南京森林学校防雷方案

1、目 录第一章 引言2第二章 雷电入侵设备的途径和防护的基本原理3第三章 设计依据6第四章 勘测报告7第五章 设计方案8一、中心机房保护接地地网设计9二、中心机房主地线盘设计9三、电源防雷配电箱（电源防雷）10四、天馈线及视频防雷11五、防雷的等电位连接12第六章 设备清单与造价15第七章 售后服务承诺171、售前的技术服务172、售中的技术服务173、售后的技术服务17第一章 引言随着现代电子技术的不断发展，精密电子设备被广泛应用在各行业的计算机、通信网络的运行系统中。这些高精度的微电子计算机设备内置大量的CMOS半导体集成模块，其抗过压、过流保护能力极其脆弱。据美国通用研究公司提供:磁场脉冲

2、超过0.07高斯，就可引起计算机误动作；磁场脉冲超过2.4高斯就可以引起集成电路永久性损坏。此案所涉通信站系统是一个集多种精密电子设备于一体的智能综合信息系统，一般部署在平原开阔地带或高山上，对信息处理的及时性和数据的安全性要求更为全面，如遇上雷击情况、雷电电磁波或操作过电压而导致设备的损坏或运行瘫痪，都会直接带来不可估量的损失。因此，科学、合理地对整个雷达站系统进行防雷保护配置，确保系统及人员的安全是本案的出发点和落脚点。第二章 雷电入侵设备的途径和防护的基本原理雷电损坏设备通常有四个途径，一是遭受直接雷击损坏；二是雷电电磁脉冲沿着与设备相连的信号线、动力线侵入设备而损坏；三是设备接地体在雷

3、击时，产生瞬间高电位而损坏；四是设备安装方法，包括线路的布局、安装的位置不规范，受雷电在空间分布的电场、磁场的影响而损坏。1、雷击过电压的形成（LEMP） 密集于大地上空的带有大量正电荷或负电荷的云，称为雷云。当雷云中的电荷聚集量很大且具有较高的电场强度时，周围的正、负雷云之间或雷云与大地之间，可能发生强烈的放电现象，称之为雷电现象。 图1雷电LEMP的幅值变化习惯上把大地的电位视为零，雷云的电位远高于大地的电位，由于静电感应而使大地感应出大量的与雷云电荷异号的电荷，两者类似于一个巨大的空间电容器。雷云中的电荷分布并不均匀，常常形成多处电荷聚集中心，当它的电场强度达到（2530）kV/cm时，

4、雷云就会开始向大地方向击穿空气，形成一个导电的空气通道，称为雷电先导。当雷电先导进展到离地面100m300m时，地面上感应出来的异号电荷也在相对集中，尤其是向地面上较高的突出物上集中，于是形成了迎雷先导。迎雷先导和雷电先导在空中相互靠近，当两者接触时，正、负电荷强烈中和，出现极大的电流并伴有雷鸣和闪光，这就是雷电的主放电阶段，时间很短，一般为50s100s。主放电阶段过后，雷云中的剩余电荷沿主放电通道继续流向大地，称为放电的余辉阶段，时间约为0.03s0.15s，但电流较小，约几百安。 图1是在实验中得到的雷电波的波形，从图中可以看出雷电流从先导放电开始到最大值时间很短，一般约1s4s，称为波

5、头the；雷电流从最大幅值开始衰减，到幅值之半所经历的时间tta称为波尾，约需数十微秒。波头和波尾的整体波形为雷电流波形，通常可用斜角波头表示。雷电流（或雷电压）波形是一种脉冲 。2、雷电感应过电压的形成 在架空线路附近发生对地雷击时，架空导线上有可能感应出很高的电压，其幅值可达300V400V，对电气绝缘的破坏性很大，必须设法加以防范。 在雷云放电的起始阶段，雷电先导中有大量电荷向地面挺进，这些电荷形成的电场对架空导线发生静电感应，于是导线上逐渐聚集起大量与雷云电荷异号的束缚电荷Q。由于架空导线与大地间形成电容C，所以导线对地的雷电感应电压U可用下式表示 U=Q/C 在雷云放电的同时，架空导

