企业培训_防雷装置设计审核培训讲义

防雷装置设计审核培训讲座 主讲人 江双喜 前言 防雷装置设计审核是国家行政许可项目 实施的主体是气象主管机构 而具体从事防雷装置技术性审查的单位是防雷技术中介服务机构 全省 全市承担这项任务的是防雷中心 因此我们培训的防雷装置设计审核仅仅是技术审核 对行政许可的条件 程序和期限等不在本次培训范围 培训的主要内容 1防雷施工图设计审核所需资料2设计依据3建筑物防雷分类和建筑物电子信息系统防雷等级的确定4接闪器5引下线6接地装置7均压环 防侧击雷 8内部防雷9在审核时应注意的其他问题10信息系统防雷审核 一 防雷施工图设计审核所需资料1 防雷设计说明2 基础防雷平面图 3 屋面防雷平面图 4 均压环设置平面图及立面图 5 等电位连接平面图及立面图 6 等电位连接预留件图 7 防雷接地系统图 8低压配电系统图 9 弱电系统配置图 10 强 弱电系统电涌保护器配置图 电涌保护器的技术参数 二设计依据设计文本拿到后首先看设计依据 不同的设计依据将有不同的设计方法 从防雷的角度出发 我们引用的依据应是 建筑物防雷设计规范 目前 很多设计院引用 民用建筑电气设计规范 的有关条款来进行防雷设计 应加以更正 该规范很多防雷设计理念与 建筑物防雷设计规范 和IEC61024 1等标准相距甚远 1 建筑物防雷设计规范GB50057 94 2000年版 2 建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343 2004 3 雷电电磁脉冲的防护GB T19271 1 2003 4 通信局 站 雷电过电压保护工程设计规范YD T5098 2001 5 智能建筑设计标准GB T50314 2000 6 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB T50311 2000 7 国家有关规定及其他相关规范与标准 没有提到以上设计依据应提出意见 设计依据是审核的重点 三建筑物防雷分类和建筑物电子信息系统防雷等级的确定 建筑物防雷分类建筑物防雷分类应根据其重要性 使用性质 发生雷电事故的可能性和后果进行分类 GB50057 94P2首先 看重要性其次 看使用性质第三 预计发生雷电事故的可能性和后果 最后 按建筑物年预计雷击次数套规范 根据公式计算 讲一下公式 当一座建筑物中兼有一 二 三类防雷建筑物时 其防雷分类应按建筑物所占不同防雷分类面积确定防雷分类GB50057 94P19第3 5 1条文说明一下 注 1 分类时 不能按 民用建筑电气设计规范 来分级 一级 100米以上 二级 19层或50米以上 三级 20米以上 如果设计说明按 民用建筑电器设计规范 分级 应更正 2 一个建筑项目可能有很多独立的建筑单体构造 分类时应按各单体的情况分别确定防雷类别 举例 宏力半导体厂区原先统一按第三类防雷建筑物进行防雷设计 后经审查发现该厂区按其使用性质和建筑物年预计雷击次数分类有第一类 二类 三类防雷建筑物 3 GB50057 94第六章 信息系统所处建筑物确定为第三类防雷建筑物不妥 还应根据其重要性和后果来确定防雷分类 建筑物电子信息系统防雷等级建筑物电子信息系统的防雷设计 应满足雷电防护分区 分级确定的防雷等级要求 建筑物电子信息系统防雷等级可有二种方式来确定 根据建筑物电子信息系统雷击风险评估确定雷电防护等级 根据建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级 建筑物电子信息系统雷电防护等级共分A B C D 级 四接闪器接闪器的种类主要有避雷针 避雷线 避雷带 或网 及利用金属屋面或屋顶上永久性金属物作接闪器 如旗杆等 避雷针主要有常规避雷针和ESE针 即提前预放电避雷针 安装此针属锦上添花 审图时主要考虑以下几个方面 1 避雷针 1 