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高層建筑樓頂避雷塔綜合防雷設(shè)計方案

作者:防雷塔 來源:dazhuyuan.cn 發(fā)表時間:2013-9-28 瀏覽:次  百度一下
一、現(xiàn)場情況概述
  某辦公大樓長62m,寬21m,共計6層,已安裝有直擊雷防護(hù)措施并符合國家規(guī)范的要求,經(jīng)檢測其沖擊接地電阻為4歐姆;總電房設(shè)在一樓,每個樓層有單相配電箱2個;多媒體會議室、中心機(jī)房、119指揮中心設(shè)在六樓,機(jī)房設(shè)有三相配電柜,供電線路由一樓總電房引入,機(jī)房有UPS電源一套,其功率為3kVA,24口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)5臺,通訊進(jìn)線有光纖1路,ISDN進(jìn)線2路,沒有做任何感應(yīng)雷防護(hù)措施。大樓內(nèi)供電系統(tǒng)、多媒體會議室、中心機(jī)房、119指揮中心等內(nèi)的設(shè)備是非常敏感的弱電設(shè)備,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度集成化,耐過電壓、耐過電流的水平極低,避雷針對這些電子設(shè)備的保護(hù)也無能為力,因而極易遭受雷電流的沖擊而損壞,輕者使終端計算機(jī)和通信接口設(shè)備損壞、通信中斷、各種信息無法傳遞;重者使整個供電系統(tǒng)遭受雷擊而癱瘓,使大樓內(nèi)所有弱電設(shè)備遭受雷擊而損壞,工作無法進(jìn)行。因此,為了使大樓各設(shè)施能正常運(yùn)作以及保障大樓內(nèi)人員的安全,防止雷擊而帶慘重?fù)p失,有必要對大樓進(jìn)行綜合雷電防護(hù)措施,除了要安裝良好的避雷針、避雷帶,還必須在電源系統(tǒng)、信號系統(tǒng)進(jìn)行可靠、有效的雷電防護(hù)工作,并具備可靠的接地裝置。
  二、雷電入侵機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)途徑分析
  雷擊引起的上萬伏的過電壓(過電流)及極強(qiáng)的交變電磁場是損壞樓內(nèi)弱電設(shè)備的主要原因,雷電入侵樓內(nèi)設(shè)備的途徑有供電線路、通信線路、地反擊、雷擊電磁場四種途徑,具體分析如下:
  1.供電線路引入雷電
  電源線路是雷電入侵的主要途徑,經(jīng)常會遭受雷擊造成開關(guān)跳閘、設(shè)備損壞等事故,是防雷保護(hù)的重點(diǎn)。供電線路(對10KV線路,高壓MOV的殘壓很高,弱電設(shè)備受此高壓都會損壞,變壓器有一定的隔離和衰減作用,但還有相當(dāng)大的剩余雷電會傳到后續(xù)設(shè)備。)產(chǎn)生過電壓后,該過電壓直接傳到弱電子設(shè)備,并將設(shè)備損壞,一般是將設(shè)備的電源部分損壞。根據(jù)線路上的過電壓的成因及危害可分為7種情況:
 、偈须娋路在野外架空布設(shè)時遭直接雷擊,因線路較長,發(fā)生的幾率較大,線路上的雷電流相當(dāng)大,危害當(dāng)然很大。
  ②市電線路在野外架空布設(shè),附近發(fā)生雷擊(主要是空閃)時,雷電電磁場使得線路上感應(yīng)到雷電流。有較大的發(fā)生幾率,但雷電流不太大。
 、凼须娋路在野外走地纜溝或埋地布設(shè),發(fā)生雷擊后雷電流入地時,線路上感應(yīng)到雷電流。相對前面兩種情況來講,發(fā)生幾率及雷電流都不大。
 、軜莾(nèi)供電線路受建筑物引下線電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流,雷電流的大小與發(fā)生幾率和樓結(jié)構(gòu)及布線有關(guān)。垂直方向的線路沒有屏蔽而且離引下線(建筑物立柱)較近時,發(fā)生幾率及雷電流較大。
 、輼莾(nèi)供電線路受建筑物附近雷擊(建筑物附近落雷)電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流,雷電流的大小與建筑物的屏蔽性、布線、落雷位置、落雷點(diǎn)電流等有關(guān)。當(dāng)建筑屏蔽性較差、線路靠外墻、落雷點(diǎn)靠樓較近、落雷點(diǎn)電流大時,線路感應(yīng)雷電流較大。
