某省水文监测和信息传输系统综合防雷设计与施工方案.doc

某省水文监测和信息传输系统综合防雷设计与施工方案来源：水文信息中心作者： 日期： 2013-06-09 被阅读548次现场勘察报告1.水文系统基本情况某省水文水资源监测局辖管九个水文水资源监测局和省水文仪器设备检测中心，以及18个水文水资源监测队和123个水文站。多年以来，水文部门为全省的防汛抗洪、水利水电工程、城市建设、交通能源、国土资源测绘等国民经济建设搜集了保贵的水文资料，承担了大量的水文水资源监测工作，为各级领导提供了大量的科学决策依据，取得了显著的经济效益和社会效益。特别是全省实时而准确的水文信息的收集、处理与分析，发布重要水情预警预报，参与防洪调度，在我省历次成功地防洪抗灾和应对其它各种地质灾害的过程中发挥了重要作用，保障了全省人民的生命和财产安全，为某省的经济发展，社会稳定，以及某省在我国中部地区的快速崛起做出了重大贡献。随着我国经济社会的发展，对水文信息不断提出新要求，水文观测项目和内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求；现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，也促进了水文监测技术自动化的发展，各种高新技术等微电子设备已得到广泛使用。然而，这些设备在监测、数据传输过程中充分发挥了准确性、及时性的同时，也暴露出了其致使弱点，即抗过电压、过电流和抗电磁干扰能力很差。因此，设备经常遭受雷击损坏，甚至造成整个系统的局部瘫痪，在自然灾害发生时，将可能出现很大的不良后果。现在很多设备干脆不用，或者在雷雨季节不敢使用，在工作中带来了很多的不便。所以，加强防雷设施建设，避免雷击事故的发生很有必要。2水文站、局信息的监测、传输、收集、处理水文监测是水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成。各水文站将采集到的数据分别通过市话、宽带网络、无线电报三种方式传送到相关信息中心，由信息中心传送到市级水文局，再由市级水文局传送到省局，并提供给各级政府做相关决策之用。3水文站、局设备情况及雷害分析A、水文站1）、由于各水文站通常都建在郊区而且在河边，使得直击雷发生的概率非常高，各种线路、设备感应雷电高电压与雷击电磁脉冲的概率更要大得多。2）、整个水文系统的各水文站设备没有防直击雷、雷击过电压和雷击电磁脉冲等措施，或者采取的防雷措施不符合规范要求。如：无线电报天线没有按相关规范要求设置避雷针等直击雷防护措施；机房设备没有安装防雷电浪涌的防雷器；室外电源线、信号线应该穿金属管50米以上的距离屏蔽进入室内，并且屏蔽管两端要做好接地。而实际情况是，线路架空而入，有些信号线缆只靠其本身的屏蔽层进行屏蔽，没按要求接地，在直击雷高发的地带，这种屏蔽层很可能被雷电击穿，而且屏蔽的效果也差；地网与地网之间、防直击雷接地与防感应雷接地、屏蔽层、设备外壳、电源工作地、设备逻辑地和信号地之间没有进行等电位连接。B、无线电报中继站有关防雷方面的情况与水文站差不多，做得不全面、不规范。C、各局办公大楼及信息机房也没有按各有关规范的要求采取完善的防雷措施。防雷意识的误导1、建筑物已有防雷器（避雷塔、避雷针、避雷带），电脑、通讯设备等不用再保护。建筑物的防雷器只是对直击雷接闪，保护建筑物不被直击雷损坏，而不能保护建筑物内部的电子电器设备免遭感应雷损坏。 2、电源已安装地线，防雷没有问题。建筑物内部电源装有地线是电源本身应具有的接线要求，它能起到在遭受雷击时，雷电通过防雷装置泄放到大地的通道作用，而不能起到保护作用。要能起保护作用，则必须安装防雷装置。3、建筑物内的电源无地线，无法用防雷设备。为了保护建筑物内的电子电器设备不被雷击所损坏，电源布线时必须连接地线。要清醒的认识到，电源无地线是十分不安全的。 4、机房有保护地线，不用再安装防雷设备。保护地线的作用：保证工作人员的人身安全，预防设备外箱及操作台架带电，而影响工作人员的安全。保护与工作地连接的设备不被损坏，预防工作地电位的升高而对设备及设备的正常运行产生影响。