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文档简介
1、监控工程防雷设计方案公司名称:深圳市创赢达科技有限公司 公司地址:深圳市福田区金田路4028经贸中心22楼联系电话: 侯人畅 0755-二零零九年一月二十六日目 录第一部分 防雷重要性3一、概述3二、做好防雷意义4三、社会影响较大的雷击事故4第二部分 防雷基础知识6一、雷电的两种形式6二、雷害的途径分析7三、雷电防护的基本原理9四、雷电的选择性11五、雷电风险评估12第四部分 设计指导思想和相关技术标准14一、设计依据标准14二、设计指导思想14三、雷电防护设计的理论依据16第五部分 具体防护措施171.传统监控系统172.光纤监控系统183.无线传输监控系统194.接地21第六章 销售服务体
2、系231售前的技术服务232售中的技术服务233售后的技术服务234、创冠防雷本年度产品应用部分工程案例24第七章 部分产品介绍25第一部分 防雷重要性一、概述伴随着科学技术的脚步,知识经济和信息时代已经到来。信息技术已渗透到了人类社会生产和生活的各个领域,各种信息设备应用的范围之广、品种之多、数量之大是前所未有的。然而,以微电子技术为基础原电子信息设备因其集成度高、工作电压低、运算速度快,其耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲LEMP(LightningElectroMagneticPulse)的能力差,极易遭受雷电的危害,特别是雷电电磁脉冲造成的损害更为严重。因此,国际电工委员会(IEC)将雷
3、电灾害称为“信息时代的公害”。为了消除这一公害,人们进行了深入的理论研究和广泛的实践探索,研发了品种繁多的电子信息系统的雷电防护产品,并从理论与实践的结合上不断完善电子信息系统的雷电防护的工程技术。自然灾害很多,而雷电灾害是普遍存在的,特别在有些地区非常频繁,自古以来就被神化。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。全球每年因雷击造成人员伤亡,财产损失不计其数,导致火灾、爆炸,建筑物毁坏等事故频繁发生;从卫星、通信、导航、计算机网络直到每个家庭的家用电器都遭到雷电灾害的严重威胁。近年来,随着社会经济发展和现代化水平的提高,特别是信息技术的快速发展,城市高层建筑物的日益增
4、多,雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。我国也是雷暴活动十分频繁的国家。全国有21个省会城市雷暴日都在50天以上,最多可达134天。据不完全统计,我国每年因雷击造成人员伤亡达30004000人,财产损失50100亿元人民币。近年来,随着社会经济发展和现代化水平的提高,特别是信息技术的快速发展,城市建设高层建筑物日益增多,雷电灾害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。雷电灾情损失是“触目惊心”的,在19985和1999年的两年中,全国造成直接经济损失在百万元以上的雷电灾害就有38起。据广东省统计,在19961999年的四年间,全省发生雷击事故6143起,伤亡699人,直接
5、经济损失达15亿元;1989年8月12日,青岛黄岛油库因雷击引起特大火灾和爆炸,库区几乎被夷为平地,死亡19人,伤78人,直接经济损失2700多万元。广东省气象防雷中心根据各地方防雷中心上报雷击事故的初步统计,2005年广东省因雷击造成的灾害实例有1735宗,其中雷击引发火灾爆炸事故32起;人身伤亡事故73宗,死亡62人,伤59人;各种电子电器设备被雷击损坏7656宗;全年因雷电灾害造成的经济损失约7亿元。与2004年同期相比,雷击人身伤亡事故下降了43.5%(2004年雷击伤亡214人,2005年雷击伤亡121人),设备损失上升了39.5%(2004年设备被雷击损坏5490宗),直接经济损失
6、下降了58.1%(2004年1.8329亿元)。其中东莞市2004年累计雷击事故40宗,建筑物受损2宗,电子设备受损35宗104件,供电事故3宗3件,直接经济损失333.1万元,间接经济损失3041万元。2005年累计雷击事故75宗,人身事故7宗亡7人,电子设备受损68宗218件,直接经济损失295.4万元,间接经济损失2606万元。自从1989年青岛市黄岛油库大火之后,国家政府部门已充分感到防雷工作的重要,相应出台了相关的防雷技术标准和防御雷电灾害管理规定。我国颁布了新的建筑物防雷设计规范GB 50057-1994,电子计算机机房设计规范GB 50174-93,低压配电设计规范GB 5005
7、4-95,建筑物电子信息系统防雷技术规范并于2000年1月颁布了中华人民共和国气象法,同年又由国家气象总局颁布了各地市防雷减灾管理办法,这些都标志着我们国家对雷害的重视。工厂、宿舍是设备、人员集中的地方,为了避免发生雷击意外事故造成直接或间接经济损失,以预防为主,做好防雷减灾工作,意义重大。二、做好防雷意义1、确保人民生命财产安全。2、保障系统安全正常运作,增加工作效率,减少因雷击带来的直接或间接经济损失。3、树立企业形象,增强竞争能力。4、延缓设备的老化及降低企业运营成本。三、社会影响较大的雷击事故(2005年)5月5日,从化市某基站遭雷击,基站变压器、外电源引入埋地电缆、高压台架、稳压器等