避雷针的材料规格GB50057 94P22第4 1 1条 2 避雷针的保护范围 常规避雷针应采用滚球法确定接闪的保护范围 第一类防雷建筑物滚球半径30米第二类防雷建筑物滚球半径45米第三类防雷建筑物滚球半径60米计算一下单针的保护范围GB50057 94P51在审核时 一般是已知针高h 被保护物的高度hx 滚球半径hr 求 rx 避雷针在hx高度的xx 平面的保护半径 m r0 避雷针在地面上的保护半径 m 3 如果采用ESE针 那就要根据厂商提供的技术参数来确定其保护范围 2 避雷带和避雷网1 材料规格GB50057 94P22第4 1 2条 2 敷设方式 一般宜明敷不宜暗敷 尤其是沿女儿墙敷设时 在人群密集场所不应暗敷 雷电流热效应使物体发热迅速膨胀 3 避雷带支架间距为 1 5m 避雷带支架高度为10 15cm 天面避雷网网格尺寸 第一类防雷建筑物不大于5 5 米 或6 4 米 第二类防雷建筑物不大于10 10 米 或12 8 米 第三类防雷建筑物不大于20 20 米 或24 16 米 平屋面的第三类防雷建筑物 当其宽度不大于20米时 可仅沿周边敷设一圈避雷带 3 架空避雷线和避雷网宜采用截面不小于35平方毫米的镀锌钢绞线 4 金属屋面作接闪器 宜符合GB50057 94P22第4 1 4条 注 滚球法保护的原理GB50057 94P26注3 别墅一般不愿意安装避雷带 影响美观 五引下线 1 引下线间距按GB50057 94规范要求 第一类防雷建筑物引下线间距不大于12米第二类防雷建筑物引下线间距不大于18米第三类防雷建筑物引下线间距不大于25米2引下线材料规格引下线引下线宜采用圆钢或扁钢圆钢直圆钢直径不应小于8毫米 扁钢截面不应小于48平方毫米 其厚度不应小于4毫米注 1 注 1 一般情况下 一幢建筑物的引下线不应少于2根 2 引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置 明敷 并经最短路径接地 3 建筑艺术要求较高者可暗敷 但其圆钢直径不应小于10毫米 扁钢截面不应小于80平方毫米 4 多根引下线时 宜在各引下线上于距地面0 3米至1 8米之间装设断接卡 如果利用建筑物柱内钢筋作为引下线 可在合适部位预埋测试板 5 当利用建筑物四周的钢柱或柱子内钢筋作为引下线时 可按跨度设引下线 但引下线平均间距为 第二类防雷建筑不应大于18米第三类防雷建筑不应大于25米 6 利用混凝土柱内二根对角线主钢筋作为引下线时 其直径不应小于8毫米 仅一根时其直径不应小于10毫米 7 第三类防雷建筑物周长不超过25米 且高度不超过40米 可只设一根引下线 8 引下线与接闪器 接地装置 基础接地体 均压环应可靠焊接 电气贯通方式 不宜绑扎 六接地装置接地装置是外部防雷装置中 用于将雷电流传导及散流入地的那一部分 它主要有接地体和接地线组成 见GB50057 94P70接地体一般有二种形式 一种人工接地体是GB50057 94P24第三节 另一种称基础接地体 就是采用桩基内的钢筋等作为接地体 在审核时应注意 1 当利用建筑物的基础内钢筋网作为接地体时 在周围地面以下距地面不小于0 5米 每根引下线所连接的钢筋表面积总和为 第二类防雷建筑物应S 4 24kc2kc 0 44S 0 82m2第三防雷建筑物应S 1 89kc2kc 0 44S 0 36m2kc为分流系数 见GB50057 94P62园柱体表面积计算公式S 2 r r h 2 环形人工基础接地体的规格尺寸 第二类防雷建筑物见GB50057 94P12表3 3 5第三类防雷建筑物见GB50057 94P17表3 4 3 3 接地电阻接地电阻应按其建筑物的使用性质及接地方式来确定 如采用共用接地时 一般应小于1欧姆 如果是诸地分开的 那应该根据各功能接地电阻的要求来设计 信息系统应小于4欧姆 大型计算机应小于1欧姆 曙光 