  ⑥樓內(nèi)線路相互感應(yīng)。這是較多的線路布得很近(如電源線、地線等相互距離在10cm內(nèi))時,如其中的一條上有過電壓,則其它線路上都會感應(yīng)到過電壓,但雷電流不大。
⑦樓內(nèi)大型設(shè)備操作過電壓,該過電壓不是雷擊引起但其危害不低于雷擊,主要是加速電子設(shè)備老化。從電的性能上來講該操作過電壓類似于雷擊過電壓,用同樣的方法能抑制。
  2.通信控制線路引入雷電
  通信控制線路(通信控制線路一般有數(shù)據(jù)專線、網(wǎng)絡(luò)線、控制信號線和視頻線等)感應(yīng)雷電后,雷電也直接傳到設(shè)備,并將設(shè)備損壞,一般是將設(shè)備的通信口損壞,與供電路線上產(chǎn)生雷電流的情況相似,一般來講,通信線路上的雷電流比供電線路上的雷電流要小,通信線路上產(chǎn)生雷電的6種情況:
 、偻ㄐ啪路在野外架空布設(shè)時遭直接雷擊,因通信線有絕緣層、架空布線的情況不多等原因。因此,發(fā)生幾率較低,但一旦發(fā)生,線路上的雷電流大。
  ②通信線路在野外架空布設(shè),附近發(fā)生雷擊(主要是空閃)時,線路上感應(yīng)到雷電流。如架空線路較長,則有較大的發(fā)生幾率。
 、弁ㄐ啪路在野外走地纜溝或埋地布設(shè),發(fā)生雷擊后雷電流入地時,線路上感應(yīng)到雷電流,雷電流不大。
 、軜莾(nèi)通信線路受建筑物引下線電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流,如線路沒有屏蔽又離引下線較近,則發(fā)生幾率大,而且雷電流也足以將通信口損壞。
  ⑤樓內(nèi)通信線路受建筑物附近雷擊電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流,雷電流的大小與建筑物的屏蔽性、布線、落雷位置、落雷點(diǎn)電流等有關(guān)。當(dāng)建筑屏蔽性較差、線路靠外墻、落雷點(diǎn)靠樓較近、落雷點(diǎn)電流大時,線路感應(yīng)雷電流較大。
 、迾莾(nèi)線路相互感應(yīng)。這是較多的線路布得很近(如電源線、通信線、地線等相互距離在10cm以內(nèi))時,如其中的一條上有過電壓,則其它線路上多會感應(yīng)到過電壓,但雷電流不大。
  3.地電位反擊分析
  接地系統(tǒng)常稱接地裝置,接地系統(tǒng)不符合要求主要危害是產(chǎn)生地電位反擊,一般的地電位反擊是指同一設(shè)備或系統(tǒng)同時連接到幾個互相沒有直接電氣連接的地網(wǎng),當(dāng)雷擊時,各地網(wǎng)之間的可能存在較高的電位差,該電位差通過地線直接加在同一設(shè)備各系統(tǒng)上,就有可能將設(shè)備損壞。雷擊時地電抬高,該高電位通過地線到設(shè)備,此時,如設(shè)備有低電位的外接線則會形成電位差損壞設(shè)備,如設(shè)備沒有外接線或外接線都呈高阻狀態(tài)則沒有電位差,屬于水漲船高性質(zhì),設(shè)備不會損壞。
  4.雷電電磁場分析
  雷電電磁場是指:建筑物附近或建筑物本身遭雷擊時,樓內(nèi)有較強(qiáng)的電磁場,處在該電磁場中的設(shè)備有可能損壞。IEEE實(shí)驗(yàn)證明,0.3GS使設(shè)備誤動作,2.4GS使設(shè)備永久性損壞。
  三、機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷方案
  (一) 設(shè)計依據(jù)
  1.IEC61024《建筑物防雷》
  2.IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》
  3.GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》
  4.GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》
  5.GB50174-93《計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》