8、设备遭雷击损坏。5月9日11时05分,暴雨伴着雷电大风袭击羊城,受雷击影响,火车站广场大钟停摆,广州火车站的电力总控一条线路突然断线,导致广场大钟停止转动,候车大厅和7个候车室内10余个与其同步的钟也同时停止转动。该条线上的高音喇叭以及手扶电梯都停止运作。车站工作人员只能在各候车场所用手提喇叭提醒旅客。5月13日下午,花都区某指挥中心因雷击出现3次电源开关跳闸,同时因感应雷损坏的设备有:电话交换总机的电源板1块,用户板1块、110联网电脑主机中的电话分机网卡1块、对讲机系统的主机电源,对讲机系统瘫痪。9月24日17时,广州市突然下起雷暴雨,雷电交加的瞬间,广深线的一条运行电线被雷电击中,电线泛
9、出一片火花,一段电线耷拉地坠落在铁轨上,列车运行受阻。至20时,广州火车站有关人员称,初步统计包括广州到九龙的2列客车在内,至少有6列火车晚点或暂停运输,其他京广线和广深线数列列车被迫晚点。到19时21分,受阻的广深线下行线恢复通车。5月7日晚至8日晨,雷暴雨致使深圳市中心城区24个主要路口的交通信号灯因雷击发生故障,引起多个路口交通秩序大乱。据市交警局指挥中心统计,7日23时至8日10时,全市共接到229宗交通事故报警,其中福田区最多为62宗。5月19日,深圳市区的红绿灯因停电、打雷等因素频频“熄火”。22个路口的交通指示灯出现故障,其中,10个路口的指示灯出现黄色闪烁状态,8个路口的指示灯
10、因为断电、4个路口的指示灯因为雷击而“熄火罢工”。20余名维修人员从06时30分上路抢修红绿灯至09时,故障被陆续排除。6月3日晚,深圳市某变电站的2号变压器遭雷击损坏,致使所在区10多条线路供电中断,辖区内至少500家企业的生产无法正常进行,更有不少企业不得不购买柴油发电机来维持生产。停电还使企业无法按期交货。7月20日20时37分,深圳110kV西福线N53塔B、C相受雷击跳闸,造成福永站110kV 2M母线失压,损失负荷55MW;21时21分,110kV梅花线N9塔B相、N13A相受雷击跳闸,造成莲花山站失压,损失负荷35MW;21时21分,110kV梅兰线N9塔B、C相受雷击跳闸,造成
11、兰岗站失压,损失负荷25MW;21时29分,110kV坂吉线N26塔A相受雷击布吉站侧开关跳闸,造成坂田站#2、#3主变失压,损失负荷45MW;21时38分,110kV坪屋线N28塔B、C相受雷击跳闸,110kV屋德线N22塔A、C相、N29塔A、B、C相受雷击跳闸,造成110kV老大屋站失压,损失负荷35MW;21时41分,110kV梓区线N6塔A、B、C相受雷击跳闸,导致110kV工业区站失压,损失负荷6MW。同时有40条10kV线路跳闸。受此影响,特区内莲花山、梅林一带,特区外松岗、布吉坂田、沙井、坪山大工业区、福永一带出现大面积停电。5月3日18时12分左右,韶关市雷雨大风,铁路电网遭
12、到雷击,造成京广铁路南段(山子背韶关黄岗20多km)电网全线断电,直至20时才恢复正常。5月6日03时左右,河源市区电闪雷鸣,雷雨交加。该市各县区许多家用电器遭遇雷击,造成不同程度的损坏,其中河源市市区上千台电脑被雷电同时击坏,忙坏了家电维修店的师傅。在河源市区中兴(联想)电脑维护中心,10多位修理师傅正在满头大汗地忙活着,里面摆满了被雷电击坏的各式家用电脑。当天送到他们维修店维修的家用电脑有近百台,其中大多数电脑是被昨日凌晨的雷电击坏的,被击坏的电脑配件多为上网网卡、电源线路板等。据对河源市区各个家电维修店进行粗略调查统计,发现当天被雷击坏的家用电器约有4000多件,其中在维修店等待维修、被
13、雷击坏的家用电脑就有1200多台。当天被雷击坏的家电种类主要有电风扇、冰箱、音响、电视机、洗衣机、空调机、电压调压器等。8月5日17时,惠州市大亚湾区某水库发生雷击,水库溢洪道左侧浆砌石挡土墙坍塌了半截,雷击引发坝堤滑坡的泥石坠落到出水口的水道上,坍塌面积约有200m2。6月23日17时15分,汕尾市遮浪镇某监测中心站自动监测系统遭受雷击,损坏数据采集器、水位计、通信模块2块,整套系统瘫痪。同时,雷电超强电流通过通信传输电缆传至500m外的通信机房,使UPS电源和工控机损坏。6月4日11时40分左右,一场雷电交加的大暴雨袭击了江门。强烈的闪光和猛烈的雷声之后,市区某银行主机房CISCO交换机处
14、有火花冒出,个别网点的通讯中断,多个控制系统出现故障, 2个网点的DDN通讯故障,医保卡系统、ATMC、券银通、税银通、通用代理平台、电话银行、NOTES、银证通等系统出现故障。雷击事故给该行造成了200多万元的直接经济损失。6月4日12时左右,江门市某物业管理有限公司遭雷击,造成监控系统中心一期消防系统的2台主机被烧坏(已烧焦变形),同时还有16#、43#及电梯系统被损坏。另外,还损坏了70支室外摄像枪和240支室内摄像枪及装于小区大门外的IC读卡器和485接口读卡,致使该小区的监控系统全部瘫痪。第二部分 防雷基础知识一、雷电的两种形式雷电直接击在接闪器上,产生电效应、热效应和机械力,称之为