6、线上的束缚电荷因失去外界束缚力而变为自由电荷（形成感应雷电流），在雷电感应电压U的作用下以电磁波的传播速度沿导线向两侧冲击涌流，通常称为感应冲击波，这就是感应过电压冲击波的形成过程。图2雷电对电子设备的影响形式3、其它感应过电压 对于弱电信号线路来讲，感应过电压不仅仅是雷电感应过电压。当信号线路与电力电缆敷设于同一电缆管道中，当电流流过电力电缆时，在电力电缆周围就会产生一个电磁场，这一电磁场能在通讯线路中感应出干扰电压，这个干扰电压虽功率较低，但其持续时间实际上是无限的。特别是当电力电缆漏电时，对信号电缆的危害将更大，因此在工程中应合理敷设电缆，尽量将不同类型的电缆管道分开。 所谓雷击防护就是

7、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。按防雷规范划分，当今电子设备的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等电位和过电压保护五种方法。（A）、分流利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。（B）、屏蔽系统所有的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰机房内设备。（C）、等电位连接所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，以

8、均衡电位。（D）、接地为保证其稳定可靠的工作、保护设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。（E）、过电压保护在电子设备的信号线、电源线上安装相应的过电压保护器，利用其非线性效应，将线路上过高的脉冲电压滤除，保护设备不被过电压破坏。主要的保护器件为氧化锌压敏电阻、二极或三极放电管、快速箝位二极管等，根据需要进行组合，形成完整的防雷保护器。第三章 设计依据A. GB2887-89计算机场地安全要求B. GB50174-93电子计算机机房设计规范C. GB50057-94建筑物防雷设计规范D. GB50054-95低压配电设计规范E. GA173-1998计算机信息系统防

9、雷保安器F. GB3482-3483-83电子设备雷击试验G. GB11032-89交流无间隙避雷器H. 邮电部通讯产品入网检定认证细则I. IEC1024-1：1990建筑防雷J. IE1312-1：1995雷电电磁脉冲的防护通则K. ITU.TS.K20:1990电信交换设备耐过电压和过电流能力L. ITU.TS.K21:1998用户终端耐过电压和过电流能力M. GB50164-93电子计算机机房设计规范N. GB50169-92中华人民共和国国家标准电气装置安装工程接地装置施工及验收规范O. YD/T5098-2001中华人民共各国通信行业标准通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范P.

10、YDJ26-89邮电部标准通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）Q. 军用标准电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南R. 国际电信联盟ITU-T（原CCITT）相关建议及标准S. IEC61644-1-1999接至电信网络的信号接口保护器T. 电信中心内部通信设备接口抗雷击能力U. YD5078-1998通信工程电源系统防雷技术规定第四章 勘测报告名称： 南京公安高等专科学校 地址： 南京市仙林大学城 室外楼房数量：4栋有无防直击雷措施：有避雷带是否有引下线：暗敷引下线地网是否合格：不合格周围土质情况：黄土机房位置：教学楼五楼数量：1间设备：服务器、网络交换机、计算机等网络走线方式：

11、有架空网线配电系统教学楼、实验楼、科技楼、宿舍供电制式都为三相四线制，架空进入室内，有楼层分配电，机房内有小配电盒。监控系统摄像头数量20台主机位置传达室走线方式：PVC线槽敷设备注：科教楼和宿舍楼做地网时要破水泥。第五章 设计方案根据标书中的要求、防雷现场勘查报告和雷电活动特点，我司进行如下方案设计：一、中心机房保护接地地网设计中心机房设在教学楼5楼，在大楼南侧建一个小于1的地网，水平采用40*4镀锌扁铁将接地模块进行连接；地网埋于地面70厘米以下；在接地引出点标高30厘米装设地网检测专用盒；再用40*4镀锌扁铁将地网引至5楼中心机房，并做好防接触电压处理；并采用铜铁过镀与机房等电位汇流排相

12、连接。如下图：通信指挥中心机房地网检测专用盒铜铁过镀二、中心机房主地线盘设计 在通信指挥中心机房静电地板下安装封闭的40*4毫米紫铜汇流等电位环。并将设备、电源防雷器、信号防雷器、静电地板、金属门窗等与其进行可靠的电器连接。如下图40*4紫铜排三、电源防雷配电箱（电源防雷）第一级防雷器选型 ：按照信息产业部标准GB-50343以及YD5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范3.7.9当通信局（站）的配电系统采用总配电室与分配电室方式供电时，总配电屏与分配电屏之间的低压埋地电缆长度若大于50M，应在分配电屏电缆输入侧电源芯线对地安装标称放电电流为60KA(最大通流量为100KA)