保护地线只是一条泄放能量的渠道，而不能真正防雷。防雷器安装在线路上，不影响设备正常工作，只有当线路上有过电压或雷电流时，防雷器迅速动作，与大地导通，消除过电压及雷电流对设备的影响。 5、安装了电源防雷器，就不必安装信号防雷器。电源防雷器与信号防雷器是不同的两种线路上的防雷，安装了电源防雷器，确实能减免电源设备，因雷击的损害，但信号线路对雷电的感应，而造成对信号网络的损坏，电源防雷器是无能为力的。6、安装了一级防雷器就不用再安装别的防雷设备了。电脑、通讯设备等精密电子电器，大部分都是采用大规模集成电路芯片，抗干扰能力有一定的限制。要彻底保护设备的安全，应该采用多级防护，按照国家及国际标准，电源防护和信号防护一般均应采用三级防护：电源防护即总电源处采用第一级防护，楼层电源处或UPS前采用第二级防护，用电设备前采用第三级防护；信号防护一般在外线接口处采用第一级防护，交换机路由器处采用第二级防护，终端设备处采用第三级防护。防雷的安全性与采用的防雷级数成正比，因此多一级防雷装置，防雷效果更安全更可靠。在防雷问题上的投资和认识还比较薄弱的阶段，采用经济实用的综合防雷措施尤其重要。依据的规范1.GB50057-94建筑物防雷设计规范2.国际电工委员会IEC60364-5-534建筑物的电气设施规范3.GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范4.GB9361-88计算机场地安全要求5.GB7450-87电子设备雷击保护导则6.GB2887-89计算站场地技术条件7.GB12158-90防止静电事故通用导则8.IEC60364-5-534建筑物的电气设施过电压保护器件9.IEC61024-1-1建筑物防雷防雷装置保护、级别的选择10.IEC6063SPD电源防雷器11.国家公安部发布：GA173-1998计算机信息系统防雷保安器12.GB50054-95低压配电设计规范13.GB50174-93电子计算机机房设计规范14.IEC61643 接至低压配电系统的瞬态电涌保护器设计的方案一、方案组成本方案包括四大部分：第一部分：建筑物防雷，其目的是保护建筑物不被直击雷击坏，保障电器设备和工作人员的安全。第二部分：防雷地网的制作，地网是避雷针、避雷带、避雷器、等电位连接、屏蔽等设施有效发挥作用的保障。第三部分：等电位处理、屏蔽：等电位处理也可称共地处理，即工作地、防雷地、保护地均进行等电位连接，消除各点之间的电位差。金属线管的屏蔽，其目的是阻止线管上已感应的电磁干扰进入设备并疏导入地。第四部分：设备防雷，包括电源防雷和信号防雷二大类。二、方案达到的目的保障水文系统各局、站、网点的水文设施、办公设备的安全和正常运作，保障工作人员人身安全。三、方案的具体内容1水文站防雷A直击雷防护按照GB50057-94建筑物防雷设计规范要求，对建筑物和室外设备进行直击雷防护。即，建筑物采用避雷针（带、网）防雷措施；房顶设施（如天线）要采用避雷针防雷措施。由于很多水文站是多年前的建筑，其本身的结构在建房时没有按要求设计避雷针（带、网）防直击雷措施，或者设计不规范，达不到防直击雷的要求。因此，每一个水文站应安装一根避雷针对建筑物和天线、室外各种线缆进行直击雷防护。B地网的制作标准地网是为防雷提供雷电流的最终去处，地网的好坏直接影响到防雷的效果，机房要求制作1以下的地网，各水文站机房均设有合格的地网，接地电阻完全满足要求，不需要重新制作接地。能共用现有地网尽量使用现有地网，制作的地网距建筑物出入口或人行道小于3m时，应将水平接地体局部深埋不小于1m以上。地网上端深度为80厘米，垂直接地体采用5502000热镀锌角钢，水平接地体采用440热镀锌扁钢，垂直接地体与水平接地体的连接采用双面焊接，水平接地体与水平接地体的搭接采用双面焊接，焊接面积不小于10mm2，焊接处刷红丹等做防腐处理。接地线用440的热镀锌扁钢，汇接点用规格的扁铜，扁铜与扁钢连接处采用气焊，在扁铜上预留8连接孔两个，配备相应规格的不锈钢螺丝或铜螺丝。如果地网的冲击接地电阻达不到要求，应根据实际需要增加地网，但增加的地网必须与建筑地网、直击雷防护地网相连。