15、直接雷击。2、在雷云运动的过程中或雷云对大地(或云际之间)放电时,对附近的金属导体产生的静电感应和电磁感应,在电源线及各种信号线上感生高压脉冲而破坏弱电设备,称之为感应雷击。(俗称二次雷击)二、雷害的途径分析雷电对电气设备的影响,主要由以下两个方面造成:直击雷;感应雷;直击雷: 空气中带电的雷雨云层直接向地面行人、建筑物或其它配套设施进行放电,由于强大的雷电在放电时会产生极大的机械效应和热效应,结果将造成建筑物或其它设施崩缺、变形;严重时会造成人员伤亡、建筑物或其它设施倒塌;在有易燃易爆环境下时,还有可能发生火灾及爆炸现象。 雷电直接击中建筑物,雷电的50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放
16、到大地,其中接近30%的能量将通过建筑物的供电系统分流,其中20%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆、金属管道等分流,分流的同时,由于电源系统及网络信号系统与雷击时建筑物周围地电位存在差异,并在设备端形成电位差,结果将发生雷电流将通过设备内部进行泻流,造成设备雷电反击损坏现象。感应雷: 线路感应传递耦合过电压:+ + + + + +h雷云架空线d在负极性雷电放电之前,它会对架空的电线、电缆产生静电感应作用,使距离雷云附近的电线、电缆积累起正电荷,负电荷将被排斥到线路的远程,经线路泄漏电阻或中性点入地;当雷云放电时,负电荷自下而上迅速中和,从而使架空线上原先被束缚的正电荷被迅速释放,在线路上形成
17、瞬时过压波;这种过电压波由静电感应引起的,其电压高低与架空线离地面的距离成正比,与雷击点到架空线的最短距离成反比;另外,在雷云放电时也会产生雷电磁场,使线路感应到瞬时过电压,其过电压强度与架空线的长度成正比,瞬时过电压通过线路传递到设备,造成击穿损坏。根据1994年水利电力出版社的原苏联的学者BP拉里昂诺夫着高电压技术一书介绍,这高压脉冲波的峰值:U 30hcp/bI式中:hcp长导线的平均悬挂高度b雷击点到长导线的最短距离I闪电电流这只是一个经验估计公式,但可以大概估计闪电电流对架空长导线上产生的感应过电压的强度。例如,在高压架空线路可达300-400KV,一般低压架空线路可达100KV,电
18、信线路可达40-60KV,雷电过电压沿着传输线路进入建筑物内,并作用于开关、插座、设备上,危及设备及操作人员安全, 回路感应过电压:在现代建筑物内,大量布设着各种导体线路,如电源、电视、数据通信、供水等,线路结构错综复杂,它们会在建筑物内的不同位置上构成许多回路,当建筑物防雷针遭受直击雷或附近发生直击雷时,由于雷电流有极大峰值和陡度,在它周围的空间出现瞬变电磁场,这种快速变化的磁场交链这些回路,处在这瞬变电磁场之中的导体会感应出较大的电动势,危及与回路相接的电子设备。(在周围12公里左右范围内,距离应随着雷击大小和屏蔽措施而变化,发生雷击时,LEMP 在上述有效范围内,所有的金属导体上将产生感
19、应到浪涌过电压,距离雷击点越近,磁场越强、感应幅度越高;线路越长,感应越强)。根据分析得知,在避雷针引下线附近开口金属环上最大感应电势Em = 210-7lln(l + X)/Xd l /dt通常雷电闪击电流波形前沿为25s,这里取2.5s。假设一个5m5m的开口金属框,在雷电流峰值为100KA时,距离雷击点200m处也可以感应到1KV左右的电压。如果机房微电子设备内一个很小的开口金属环,在紧靠避雷针引下线处放置,当有雷闪电流通过引下线入地时,在小金属环开口处可感应出高达几千伏的高电压,这高电压足以击坏附近的电子元器件,从而使这台微电子设备损坏。所以在机房内布置设备时,千万注意,设备应远离柱子
20、,更应远离引下线放置。一些大件的具有金属柜体的电器设备(如主机、精密空调、UPS、电池等),以及通信信号柜架,甚至铝合金窗柜等必须接地良好,以策安全。三、雷电防护的基本原理现代防雷技术系统的防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面, 外部防雷系统,主要是为了保护建筑物免受直接雷击,避免损坏建筑外部构造;而内部防雷系统则是防止感应雷和其它形式的过电压侵入设备造成损坏,这是外部防雷系统无法保证的,两者各尽其职,缺一不可。 外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等,其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭,将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等,泄放入大地,对直击雷起到很好的
21、防护作用,避免造成建筑物本体损坏及火灾事故、人身安全事故。内部防雷系统包括防雷器、引下线、接地极、等电位连接等,通过在需要保护设备的前端安装合适的防雷器,将可能进入的雷电流阻拦在外,并安全泄放入地,使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体,确保后接设备及操作人员的安全。所谓雷击防护:就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地,是疏导,而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括两个方面:直接雷击的防护和感应雷击的防护。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。一般我们将其分为外部避雷和内部避雷两部分。由避雷针(或避雷带、避雷网)、引下线和接地系统构成外部防雷系统,主要是为了
