统的防护，如前所述。对于其它办公设备，可以使用插座式电涌保护器。8、机房的均压、等电位问题A、标准和规定GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第六章、防雷击电磁脉冲；第三节、屏蔽、接地和等电位连接第6.3.4条要求：所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区的界面处做等电位连接；信息系统的的各种箱体、壳体、机架等金属组件应建立一等电位连接网络，并与建筑物的共用接地系统连接。内部金属装置与等电位连接带之间的连接导体采用铜材时,最小截面积为6mm2,采用铝材时, 最小截面积为10mm2,采用铁时, 最小截面积为16mm2；铜或镀锌钢等电位带的截面积不应小50mm2。GB 50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第三章、建筑物的防雷措施；第三节、第二类防雷建筑物的防雷措施要求：每根引下线的接地电阻不小于10欧姆，防直击雷接地装置宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等共用接地装置。GB50174-93电子计算机机房设计规范第六章 电气技术：第四节接地要求：第6.4.2条、第6.4.2条要求，采用共用接地时，电阻按各种接地方式的最小值要求。GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范第2章：第2.5节供电、接地与安全防护：第2.5.4条要求当采用共用接地时，接地电阻不大于1欧姆；JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范第14章接地与安全：第14.7.5.3条要求，当机房接地与防雷接地系统共用时，接地电阻要求小于1欧姆。因此对于监控机房和通讯机房接地均应与建筑物防雷地等共用同一接地装置，接地电阻要求小于1