广电防雷方案

广电转播机房、电源、铁塔避雷方案 二七年六月一日一、概述1.1 背景介绍 广电系统包括了电视台、有线电视台、广播电台，是国家对公民进行宣传、教育和娱乐的媒体，在人们生活中十分重要。有线电视系统采用一套专用接收设备，用来接收各地的电视广播节目，以有线方式（目前一般采用光缆和铜缆混合网络即HFC网络）将电视信号传送到各用户，极大地改善了人们的生活。随着科技的发展，人们并不满足于有线电视系统仅接收传送广播电视信号这种单一的功能，而还需要它能传送其它数字信号，如数字电视、VOD的点播、计算机通信等新功能，人们对有线电视的要求会越来越高，它的稳定运行也就显得越来越重要。但随着有线电视网络的飞速发展，雷电对网络线路和设备损坏的事故也越来越多。有线电视系统中既有耸立高空的接收天线，又有大量暴露在原野的金属电缆，遭雷击的可能性很大，而大量精密电子设备在有线电视网络得到广泛应用，其富含的CMOS半导体集成电路模块的耐过压能力极低，而由电源线、信号传输线、地线甚至以波传播的形式侵入的雷电冲击波强度却很大。通过电源线、信号传输线引入的雷电感应冲击大电流，足以使许多微电子设备遭受不同程度的损坏，涉及到千家万户的设备和人员的安全，造成巨额的直接经济损失。而更为重要的是会导致整个网络瘫痪，造成重大运行事故，间接经济损失不可估量。电视台和电台的发射塔都在高山和高楼上，以无线电波的形式向千家万户传输节目，其特殊的位置又特别易遭至雷击，造成停播事故，甚至危及人身安全。我们不能因为没遭到过雷害而抱有侥幸心理，即使雷电流强度不足以打坏设备，频繁的雷电冲击也会大大的缩短电子设备的寿命。另外内部操作过电压，如变压器的空载、电机的启动、开关的开启等引起的强大脉冲电流通过线缆引入，也会造成设备不同程度的损坏。为保障广电各系统安全可靠的运行，减少损失，避免灾害，防雷保护措施必须要加强。作为有多年防雷工程实施经验的专业公司，我们愿与您共同做好防雷工作，使广电系统设备尽量避免雷损，这是我们设计本方案的目的。1.2雷电的危害雷电的表现形式主要有两种，一种是直击雷，是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。直击雷威力巨大，雷电压可达几万至几百万伏，瞬间电流可达十几万安，在雷电通路上，物体会被高温烧伤甚至融化。通常在建筑物顶部安装避雷针或避雷网等来防直击雷。另一种是雷电感应，是指当直击雷发生以后，带电云层迅速消失，而地面上某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压；或由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物因电磁感应而产生高电压以致发生闪击的现象。雷电感应现象才是电子设备损坏的主要原因。众所周知，雷电具有极大的破坏性，其电压可高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培，千百年来，世界各地人畜、建筑、设施受雷击而造成伤亡和破坏的重大事故不计其数。当今世界高新技术的发展和应用，高层建筑、设施的大量涌现，特别是在各行各业中广泛大量使用的电子设备，如大型计算机及网络、通讯系统、广播装置、供电设备、工业、国防、科研直至民用各种监视测控系统等设备，雷击会引起这些设备的严重破坏，易燃易爆场所、仓库、气站受雷击会引起爆炸。在现代化生活中，雷电对人类存在着很大的威胁。目前，世界上有各种建筑、设施大多数防雷保护仍沿用富兰克林避雷的原理，其特点是利用自身的高耸位置使雷云下部电场发生转变，从而将雷电吸引于自身代替被保护物受雷击。这种传统的避雷针已使用了几百年，对防止直接雷击收到了良好效果，实践证明是经济和有效的。但是，随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用及联网，避雷针对这些电子设备的保护却显得无能为力。避雷针不能阻止雷击过电压，开关过电压及其本身在泄放电流时会在其周围产生很强的感应电压，而这些过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。每年各种通信系统或网络因浪涌电压而受破坏的事例屡见不鲜，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断，各种信息无法传递。重者使网络主机损坏、致使网络全网瘫痪，工作无法进行。不仅造成巨大的直接经济损失，而且造成巨大的社会的、政治的、军事的损失和影响。雷电和浪涌电压成了电子化时代的一大公害。 1.3雷击的选择及常见的雷电干扰的入侵途径青海位于高原腹地，对流旺盛，利于雷雨云的生成和发展，平均年雷暴日数在60天左右，个别年份超过70天，属于雷暴强烈区。普遍的调查表明建筑物所处地质情况对落雷概率的关系密切，雷击经常发生在河湖岸旁、地下水出口处、有金属矿床地带、山坡与稻田接壤的地上的具有不同电阻率土壤的交界地段；这都与雷雨云感应地面电荷的情况密切相关。在湖沼、低洼地区和地下水位高的地方也容易受雷击。此处地面上的设施情况，也是影响雷击选择性的重要因素。在旷野，即使建筑物并不高，但是由于它比较孤立、突出，因而也比较容易受雷击。建筑物的结构、内部设备情况和状态，对雷击选择性都有很大关系。金属结构的建筑物、内部有大型金属体的厂房，或者内部经常潮湿的房屋，由于具有良好的导电性，都比较容易受雷击。常见的雷电干扰的入侵途径及原因，有如下四种： (1)当建筑物本身受雷电直击时，巨大的雷电流入地会产生地电位抬升，造成地电位反击损毁设备；并且经下引线流过的大量电流，亦产生磁场冲击波。如上图中所示。(2)当远端的导线因雷电而产生感应电流会经导线传导过来，如图所示。(3)当云层间放电时，强大的电磁冲击会在邻近的地上金属导线感应出冲击电压，如图所示。(4)另外，内部操作过电压，如变压器的空载，电机的启动，开关的开启等，也能引起强大的脉冲冲击电流通过线缆引入，破坏电子设备。如上图中所示。