22、保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故;而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏,这是外部防雷系统无法保证的,为了实现内部避雷,需对建筑物进出各保护区的电缆、金属管道等安装过电压保护器进行保护并良好接地。A、多级分类保护原则:即根据电气、微电子设备的不同功能、受保护的程序和所属保护区域确定防护要点作分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道,对电源线和数据、通信线路都应做多级层保护。 B、外部无源保护:在0级保护区即外部作无源保护,主要依靠避雷针(网、线、带)和接地装置。保护原理:当雷云放电接近地面时,它使地面电场发生畸变。在避雷针(线)顶部,形成局部电场强度
23、畸变,以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针(线)放电,再通过接地引下线,接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物免受雷击。这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。建筑物的所有外露金属构件(管道),都应与防雷网(带,线)良好连接。C、内部防护 a、 电源部分防护:雷电侵害主要是通过线路侵入。对高压部分电力局有专用高压避雷装置,电力传输线把对地的电力限制到小于6000伏(IEC62.41),而线对线则无法控制。所以,对380v低压线路应进行过电压保护,按国家规范应分三部分:建议在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器,作一级保护;在建筑总配电盘至各楼层分
24、配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器,作二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装电涌保护器,作为三级保护。目的是用分流(限幅)技术即采用高吸收能量的分流设备(电涌保护器)将雷电过电压(脉冲)的能量分流泄入大地,达到保护目的,所以,分流、等电位技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络防护的关键,因此,选择合格优良的电涌保护器至关重要。 b、信号部分保护:对于信息系统,应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定,精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。其主要考虑的如:卫星接收系统、电话系统、网络专线系统、监控系统等。建议在所有信息系统进入的电缆
25、内芯线端,应对地加装电涌保护器,电缆中的空线对应接地,并做好屏蔽接地,其中应注意系统设备的在线电压、传输速率、按口类型等,以确保系统正常的工作。 c、接地处理 :在的建设中,一定要求有一个良好的接地系统,因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地,从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好,不但会引起设备故障,烧坏元器件,严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题,防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。一般整个建筑物的接地系统有:建筑物地网(与法拉第网相接)、电源地(要求地阻小于10欧)、逻辑地(也称信号地)、防雷地等,有的(如IBM)公司要求另设专用独立
26、地,要求地阻小于4欧(根据实际情况可能也会要求小于1欧)。然而,各地必须独立时,如果相互之间距离达不到规范要求的话,则容易出现地电位反击事故,因此,各接地系统之间的距离达不到规范的要求时应尽可能连接在一起,如实际情况不允许直接连接的,可通过地电位均衡器实现等到电位连接。D、有外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施 我们知道外部防雷措施中避雷设施的引下线在接闪以后,会有很大的瞬变电流通过,也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场(LEMP)。因此,安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施。再者,我们都知道,避雷针的工作原理是引雷,所以在概率上来说,安装了避雷针以后,建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增