所有室外电源线、信号线缆在穿金属水管屏蔽进入室内时，其远端接地要做一个简单地网，即打一根2-2.5米长的5502000热镀锌角钢。近端接在机房设备的防雷地网上。C根据有关防雷标准和规范要求，等电位连接是一很重要的措施，所有从外引入的管线均应作等电位连接和屏蔽，具体作法为：a）在地下室或靠近地平面处，所有外来导线（电线电缆、通信线缆、各种控制线缆、视频监控等）均要屏蔽并将所有的管线连接到连接板上，连接板要易于检查。b）高度超过20米的建筑物，在地面以上垂直每隔20米处连接板应与各引下线连接。c）在不大于20米的地网与地网之间应采用共网，应将机房防雷地网与大楼直击雷防护地网及建筑物基础地网相连，以消除地网与地网间的电压差。d）机房设置均压环，以用于电磁屏蔽和等电位处理，具体作法：用330的扁铜沿机房内侧一周，并与地网可靠连接；或者设置等电位连接盒以用于等电位处理。e）机房内各正对户外金属门窗、金属柜体、机架、设备金属外壳、防静电地板均需要就近接地、数据线路的金属屏蔽层、设备工作地均需与防雷地连接。f)所有室外电源线、信号线缆都必须穿金属水管屏蔽进入室内，并两端接地。D防雷器的选型根据防雷器“雷电通流”与“雷电残压”的关系，电源线路一般采用三级防雷保护。在外线进入室内，有雷电感应的信号线路两端均需安装防雷器，以达到室内设备免遭雷击损坏的效果。一）供电系统：（1）在各水文站总电源配电柜前安装一台100KA的三相电源防雷箱“KBT-380AJ/100”或一只100KA的三相电源防雷模块“KBT-D380/100”作为第一级防护；（2）在进入机房的总电源前安装一台单相串联式电源防雷箱“KBT-P5000”作为网络机房第二级防护和第三级防护；（3）在重要设备前加装三个防雷插座 “KBT-220E”作为末级保护；二）信号系统1)在机房流量设备的信号线路上安装一只控制信号防雷器KBT-C485以防止雷电流沿信号线路进入设备；2)在机房雨量设备的信号线路上安装一只控制信号防雷器KBT-C485以防止雷电流沿信号线路进入设备；3)在机房雨量设备的信号线路上安装一只13蕊多线防雷器KBT-DB15以防止雷电流沿信号线路进入设备；(该防雷器根据设备具体参数特制)4)在机房电脑设备的网线上安装一只计算机网络防雷器KBT-C100或KBT-C10D以防止雷电流沿网线线路进入设备；(该防雷器根据网卡接口具体情况选定)5)在机房电话机的电话线上安装一只音频线路防雷器KBT-A60A以防止雷电流沿电话线路进入设备；7)在机房无线电报设备的馈线上安装一只天馈线路防雷器KBT-T2000A（或B、或C）以防止雷电流沿馈线线路进入设备；8)所有信号防雷器通过电子开关接地，以防地电压对信号的干扰。2水文缆道设备防雷A.水文缆道设备遭受直击雷情况分析拉偏索水文缆道的主索和副索在河道上，缆道和悬挂在缆道上的信号电缆线和485控制线很容易遭受雷击。信号电缆线和485控制线遭受雷击的情况如下：1. 信号电缆线和485控制线直接遭受直击雷，雷电的能量烧断线路，雷电流沿线路进入采样器和控制台设备，对其进行损坏。2. 主索和副索遭受直击雷，索道上容易产生雷电高电压，悬挂在其上的信号电缆线和485控制线由于与索道相距非常近，信号电缆线和485控制线与索道很容易发生闪络，烧断信号电缆线和485控制线，同时高电压沿线路进入采样器和控制台设备，对其进行损坏。3. 索道遭受直击雷时，即使不发生闪络情况，由于信号电缆线和485控制线由于与索道相距非常近，信号电缆线和485控制线容易受到索道上的雷电流的电磁感应。在信号电缆线和485控制线上产生高电压和大电流，这种高电压和大电流也可能烧断电缆，或者沿电缆线进入采样器和控制台设备，对其进行损坏。B.水文缆道设备的防雷措施在拉偏索水文缆道的主索和副索上分别架设一跟避雷线，对主索，副索和信号电缆线和485控制线进行直击雷防护，同时防止发生雷击闪络，降低线路感应雷电的强度。主索，副索在避雷线的垂直45度保护角范围内，并且满足避雷线与主索，副索的垂直高度不小于1.5m。避雷线两端接地，地网的工频接地电阻要求小于10，同时主索、副索及线缆的屏蔽层也要进行接地。