按设备要求来定 第一类防雷建筑物每根引下线的冲击接地电阻不应大于10欧姆 第二类防雷建筑物每根引下线的冲击接地电阻不应大于10欧姆 第三类防雷建筑物每根引下线的冲击接地电阻不应大于30欧姆 4 接地装置的设计 最终是为了满足接地电阻符合要求 七均压环 防侧击雷 均压环的设置主要有二个作用 一是防侧击雷 另一个作用与引下线等防雷装置构成一个完整的法拉第笼 使建筑物形成一个初级屏蔽体 对减少雷击电磁脉冲 LEMP 的干扰 保护室内的电子设备免遭雷击电磁脉冲的冲击起到很重要的作用 这里先谈防侧击雷的问题 按GB50057 94规范要求第一类防雷建筑物 从30米起 每隔不大于6米沿建筑物四周设水平避雷带 并与引下线可靠焊接 同时将外墙上的栏杆 门窗较大金属物与防雷装置连接 第二类防雷建筑物 从45米起 每隔二层设均压环 同时将外墙上的栏杆 门窗较大金属物与防雷装置连接 第三类防雷建筑物 从60米起 每隔二层设均压环 同时将外墙上的栏杆 门窗较大金属物与防雷装置连接 注 1 均压环的材料可以采用25 4毫米的扁铁 也可利用圈梁内外侧二根直径不小于10毫米主筋或四根直径不小于8毫米的主筋 2 均压环应与引下线可靠焊接 3 栏杆 门窗等金属物与防雷装置连接时 应采用焊接 窗 环或窗 引下线的过渡电阻不应大于0 03欧姆 4 实际审核过程中 均压环的设置还应根据建筑物的使用性质来确定 八内部防雷前面讲的接闪器 针 带 网 引下线 接地装置 均压环 界与内部与外部防雷装置之间 从分类上来讲应属外部防雷装置 即主要用来防直击雷 IEC61024 1 建筑物防雷 将防雷分为外部防雷和内部防雷 内部防雷包括防雷电感应 防雷电波侵入和防反击以及防生命危险 内部防雷的主要手段是等电位连接 接地和屏蔽 其实防雷工程应该是一个系统工程 尤其是微电子系统的防雷 它不仅要有一个完好的外部防雷设施 建筑物内设备的接地 屏蔽及等电位连接也相当重要 等电位连接是内部防雷的核心问题 按等电位理论 接地不过是以地电位作为参考电位的一种等电位连接 等电位连接 将分开的装置 诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来 以减小雷电流在它们之间产生的电位差 GB50057 94描述 等电位连接 内部防雷装置中 能减小由雷电流引起的电位差的那一部分 IEC61024 1中描述的 IEC601024 1描述 等电位连接是减少在需防雷空间内发生火灾及爆炸危险 以及人身事故的一项非常重要的措施 由此可见 等电位连接的重要性 以上这段话有二层意思 一是必须共用接地 二是电位相等从审核的角度来讲 内部防雷审核的要点主要在于各类管线 电缆及设备的等电位连接 包括电涌保护器的安装 接地及屏蔽 等电位连接与接地从某种意义上讲是一回事 因为现在绝大部分管线和设备是通过等电位连接的方式进行接地的 接地 现在提倡共用接地 尤其采用钢筋混凝土屋面板 梁 柱和基础的钢筋作为接闪器 引下线和接地装置的建筑物 屏蔽 主要有建筑物屏蔽 房间的屏蔽 线路的屏蔽和设备的屏蔽 我们在审核时主要根据建筑物使用性质考虑建筑物 设备和线路的屏蔽 1 接地与等电位连接设计院在设计接地时 目前存在的问题是采用共地不共线的方法来解决各种不同功能设备的接地 例 扬州市某个单位共有13类接地线 变电所 冷冻机房 水泵房 锅炉房 电话进线室 车库管理系统 强电管笼 弱电管笼 电梯机房 舞台影响系统 录播机房 电话电脑机房 安保消防系统 它这13类系统的接地线均是从地网或总等电位连接排引上 按GB50057 94P133第6 3 1条款说明和 智能建筑设计标准 P4310 2 6条的要求各类设备和管线的接地均应采用局部等电位连接 不提倡共地不共线 应采用层层等电位接地系统 看图 接地系统图 说明一下 1 垂直线太长 在其两端产生较强的电感压降XL 2 fL看GB50057 