由感应雷引起的事故约占雷害事故的80%至90%。针对感应雷的破坏途径，我们可采取接地、分流、屏蔽、均压等电位等方法进行有效的防护，以保证人身和设备的安全。防雷器的作用就是在最短时间内将线路上因感应雷产生的大量的浪涌电流释放到地网，使建筑物内各点之间电位差大致不变，从而保护设备。二、设计的目的 随着我国广电业的发展，计算机及通信设备在工作中发挥着日益重要的作用。由于以往技术力量薄弱及重视程度不够等，使通信基站电源设备、计算机系统的运行环境长期以来没有大的改善，已经成为计算机系统安全工作的瓶颈。要提高通信基站电源及网络系统的安全性能，规范运行环境是非常重要的方面。实践和理论研究认为雷电侵入机房计算机网络系统的途径主要三个方面：交流电源、信号传输通道、地电位反击等。为了切保机房设备及通信网络系统稳定可靠运行，以及保障机房工作人员有安全的工作环境，在微波通信及机房防雷系统工程中，除了有良好的避雷针、避雷带外，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护工作，并具备可靠的接地装置。本方案旨在提高通信基站计算机通信系统的安全性，建立优良的工作环境平台，满足计算机及通信设备对电源等环境的高要求，必需采用结构化布线，高可靠性的UPS供电，先进的防雷及接地技术。三、雷电防护方案 3.1铁塔及天面部分为防止和减弱直击雷的危害，使铁塔及塔上的发射和接收天线(微波天线)在防直击雷的有效保护范围之内，在塔上安装提前放电主动式避雷针，并作好所有等电位均压处理。将卫星天馈线屏蔽处理后与避雷带隔离引入机房。为增加泄流通量，从避雷针上连接两条引下线与自然接地体相连，预算见附件一。3.2电源部分从理论上看，电源防雷器是一种低压电源的保护设备。当市电因雷击或其它因素引致产生高脉冲电压时，将会损坏电路上的设备。电源防雷器的作用，就是在最短时间（小于25ns）内释放电路上因感应而产生的在量脉冲能量到安全地线上，从而保护电路上用户的设备。该种防雷器正常情况下处于高阻状态，当三相四线供电线路是出现瞬时脉冲电压时，防雷器瞬时对地导通释放脉冲，保留正常传输，脉冲过后又处于高阻状态。从而不影响用户设备的供电，亦可免除更换设备之费用，及保障系统连续运作不断。通信基站总配电柜处采取弱电一级保护，安装LAY-100GJ三相交流电避源雷箱，数量为1套，以防止感应雷沿电源线进入机房；在机房UPS前端进行弱电二级保护，安装LAY-40G三相交流电避源雷箱，数量为1套，预算见附件一。3.3信号部分微波与卫星设备是通信基站的重要通信设备，此类设备的天线部分均是架设在楼房的顶层或通信铁塔的外部，通过信号线引入机房。通过长期的实践发现此类设备受雷电的危害特别严重，故需在各条信号线进入设备前加装防雷器，以防止雷电过电压和过电流对设备的损坏。3.4接地部分接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。一般来说，接地电阻要求4欧姆，并且采取共用接地的方法分别将避雷接地、电器安全接地、交流地、直流地统一为一个接地装置。地线往往是引入干扰造成设备故障的主要因素，良好的接地系统可以避免设备遭受窜入信号地线的交流电流的袭击而损坏或受到交流干扰而不正常工作，并且能够避免工作人员免受雷电袭击。根据计算机房防雷设计规范GB50174-93标准要求，计算机机房接地装置应满足下面地要求：l 交流工作接地，接地电阻不大于4欧姆；l 安全保护接地，接地电阻不大于4欧姆；l 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求定；l 防雷接地，接地应按现行建筑物防雷设计规范 GB50057-94执行。交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置时，其接地电阻按其中最小值确定，为了避免对计算机系统的电磁干扰，宜采用将多种接地的接地线分别接到接地母线上，由接地母线采用一根接地线单点与接地体相连的单点接地方式。由计算机设备至接地母线应采用多股编织铜线，且应尽量缩短连接距离；并采取格栅等措施，尽可能使各接地点处于同一等电位上。机房内所有金属线槽、天花、铝合金门窗、防静电地板支架等进行接地和等电位处理，防止感应雷和雷电波侵入机房和设备，确保弱电设备正常运行和人身安全。对广电转播机房地网及铁塔的避雷我们准备采用环形接地带，预算见附件二。3.5防雷等电位连接等电位连接的目的，在于减少需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。应采用等电位连接线和螺栓紧固的线夹在等电位连接带做等电位连接，而且当需要时，应采用避雷器做暂态等电位连接。雷电保护等电位棒外部的LPSUPS设备电话水管基地接地极防雷等电位连接示图四、防雷设计依据4.1国内标准(1) GB 50057-94建筑物防雷设计规范为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理，制定本规范。 (2) GB 50174-93计算机房防雷设计规范本规范适用于陆地上新建、改建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算机机房的设计。本规范不适用于工业控制用计算机房和微型计算机机房。为了使电子计算机机房确保电脑网络系统稳定可靠运行和保障机房安全使用，应符合现行有关标准规范的规定。(3)GB50200-94有线电视系统工程技术规范为使有线电视系统的工程设计与施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规范。(4)GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范为了在民用闭路监视电视系统的工程设计与施工中、贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规范