27、大,也就是说LEMP发生的几率会变大,过电压产生点的距离会缩短(引下线处),所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络等系统的大厦更加需要内部防雷措施。四、雷电的选择性A、易遭雷击的地点: 1、土壤电阻率较小的地方,如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方; 2、山坡与稻田接壤处; 3、具有不同电阻率土壤的交界地段。 B、易遭受雷击的建(构)筑物: 1、高耸突出的建筑物,如水塔、电视塔、高楼等; 2、排出导电尘埃、废气热气柱的厂房、管道等; 3、内部有大量金属设备的厂房; 4、地下水位高或有金属矿床等地区的建(构)筑物; 5、孤立、突出在旷野的建(构)筑物。 C、同一
28、建(构)筑物易遭受雷击的部位: 1、平屋面和坡度1/10的屋面,檐角、女儿墙和屋檐; 2、坡屋度1/10且1/2的屋面;屋角、屋脊、檐角和屋檐; 3、坡度1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角; 4、建(构)筑物屋面突出部位,如烟囱、管道、广告牌等。五、雷电风险评估1、雷电的选择性A、易遭雷击的地点: 土壤电阻率较小的地方,如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方; 山坡与稻田接壤处;具有不同电阻率土壤的交界地段。 B、易遭受雷击的建(构)筑物:高耸突出的建筑物,如水塔、电视塔、高楼等;排出导电尘埃、废气热气柱的厂房、管道等;内部有大量金属设备的厂房;地下水位高或有金属
29、矿床等地区的建(构)筑物;孤立、突出在旷野的建(构)筑物。 C、同一建(构)筑物易遭受雷击的部位:平屋面和坡度1/10的屋面,檐角、女儿墙和屋檐;坡屋度1/10且1/2的屋面;屋角、屋脊、檐角和屋檐;坡度1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角;建(构)筑物屋面突出部位,如烟囱、管道、广告牌等。2、防雷等级的确认建筑物年预计雷击次数按下式计算: N = kNgAe;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;在此类型情况下取1.5;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
30、年平均雷电日数; 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。根据年预计雷击次数参数,本项目所属建筑的预计年雷击次数 N均大于0.3次/年。依据设计图纸和GB 50057-94建筑物防雷设计规范第2.0.2条的要求,其应定为二类防雷建筑物。3、基于GB50343-2004的风险评估1)、地理、气象信息城市名称:广州深圳以交通路口为例当地平均雷暴日:71.6/73.92)、建筑物信息建筑物平均长度:50建筑物平均宽度:5
31、0建筑物平均高度:10建筑物等效面积Ae:0.01723)、入户设施情况电源线缆入户方式:低压埋地电源线缆线长L:1000.0等效面积ds:100.0采用计算公式:参数:K3=2.0电源线缆入户截收面积Ae1:0.2000信息线缆入户方式:埋地信号线缆线长L:1000.0等效面积ds:100.0采用计算公式:参数:K6=2.0信息线缆入户截收面积Ae1:0.20004)、建筑物及入户设施年预计雷击次数N:根据建筑物年预计雷击次数(N1)计算公式: 根据入户设施年预计雷击次数(N2)计算公式: 推出公式:得出该建筑物及入户设施年预计雷击次数N:2.90995)、可接受的最大年平均雷击次数Nc根据
32、可接受的最大年平均雷击次数Nc计算公式: 根据可接受的最大年平均雷击次数Nc计算公式: 及各类因子C=7.9得出可接受的最大年平均雷击次数Nc=0.02326)、结论建筑物及入户设施年预计雷击次数 N=2.9099;可接受的最大年平均雷击次数 Nc=0.0232;防雷装置拦截效率E=1-Nc/N E=0.9920;由于E0.98 防雷等级为A级,宜在低压系统安装3级-4级SPD进行防护。第四部分 设计指导思想和相关技术标准一、设计依据标准1GB503432004建筑物电子信息系统的防雷设计规范2GB5005794建筑物防雷设计规范3GB5005495低压配电设计规范4GA1731998计算机信
33、息系统防雷保安器5GB3482348383电子设备雷击试验6GB1103289交流无间隙避雷器7GB50198-93 民用闭路监视电视系统工程技术规范8. GA/T 74-94 安全防范工程程序与要求9GBJ64-83工业与民用电力装置的过电压保护设计规范二、设计指导思想雷击损害设备的途径见下图:目前国内外的有关标准主管组织相继颁布了一系列关于雷电浪涌冲击的技术指标可以看出,几个端口的保护极为重要,如果在系统防雷实施中做好了端口防护,那么设备的安全就大大地有了保障。雷击可以从以下4个部位侵入设备:1、 外壳端口 可以把任何一个大的或者小的电信设备或者系统视为一个整体的外壳,如电话机,电缆、交接
34、箱、模块局以及交换中心等。他们都有可能完全暴露在环境中遭受直接雷击,造成设备损坏。标准规定,当设备外壳受到4KV的雷电、静电放电时,不会影响到信息技术设备或系统的正常运行。例如,放置于室外的交接箱有可能受到雷电接触放电的影响,位于机房的交换机柜可能受到大楼立柱泄流时的空气放电的影响2、 信号线端口(含天线馈线、数据线和控制线) 在电信系统中,为了实现信号或信息的传递,总要有与外界连接的部位,如电话机的交换端的总配线架,数据传输网的服务器以及微波设备到天线的馈线口等,这些从外界接受信号或发射信号的端口都有可能受到雷电浪涌冲击。因为从楼外信号端口近来的浪涌往往通过长电缆引入,所以标准都规定采用10