94P95 2 除特殊设备外 一般现在的电脑等设备 信号地 PE地和外壳都是同一地 3 当相互邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时 应将其接地装置相连 2 需要做等电位连接的设施1 竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连 GB50057 94P1182 突出屋面的金属装置和金属构件应与避雷带可靠焊接 3 所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的界面处做等电位连接 当金属管道从不同地点进入时 宜设若干等电位连接排 并应将其就近连到环形接地体 内部环形导体或此类钢筋上 4 卫生间应做等电位连接 在浴室人体皮肤完全湿透 人体阻抗大幅度下降 金属管道 结构等种种原应传导来的十几伏的不高的电压就可使人体通过大于心室纤维性颤动电流阈值而电击致死 5 当电源采用TT系统时 住户配电箱应设局部等电位连接排 并作为PE接地 解释TT系统 6 当电源采用TN系统时 引入各楼层的PE线应采用局部等电位连接方式重复接地 解释TN系统 GB50057 94P927 弱电设备机房 电梯机房 低压配电间等机房的接地应采用局部等电位连接 8 在合适位置预留等电位连接排 3 等电位连接导体的材料GB50057 94P33表6 3 4注 1 当建筑物内有信息系统时 在那些要求雷击电磁脉冲影响最小之处 等电位连接带宜采用金属板 并与钢筋或其它屏蔽构件设多点连接 2 等电位连接应以最短连路到最近的等电位连接带或其它已做了等电位连接的金属物 各导电物之间宜附加多次互相连接 3 局部等电位连接排应就近从作为引下线的钢筋或圈梁主钢筋或环型接地体 基础接地体或楼层钢筋网引出 并可靠焊接 4 信息系统的所有外露导电物应建立一等电位连接网络 并均有通大地的连接 每个等电位连接网不宜设单独接地装置 GB50057 94P35四 5 电源线 各类信号 控制 视频等线缆的等电位连接应通过SPD来实现 下面再讲 6 安全距离 是指在需要防雷的空间内 两导电部件之间不发生危险的火花放电的最小距离 等电位连接措施做的好 设备之间 设备与管线之间的电位差降低到最小 GB50057 94P101 4 屏蔽屏蔽是为了减少电磁干扰的感应效应而采取的措施 对我们防雷而言 是为了减少雷击电磁脉冲 对建筑物内的微电子设施的干扰 保护建筑物内微电子设施免遭损坏的有效手段 这里讲屏蔽主要是讲建筑物屏蔽和建筑物内各类线路的屏蔽 1 建筑物屏蔽第一类防雷建筑物30m以上设均压环 30m以上栏杆 金属门窗等较大金属物等防雷装置连接 避雷带网格5 5米 第二类防雷建筑物45m以上设均压环 45m以上栏杆 金属门窗等较大金属物等防雷装置连接 避雷带网格10 10米 第三类防雷建筑物60m以上设均压环 60m以上栏杆 金属门窗等较大金属物等防雷装置连接 避雷带网格20 20米 以上是按照不同防雷分类的滚球半径确定防侧击雷的措施和防直击雷措施 实际上 在这些不同高度上采取的防侧击雷和防直击雷措施 已对这些不同高度上的建筑物构成了一个初级屏蔽体 对这些高度上建筑物内的设备有一定的屏蔽效果 在审核时 还应根据建筑物的使用性质来考虑相应的屏蔽措施 在审核时 一般民用住宅可按规范来要求 办公楼 智能化楼宇 计算中心等重要建筑 均从首层要求 每隔一层设均压环 并加密天面网格和引下线 这样能对建筑物内的微电子设施起到一定的屏蔽作用 建筑物内线路屏蔽线路屏蔽主要减小雷电流通过对电视线缆 通信线缆 控制信号电缆等线缆的感应造成系统的不正常运行GB T50311 2000P27 在综合布线时 不仅要以合适的路径敷设线缆 对弱电系统的电缆宜采用屏蔽电缆或穿金属管线敷设 屏蔽层和金属管应有良好接地 目前 设计院在设计时 