以上雷击情况分析和防雷措施不包括（机房）控制台设备防雷。机房控制台设备防雷在“1水文站防雷”中以做分析和处理。3无线电报中继站A直击雷防护每一个中继站需安装一根避雷针对天线、室外各种线缆进行直击雷防护。B地网的制作标准地网是为防雷提供雷电流的最终去处，地网的好坏直接影响到防雷的效果，各中继站均有的地网。由于山上土壤重要条件很差，地网可能要改造。所有室外电源线、信号线缆在穿金属水管屏蔽进入站内时，其远端接地要做一个简单地网，即打一根2-2.5米长的5502000热镀锌角钢。近端就近接在机房设备的地网上。C根据有关防雷器标准和规范，等电位连接是一很重要的措施，所有从外引来的管线均应作等电位连接和屏蔽，具体作法为：a）在地下室或靠近地平面处，所有外来导线（电线电缆、通信线缆、各种控制线缆、视频监控等）均要屏蔽并将所有的管线连接到连接板上，连接板要易于检查。b）机房内各正对户外金属门窗、金属柜体、机架、设备金属外壳、防静电地板均需要就近接地、数据线路的金属屏蔽层、设备工作地均需与防雷地连接。c）所有室外电源线、信号线缆都必须穿金属水管屏蔽进入室内，并两端接地。D防雷器的选型（1）在电源各中继站配电柜时安装一台100KA的三相电源防雷箱“KBT-380AJ/100”作为第一级防护；（2）在设备前安装一台单相串联式电源防雷箱“KBT-P5000”作为网络机房第二级防护和第三级防护；电源线路一般采用三级防雷保护。(3)在机房无线电报设备的馈线上安装一只音频线路防雷器KBT-T2000A（或B、或C）以防止雷电流沿馈线线路进入设备； 3省、市水文局A直击雷防护按照GB50057-94建筑物防雷设计规范要求，对建筑物和室外设备进行直击雷防护，即，建筑物采用避雷针（带、网）防雷措施，房顶设施（如天线）要采用避雷针防雷措施。因此，每一栋办公大楼应安装一根KBT-UB/5先导避雷针对建筑物和天线、室外各种线缆进行直击雷防护。B地网的制作标准地网是为防雷提供雷电流的最终去处，地网的好坏直接影响到防雷的效果，机房要求制作1以下的地网。能共用现有地网尽量使用现有地网，地网应制作距建筑物出入口或人行道小于3m时，应将水平接地体局部深埋不小于1m以上。地网上端深度为80厘米，垂直接地体采用5502000热镀锌角钢，水平接地体采用440热镀锌扁钢，垂直接地体与水平接地体的连接采用双面焊接，水平接地体与水平接地体的搭接采用双面焊接，焊接面积不小于10mm2，焊接处刷红丹做防腐处理。接地线用440的热镀锌扁钢，汇接点用规格的扁铜，扁铜与扁钢连接处采用气焊，在扁铜上预留8连接孔两个，配备相应规格的不锈钢螺丝或螺丝。地网情况不详，应根据实际需要增加地网，但增加的地网必须与建筑地网、直击雷防护地网相连。建筑物本身的地网通达不到防雷接地的要求，需要重新做一个地网。所有室外电源线、信号线缆在穿金属水管屏蔽进入室内时，其远端接地要做一个简单地网，即打一根2-2.5米长的5502000热镀锌角钢。近端就近接在大楼的联合接地地网上。(由于水文局大楼建筑物本身通常有较好的屏蔽效果，电源线、信号线缆一般不再需要进行专门的屏蔽)C根据有关防雷器标准和规范，等电位连接是一很重要的措施，所有从外引来的管线均应作等电位连接和屏蔽，具体作法为：a）在地下室或靠近地平面处，所有外来导线（电线电缆、通信线缆、各种控制线缆、视频监控等）均要屏蔽并将所有的管线连接到连接板上，连接板要易于检查。b）高度超过20米的建筑物，在地面以上垂直每隔20米处连接板应与各引下线连接。c）在不大于20米的地网与地网之间应采用共网，应将机房防雷地网与大楼直击雷防护地网及建筑物基础地网相连，以消除地网与地网间的电压差。d）机房设置均压环，以用于电磁屏蔽和等电位处理，具体作法：用330的扁铜沿机房内侧一周，并与地网可靠连接；或者设置等电位连接盒以用于等电位处理。e）机房内各正对户外金属门窗、金属柜体、机架、设备金属外壳、防静电地板均需要就近接地、数据线路的金属屏蔽层、设备工作地均需与防雷地连接。f)所有室外电源线、信号线缆都必须穿金属水管屏蔽进入室内，并两端接地。D防雷器的选型一）供电系统：根据 “雷电通流”与“雷电残压”的关系，电