35、/700s波形,线到线间浪涌电压为0.5kV,线到地间电压浪涌电压为1kV,而楼内电信设备之间传递信号的端口受到的浪涌冲击相当于电源线上的浪涌冲击,采用1.2/50(8/20)s组合波,线到线及线到地间的浪涌电压值保持不变。一旦超过该值,信号端口和端口后、的设备就有可能会损坏。3、 电源端口 电源端口是分布最广,也最容易感应传导雷电浪涌的部位,从配电箱到电源插座这些电源端口可以处于任何位置。标准规定1.2/50(8/20)s波形下线与线之间的浪涌电压限制值为0.5kV,线到地之间的浪涌电压限制值为kV。此浪涌电压限制值指电源电压为交流220V时的限值,如果工作电压较低,则不能以此为标准。电源线
36、上受到较小的浪涌冲击时虽然不会立即损坏设备,但至少对设备的寿命有影响。4、 接地端口 尽管在标准中没有专门提到端口的指标,事实上信息技术设备的接地端口是非常重要的。在雷电发生时,接地端口有可能受到地电位反击、地电位升高的影响,或者由于接地不良或接地不当而使接地电阻过大,从而达不到参考电位的要求而使设备损坏。接地端口不仅对接地电阻、接地线极(长度、直径、材料)、接地方式以及地网的设置等有要求,而且与设备的电气特性、工作频段和工作环境有关系。同时浪涌电压还有可能从接地端口反击到直流电源端口,损坏由直流电源供电的设备。三、雷电防护设计的理论依据在我们方案设计工作中除了遵照执行相关的国家标准要求外,我
37、们还参考和引入IEC/TC81有关标准的核心内容作为我们设计的指导思想和理论依据。IEC/TC81是在国际电工委员会防雷技术精华的基础上,制订的各项防雷技术标准、规范,对我们的实际工作具有指导意义。如:在IEC61024建筑物防雷和IEC61312雷电电磁脉冲的防护通则标准中,重点提出了防雷分区和等电位连接的概念。根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域,并在不同的防雷区域的界面上进行等电位连接,能直接连接的金属物就直接相连,不能直接连接的如:电力线路和通信线路等,则必须依据不同的防雷区域的科学划分,采用不同防护等级的防雷设备器件,对后续被保护设备进行有效的保护且必须实施等电位连接。实践证
38、明,这种分区分级等电位均压连接,并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是最好的解决问题,实现有效防护的方法。关于防雷区划分的问题,在IEC61312标准中有详细的论述:“防雷区是指闪电电磁环境需要限定和控制的区域。各区以在其交界处的电磁环境有无明显的改变作为划分不同防雷区的特征,具体到我们拟进行的计算机信息系统的防雷保护中,就是要根据计算机信息系统所在的建筑物按需要保护的空间划分不同的防雷区域,以确定各防雷区空间的雷电电磁脉冲(LEMP)的强度,来确定不同防雷区所应采取的具体防护措施和防护手段。在计算机信息系统所在的建筑物一般是这样划分防雷区的:1直击雷非防护区(LPZ0A):电磁场没有衰减,
39、各类物体都可能遭到直接雷击,属完全暴露的不设防区。 2 直击雷防护区(LPZ0B):电磁场没有衰减,各类物体很少遭受直接雷击,属充分暴露的直击雷防护区。 3 第一防护区(LPZ1):由于建筑物的屏蔽措施,流经各类导体的雷电流比直击雷防护区(LPZ0B)减小,电磁场得到了初步的衰减,各类物体不可能遭受直接雷击。 4第二防护区(LPZ2):进一步减小所导引的雷电流或电磁场而引入的后续防护区。 5 后续防护区(LPZn):需要进一步减小雷电电磁脉冲,以保护第三度水平高的设备的后续防护区。在明确防雷区划分的基础上,结合我们拟进行保护的监控系统来分析,其防雷是由以下几部分构成:1. 防直接雷击措施 摄像
40、机不可被雷电直接击中,即需要处在直击雷防护区内.2. 防感应雷击措施 摄像机的线路双端应安装避雷器3. 监控中心防雷措施 中心机房天面要有良好的防直接雷击装置,机房电源配电箱处需要电源防雷,机房内部需要有良好的等电位连接措施.4. 接地系统 所有的防雷装置需要良好的接地依据防雷分区的概念,结合监控工程的具体情况,那么我们工作的主要目的就非常明确了,即:确保各系统,特别是监控系统的正常运行,不受雷电所造成的过电流、过电压的干扰和破坏,保护摄像机和中心机房不致被雷电袭击,首先是要堵塞所有的雷击入侵渠道,实行分区和等电位连接的原则,并结合摄像机安装位置的实际情况正确按规范实施。根据防雷分区的概念,我
41、们知道,不同防雷区之间的电磁强度不同,因此首先作好屏蔽措施,在一定程度上可以防止雷电电磁脉冲的侵入,在此基础上,作好穿越防雷区界面上不同线路的防雷保护,是我们系统防雷工作的重点。综上所述,我们可以借用IEC/TC-81的技术定义将系统防雷工作总结为:DBSE技术即分流(Dividing)、均压(Bonding)、屏蔽(Shielding)、接地(Earthing)四项技术加之有效的防护设备的综合,如果从设计阶段开始体现这种综合系统的防护设计原则必将起到事半功倍的理想防护效果。第五部分 具体防护措施1.传统监控系统传统的模拟监控模式在国内大中城市刚刚引入道路监控应用时最为盛行,而最近几年则日趋衰