大部分采取PVC管穿电缆 在审核时应给予指出 5 电涌保护器 SPD 电涌保护器 具有非线性特点的 用以限制瞬态过电压和引导电涌电流的一种防护器具 电涌保护器一般有三种类型 开关型 一般用在LPZ0b LPZ1区 用于电源系统的SPD 可疏导10 350us模拟雷电冲击电流 限压型 一般用在LPZ1至LPZn区 可疏导8 20us模拟雷电冲击电流 限压型SPD一般由氧化锌压敏电阻 MOV 或半导体放电管 SAD 等元件组成 混合型 一般由MOV 滤波器 半导体放电管等电路组成 我们在审核时 电涌保护器的安装主要考虑电源低压侧部分和信号部分 这里我们先讲低压侧部分电涌保护器的配置 信号部分留在信息系统防雷设计审核时讲 当无法用金属导体直接进行等电位连接的系统 需要做等电位连接时 可采用SPD作瞬态等电位连接 如 电源线 数据信号线等 即当无雷电流时 对地是开路的 当有雷电流通过时 它是导通的 即瞬态导通 所以 安装SPD是解决有源线路等电位连接的一种方式 在审核时我们应从以下几个方面来考虑 1 哪些位置和设备应安装电源SPD按GB50057 94规范要求 电源低压侧宜安装电源SPD 没有明确规定在电源低压侧必须或应安装电源SPD 所以根据GB50057 94规范 电源系统应安装SPD 但GB T50311 2000规范11 0 9条和GB T50314 2000规范10 2 6条指出了应该安装电源SPD的位置 没有依据 设计单位和业主不会认可 2 设计单位应提供SPD的技术参数 如果设计单位在设计时 在电源系统设计了SPD 设计单位应提供相应的技术参数 1 Imax SPD最大放电电流 2 In 标称放电电流 3 波形 8 20 s或10 350 s 4 Ures 残压 5 Un 额定电压 SPD的工作电压 6Uc 最大持续运行电压在TT系统中 Uc 1 55UoTN TT系统中Uc 1 15UoIT系统Uc 1 15U U指线间电压 注 Uo是低压系统相线对中性线的标称电压 在220 380三相系统中Uo 220V 在TT系统中Uc 1 15Uo是指SPD安装在剩余电流保护器的电源侧 Uc 1 55Uo是指SPD安装在剩余电流保护器的负荷侧 见GB50057 94规范P40图6 4 5 1 Uc 1 55Uo P42图6 4 5 3 Uc 1 15Uo 3 电源SPD设置时应考虑设备的耐冲击电压 一个SPD在放电电流通过期间或在此之后的瞬间 其接线端之间有一个电压峰值 这一个值称为残压Ures当残压大于设备的耐压时 设备容易损坏 当不知道设备的耐冲击电压时 可参照GB50057 94P39表6 4 4 4 当采用多级SPD保护时应注意两级之间的距离 电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10米 限压型SPD之间的线路长度不宜小于5米 当距离达不到规定距离要求时 应加装退耦线圈 注 采用多级SPD保护时 每一级采用什么类型的SPD应视具体情况而定 在安装电源SPD时 通流能力到底是多少 GB50057 94规范没有一个明确的说明 仅在第6 4 7 6 4 8 6 4 9条款中提了不宜小于15kA10 350us 5kA8 20us 3kA8 20us要求 为此 我们在审核时应根据当地雷暴发生情况和预期的承受能力来确定SPD的通流能力 也可以参照DY T5098 2001 通信局 站 雷电过电压保护工程设计规范 九 在审核时应注意的其他问题1 当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时 宜将其接地装置互相连接 2 屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器 并和屋面防雷装置相连 3 卫星接收天线等设备应在接闪器的保护范围内 