13、的限压型SPD。第一级电源防雷器采用德国OBO防雷器MC50-B/3+NPE，并联安装在学校总电源室内，主要作用是进一步将电源线引入雷电导致的过电压限制到对设备无害的水平。并且防雷器前要串联63A/3P的后备空气开关。第二级防雷器选型：考虑到开关浪涌及后面精密设备的耐压水平，所以在教学楼、科技楼、实验楼、宿舍楼的大楼总配电柜安装第二级电源防雷器，采用德国OBO电源防雷器V25-B/3+NPE，主要作用是进一步将电源线引入雷电导致的过电压限制到对设备无害的水平。并且防雷器前要串联63A/3P的后备空气开关。第三级防雷器选型：第三级电源防雷器采用德国OBO V20-C/3+NPE，并联安装教学楼、

14、科技楼、实验楼各个楼层的分配电柜内，进一步降低残压。我们在中心机房的重要设备前端加装OBO电源防雷插座CNS 3-D-PRC，主要作用是保护弱电设备免受雷击。教学楼电源防雷示意图如下：楼层分配电大楼配电总配电用电设备CNS 3-D-PRCV20-C/3+NPEV25-B/3+NPEMC 50-B/3+NPE四、天馈线及视频防雷在进入通信指挥中心机房的信号线上安上相应的信号防雷器，如下图： 通信指挥中心机房电话线防雷器天线防雷器监视器信号防雷器天馈线及视频受雷击的原因主要是雷电流从电源线、信号线侵入，它的两个主要通道：一、电源线引入二、信号线：信号传输是采用视频光纤传输，光纤本身不是电介质，是不

15、导电的，根据光缆结构来分析：光缆从外到内由金属铠装、光纤、抗拉钢丝组成。铠装、抗拉钢丝是电介质，感应雷电高压时易造成附近金属器件的闪络和光纤组织受损而引起传输衰减过大，影响图像清晰。解决措施目前防雷有效措施为：等电位、屏蔽、分流。根据GB50057-94建筑物防雷设计规范中规定现代防雷技术建议采用联合接地（即共用建筑物地网，地阻小于4）。根据以上雷击分析我们主要从电源防雷和信号防雷两方面入手，完善防雷措施，最后进行等电位处理。一、 电源防雷：各摄像头供电UPS机房配电总配电 用电设备 IIII摄像头UPS解码器如上图，雷电流从电源引入来自两个方面：一是，从电源总线引入，即雷电流从总配电 机房配

16、电 UPS 设备终端方向，直接击毁设备终端。所以在通信指挥中心配电处安装100KA防雷器，对地泄放大部份雷电流能量。在楼层分配电处安装20KA-40KA防雷器，进一步泄放第一级防雷器残余能量和的残压，从而保护了UPS设备。在用电终端安装10K防雷插座最终把通过一、二级防雷器的雷电流控制在设备耐压水平内（大约600V左右的瞬间电压）。一是设备终端（如户外的报像头）感应雷电流沿UPS 输出端的供电线路引入，即雷电流从户外设备终端 UPS 其它设备终端。这样户外设备终端受损之外，还会涉及到UPS内的逆变器和与户外设备终端并联的用电终端。所以在户外摄像头解码器前安装20KA-40KA防雷器KOAXB-

17、E2/MF-F保护解码器，在摄像头与解码器之间安装相应的24V 的OBO防雷器VF 24，在UPS输出端安装20KA-40KA防雷器，在控制信号2端加装OBO信号防雷器FRD12。这样从顺向和逆向两方面作出全面防护。五、防雷的等电位连接为了防止地电位反击，应对通信机房内的设备进行等电位连接，增设等电位汇流排。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系统之间的电位差。穿各防雷区交间的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和各系统，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处做等电位连接，而且当需要时，应采用电涌保护器（SPD）做等电位连