42、微,其主要特点如下:l 传输通道媒介由于各监控点和监控中心之间通常采用同轴电缆进行通信,有效传输距离大约300米左右.l 系统结构复杂,监控中心设备繁多 系统由摄像机、监视电视墙、录像机、控制矩阵、画面分割器、解码器及其它辅助设备组成,以同轴电缆为图像传输介质,以屏蔽双绞线为控制信号传输介质。对于传统监控系统,对应的防雷保护为在摄像机的电源线上安装电源防雷器,同轴电缆线上安装视频信号防雷器,485线上安装控制信号防雷器。机房电源配电箱处安装二级电源防雷保护措施。视频线进视频分配器前端安装集成式视频信号防雷器。 对于该系统的防雷配置:前端三合一产品CPSS12A24(可用交流24V电源防雷器CP
43、10A24/2,视频信号防雷器CS12L/BNC,控制信号防雷器CS12L/P2代替),二合一产品CPS12A220(具体型号根据摄像机工作电压确定,可用交流220V电源防雷器CP40B/2,视频信号防雷器CS12L/BNC代替);后端多口视频防雷器CS12L/B24BNC,CS12L/BNCM4,防雷插座CPO10-6,单相电源防雷器CP40B/2等。2.光纤监控系统由于各监控点和监控中心之间通常相距几公里甚至几十公里,而有效传输距离仅300米左右的视频电缆显然无法达及,常规的解决办法是在监控点和监控中心之间敷设光缆作为传输通道,光缆两端接光端机作为视频/光信号转换设备。从严格意义上来讲,它
44、依然是传统监控系统。对于光纤传输模式防雷保护的重点是光端机。因此与第一种情况不同的是,在光端机处,电源插座前端安装电源防雷器,视频信号线进光端机处安装多口视频防雷器。对于该系统的防雷配置:前端三合一产品CPSS12A24(可用交流24V电源防雷器CP10A24/2,视频信号防雷器CS12L/BNC,控制信号防雷器CS12L/P2代替),二合一产品CPS12A220(具体型号根据摄像机工作电压确定,可用交流220V电源防雷器CP40B/2,视频信号防雷器CS12L/BNC代替),四口视频信号防雷器CS12L/BNCM4;后端多口视频防雷器CS12L/B24BNC,单相电源防雷器CP40B/2,防
45、雷插座CPO10-6等。我司建议使用单个保护模式。3.无线传输监控系统无线传输监控系统利用2.4GHz和5.8GHz的频带来传输视频信号,以数字视频处理技术为核心,综合利用光电传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术的一种全新的数字监控模式。其系统组成有网络视频转换器,POE供电交换机,无线发射网桥等。对于无线发射模式的防雷保护,侧重点偏向了POE交换机和网络视频转换器。相应的防雷产品为以太网供电网络信号防雷器和网络信号防雷器。在无线网桥后端安装对应频率的天馈防雷器。对于该系统的防雷配置:前端三合一产品CPSS12A24(可用交流24V电源防雷器CP10
46、A24/2,视频信号防雷器CS12L/BNC,控制信号防雷器CS12L/P2代替),二合一产品CPS12A220(具体型号根据摄像机工作电压确定,可用交流220V电源防雷器CP40B/2,视频信号防雷器CS12L/BNC代替),网络信号防雷器CS05H/J4,天馈防雷器CA60S/NFM,以太网供电网络信号防雷器CPS05H/J8;后端单相电源防雷器CP40B/2,防雷插座CPO10-6等。我司建议使用单个保护模式。 以上三条设计依据是根据国家规范GB50343建筑物电子信息系统防雷技术规范第5章第4节第6条规定:5.4.6 安全防范系统的防雷与接地应符合下列规定: 1 置于户外的摄像机信号控
47、制线输出、输入端口应设置信号线路浪涌保护器。 2 主控机,分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线,宜在线路进出建筑物直击雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZ0B)与第一防护区(LPZ1)交界处装设适配的线路浪涌保护器。 3系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器,应分别根据视频信号线路、解码控制信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择。 4系统户外的交流供电线路、视频信号线路、控制信号线路应有金属屏蔽层并穿钢管埋地敷设,屏蔽层及钢管两端应接地,信号线路与供电线路应分开敷设。 5 系统的接地宜采用共用接地。主机房应设置等电位连接网络,接地线不得形成封闭回路,系统接地干线宜
48、采用截面积不小于16mm2的多股铜芯绝缘导线。 根据以上三条,我们对贵医院107个摄像机的监控系统做如下防雷配置:在带云台的摄像机前端分别安装单相电源防雷器,视频信号防雷器,控制信号防雷器,在固定的枪机前端安装单相电源防雷器,视频信号防雷器,在机房安装24口视频信号防雷器;在机房配置三相电源防雷器一个,另配置防雷插座*个。4.接地根据国家规范建筑物防雷规范GB50057第四章第三节以及建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343第5章第2节对监控工程现场做具体如下几种措施:、设计独立接地网独立地网使用材料如下:50*50*5*1500热镀锌角钢 4根/2根40*4*6000热镀锌扁钢 1条做法