天线基座应与防雷装置相连 焊接 天馈线应穿金属管 金属管两端应接地 4 电源 380V 系统应在总配电柜处安装电源SPD 智能化办公楼宇等建筑物应在各楼层配电间安装电源SPD 5 电梯 弱电等设备的供电系统应安装电源SPD 6 通讯 电视 监控及安保等弱电系统均应采取相应的雷电防护措施 十 信息系统防雷审核信息系统的雷电防护是一个比较复杂的工程 它即要考虑信息系统所处的建筑物要有雷电防护要求 外部防雷 还要考虑信息系统本身各功能设备的要求和特点采取相应的雷电防护措施 如接地处理不好 SPD参数选择与设备不匹配等就可能造成系统运行不正常 严重时可造成整个系统瘫痪 为此 信息系统防雷工程审核时我们一定要强调 信息系统雷电防护一定要整体考虑 一定要有专业设计资质证书的设计单位才能进行信息系统防雷工程设计 没有专业设计资质证书的设计单位报送的设计方案一律不予受理 设计方案中采用的防雷器材 SPD 一定要有检验报告和当地主管机构的认可 或备案 并提供防雷器材的主要技术参数 设计方案中一定要说明设备配置情况和原有的防雷设施情况 提供防雷装置安装示意图 1 信息系统结构介绍 2 信息系统防雷设计审核要点信息系统防雷设计审核主要分二大部份 外部防雷 防直击雷 内部防雷 屏蔽 接地 等电位连接及SPD 3 设计文本主要分三部分 设计依据 设计说明及图纸1 设计依据主要有 GB50057 94 建筑物防雷设计规范 GB T50311 2000 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 GB T50314 2000 智能建筑设计标准 GB9361 1988 计算机场地安全要求 GB50174 1993 电子计算机机房设计规范 等其他相关行业标准如YD T5098 2001 通信局 站 雷电过电压保护工程设计规范 2 设计说明设计说明审核主要包括以下内容 1 信息系统所在建筑物防雷装置必须符合GB50057 94规范 防雷分类 一般信息系统所在建筑物按第三类防雷建筑物要求 重要信息系统按第二类防雷建筑物要求 外部防雷 2 信息系统机房位置一般不宜放在顶层 如确须放在顶层 一定要采取屏蔽措施 如 天面应做成1 1M的金属网格或根据重要性在机房内采用金属网 或用装饰钢板 做成六面金属屏蔽体 宜装避雷针 1 接地体形式及信息系统接地方式 接地体分人工接地体和利用建筑物桩基做接地体 要写明是人工接地体还是基础接地体 如果是独立接地体在不满足安全距离时 20米 应将接地体连接起来 提倡采用共用接地系统 共用接地系统的接地电阻不大于1欧姆 信息系统各功能接地应采用等电位连接的方式实现 2 机房内接地线的引入方式和接地线的材料和规格利用建筑物内用作防雷装置的钢筋做机房的接地线 还是从接地体引独立的接地线引至机房 依据 智能建筑设计标准 10 2 6条和 建筑物防雷设计规范 第6 3 1条 说明 中的要求 机房接地应采用等电位连接 等电位连接排应就近从引下线或圈梁主筋或楼板主筋 与防雷装置相连的 中引出 在审核中看设计文本是否按规范设计了 如不能按上述要求做 从接地体引上的接地线应采用铜或镀锌钢 其截面不应小于50mm2 但不宜过长 5 机房内设施的等地位连接机房内设备不带电金属外壳及金属物体的等地位连接是一个非常重要的问题 它能减小雷闪时设备与设备 设备与其他金属物体 设备与防雷装置之间的电位差 GB5007 94规范中对机房内设备等地位连接的方式有明确的规定 S型星型结构GB50057 94P35适用较小的机房 设备较少 M型网型结构GB50057 94P36适用较大的机房 设备较多 在实际情况中 由于机房内设备的不规则放置 完全要按照S或M型结构实现等电位连接比较困难 为此 通常的做法是在机房内利用不小于25 4的铜带敷设环型接地母线 并连接到作为引下线的柱内钢筋或圈梁的主筋上 并应可靠焊接