18、接。如下等电图：等电位连接带SPD要求直接做等电位连接的物体或系统要求采用SPD做等电位连接的物体或系统接地装置所有大尺寸的内部导电物，如主机金属外壳，UPS及电池箱金属外壳、金属地板、金属门框架、设施管路、电缆桥架的等电位连接，应以最短的线路连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上。等电位连接带SPD要求直接做等电位连接的物体或系统要求采用SPD做等电位连接的物体或系统接地装置等电位连接的目的，在于减少需要防雷的空间内各金属部件和系统之间的电位差。穿各防雷区交间的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和各系统，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

19、的线夹在等电位连接带处做等电位连接，而且当需要时，应采用电涌保护器（SPD）做等电位连接。导电物体或电气系统连到等电位连接带的等电位连接图信息系统的等电位连接建筑物的共用接地系统包括外部LPS，为实现一个低电感和网状接地系统，金属装置的等电位连接也加入共用接地系统。对信息系统的外露导电物应建立等电位连网，原则上一个等电位连接网不需要连到大地，但此处所考虑的所有等电位连接网将有通大地的连接。信息系统的各金属组件（如种箱体、壳体、机架）与建筑物的共用接地系统的等电位连接，有两个原则方法。应有采用下列等电位连接网的两种基本形式之一当采用S型等电位连接网时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点外，

20、应与共用接地系统的各组件有足够 绝缘。通常：S型等电位连接网用于相对较小、限定于局部的系统，在那里所有设施和电缆仅在一点进入该信息系统。S型等电位连接网应仅通过唯一的一点，（接地基准点ERP）组合到共用接地系统中去形成SS型。在此情况下，在设备的分项之间的所有线路和电缆应按照星形结构与各等电位连接平行敷设，以避免产生感受应环路。由于采用唯一的一点进行等电位连接，没有与闪电联在一起的低频电流能进入信息系统，而且信息系统内的低频干扰源不能产生大地电流。做等电位连接的这唯一的点，也是接SPD，以限制传导来的过电压的理想连接点。如果采用M型 等电位连接网，则该系统的各金属组件不应与共用接地系统各组件绝

21、缘。M型 等电位连接网应通过多点组合到共用接地系统中去，并形成Mm型 。通常，M型 等电位连接网用于延伸较大和开环系统，而且在设备的各分项之间敷设许多线路和电缆，设施和电缆在几个点进入该信息系统。此处，用于高频也能得到一个低阻抗网络。此外，等电位连接网的多重短路环路对磁场起到衰减环路的作用，从而在使信息系统的邻近区内减弱初始磁场。在复杂系统中，两种型式（M型和S型）的优点可组合在一起。一个S型局部等电位连接网可与一个网状结构组合一起。此处，一个M型 局部等电位连接网可在一个ERP与共用接地系统相连。这里，局部等电位连接网的所有金属组件和设备的各分项，应与共用地各组件有足够的绝缘，而且所有设备和

22、电缆在ERP进入该信息系统。正常情况下，等电位连接网与共用接地系统的连接，是在防雷区的交界处进行。S星型结构M网型结构接至共用接地系统的等电位连接基本的等电位连接网信息系统等电位连接的基本方法第六章 设备清单与造价序号材料名称安装位置/名称产品型号单位数量单价总价1电源防雷器总电源MC50-B/3+NPE套11582115821大楼总配电V25-B/3+NPE套4937437496楼层分配电V20-C/3+NPE套403800重要设备前CNS 3-D-PRC套20900180002等电位连接材料紫铜排制作40*4米401606400接地线材批130003000铜质螺栓批1380380等电位接线

23、端子个1040040003信号防雷器天线防雷器DS-N套32282290304视频防雷器KOAXB-E2/MF-F套40176570600控制防雷器FRD 12套40102040800电源防雷器VF 24套401200480004防雨电源箱装有空开等只28420117605地网建设接地模块块5075037500镀锌扁铁40*4米300123600降阻剂吨4360014400地网检测盒个1300300铜铁过镀只11801806取地加短针取地点107507500知针（不锈钢）根1028028007线材普通缆SYV-50-7米1005.6560低耗缆SD-50-9米400104000低耗缆SD-50-5米1008.2820视频线米3004.51350L16