49、如图:在可以做地网的地方,比如花坛,树坑等有土的地方打入角钢,角钢长度以方便施工为宜,一般在1米半。考虑到地网使用的长期性和耐腐蚀性,设计使用XS系列非金属接地模块制作地网。地网布置依据地形进行设计。水平接地体使用404mm镀锌扁钢,埋深0.6米;垂直接地体使用XS-I圆柱型非金属接地模块,孔深2.5米,地网总长度8米。地网引出地网测试极到地面上,以便以后检测地网情况。地网设计见附图。需:XS-I圆柱型非金属接地模块;X块;404mm镀锌扁钢;X米;非金属接地模块照片如下:非金属接地模块的接地网设计图、利用消防管道在小区里,条件不成熟时,距离天面又比较远的情况下,可以利用消防管道作为防雷接地装
50、置。注意当利用消防管道时,地线与管道要用螺丝固定或者焊接,不能直接绑扎。、利用建筑天面的避雷带系统设备如编码器,交换机等处于建筑物天面上,防雷接地线可以直接连到天面避雷带上。天面没有避雷带时,应利用建筑本身的主钢筋。当条件不允许时,应在墙壁上敷设25mm2的铜软线或者热镀锌扁钢连接至独立接地网上。注意当利用避雷带时,请使用等电位连接器,避免反击。、利用建筑物本身的主钢筋条件允许时应优先利用建筑物的主体钢筋。做法是:凿破墙壁,找到钢筋,然后焊接防雷转换接头,将防雷装置的地线连接至铜铁接头。、不推荐利用电源地线。 任何情况下,都不推荐使用电源地线。第六章 销售服务体系1售前的技术服务 本公司设有专
51、门面向用户的工程、维修服务中心,技术中心的防雷工程师在用户的售前服务过程中负责向用户提供免费的技术服务。其中包括:l 用户的技术咨询;l 详细的现场勘察;l 协助用户确定相应的保护设计的种类、数量;l 电源容量的确定;l 用户拟须防护现场的建议性设计方案; l 确定合理安装场地;l 相关及现场的技术培训。2售中的技术服务在前期的建议性设计方案得到用户首肯及前期的商务接洽落实后,开始在相应服务合同原则下的用户服务我们将向用户提供完整的设计定型方案及施工方案,基于我们的产品的应用特性,在产品的交付过程中,我们还辅以严格的雷击过压试验检测程序,以期确保向用户提供高可靠性和高质量的产品,达到确保用户的
52、现场设备运行安全。在设备的现场安装、调试完成后,我们将向用户提供相应的项目竣工报告,同时接受用户及相关方面检测验收,同时我们还将向用户进行现场运行维护及应急情况的基本培训。3售后的技术服务1)产品保修期内免费维护凡适配我们产品的用户,在满足使用环境和使用条件及按规定使用操作规范运行情况下发生故障或器件损坏等意外情况时,用户将享受对损坏的器件和故障进行免费的更换和检测调维护服务,免费运维期限三年。2)服务形式为了确保机房雷电防护系统对所保护系统的业务能正常运行,我们配备专业工程师为您提供24小时全方位服务。3)产品保修期后的维护服务在免费运维期结束,我们仍承担用户的维修责任,维修过程我们只收取元
53、器件的更换费用和基本的服务费用。4)运维服务的响应时间在我们接到用户的运维服务通知后,将以最快的速度进行响应,根据用户的位置、距离及用户的运维要求制定维修方案,在无自然及人为等不可抗力因素影响下,本埠的现场响应时限在接到通知内三小时。5)本公司承诺对所售设备提供终身的维修服务。4、创冠防雷本年度产应用部分工程案例1、中国鑫诺卫星站配电站防雷系统2、南昌市公安局监控防雷系统3、云南大学校园监控防雷系统4、深圳市观谰武警培训基地监控系统与机房感应雷防护系统5、江苏省南通市火车站广场监控防雷系统6、河南省洛阳市火车站监控防雷系统7、云南省楚雄市道路监控防雷系统8、南昆山生态旅游监控防雷系统9、肇庆华
54、明钢杆视频监控防雷系统10、云南省丽江市道路监控防雷系统11、福建省三明市全球眼监控防雷系统12、中国海洋石油税务局天津分局网络机房防雷系统13、湖南省郴州市电力局、教育局、统计局、税务局、民政局监控防雷系统14、天津港国际物流交易中心电源防雷系统15、广东省英德市白石窑水电厂视频监控防雷系统16、哈尔滨汽轮机厂监控防雷系统17、中国武汉地质大学江城学院监控防雷系统18、中国人民解放军75563部队视频监控防雷系统19、华南国际物流建筑物等电位、直击雷、感应雷与监控防雷系统20、云南省西双版纳城市治安监控防雷系统第七章 部分产品介绍7.1 CP40B/4(标准配置)7.1.1 基本回路7.1.
55、2 技术优势:采用温控断路技术,并内置过流保护电路,彻底避免火险发生核心元件采用国际知名品牌,性能可靠工作状态及失效状态,清晰直观模块化设计,安装方便,维护简单7.1.3 技术参数产品型号CP40B/3+NPE标称电压380持续工作电压385V标称放电电流(8/20s)20kA最大通流容量(8/20s)40kA保护水平(8/20s)1800V漏电流15uA接入导线截面积16mm2外形尺寸907265mm工作环境温度4085,相对湿度95(25)7.2 CP40B/2(安全配置)7.2.1 基本回路7.2.2 技术优势:广泛用于铁路、电力等系统。采用温控断路技术,并内置过电流保护电路,彻底避免火险发生核心元
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