  6.GB2887-89《計算機(jī)場地技術(shù)條件》
  7.GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》
  8.XQ3-2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》
  9.ITU K25《光纜的防雷》
  10.GB50200-94《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
  11.YD5078-98《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》
  12.ITU K27《電信大樓內(nèi)的連接結(jié)構(gòu)和接地》
  13.GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
  (二)防雷設(shè)計原則
  1.應(yīng)考慮環(huán)境因素、雷電活動規(guī)律、系統(tǒng)設(shè)備的重要性、發(fā)生雷災(zāi)后果的嚴(yán)重程度,分別采取相應(yīng)的防護(hù)措施。
  2.應(yīng)堅持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計、多重保護(hù)、技術(shù)運(yùn)用、經(jīng)濟(jì)合理、定期檢測、隨機(jī)維護(hù)的原則,進(jìn)行綜合設(shè)計及維護(hù)。
  3. 應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。必須堅持預(yù)防為主,安全第一的指導(dǎo)方針。
  4. 應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級、設(shè)備放置在雷電防護(hù)區(qū)的位置不同,采用不同的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
 。ㄈ┚C合防雷設(shè)計方案
  雷電防護(hù)是一個綜合的系統(tǒng)工程,防雷設(shè)計應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。綜合雷電防護(hù)包括外部防雷(即直擊雷防護(hù))和內(nèi)部防雷(即感應(yīng)雷電防護(hù))。本方案僅考慮感應(yīng)雷電防護(hù)設(shè)計。
  1.供電系統(tǒng)防雷設(shè)計
  由于有70%雷擊高電位是從電源線侵入的,為保證設(shè)備安全,供電系統(tǒng)一般應(yīng)采用三級雷電防護(hù)措施,對入侵電源線路和雷電流實(shí)施分級泄流,級與之間實(shí)現(xiàn)能量配合,逐步降低殘壓,將雷電過電壓箝位在到較低的水平,達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。然而該大樓內(nèi)的多媒體會議室、中心機(jī)房、119指揮中心等有大量弱電設(shè)備,耐過電壓、耐過電流的水平極低,因此有必要精細(xì)極防護(hù)。設(shè)計方案如下:
  A、在大樓總配電房內(nèi)電源進(jìn)線端安裝大通流容量的三相電源防雷器,型號為YF-X380B120,箱式,作為電源第一級雷電防護(hù),數(shù)量1個。產(chǎn)品特點(diǎn):標(biāo)稱通流容量( 8/20μs):60/120KA/線;限制電壓:≤2500V/4000V;泄漏電流:<10uA;響應(yīng)時間:≤25ns;箱式,并聯(lián)安裝,具有雷擊計數(shù)和工作狀態(tài)指示功能,無續(xù)流和插入損耗。
  B、在中心機(jī)房配電電源處安裝一套YF-X380B80 箱式三相電源防雷器,作為電源第二級保護(hù)和機(jī)房電源一級保護(hù),數(shù)量為1套。產(chǎn)品特點(diǎn):標(biāo)稱通流容量( 8/20μs):40/80KA/線;限制電壓:≤2000V/2500V;泄漏電流:<10uA;響應(yīng)時間:≤25ns;箱式,并聯(lián)安裝,具有雷擊計數(shù)和工作狀態(tài)指示功能,無續(xù)流和插入損耗。
  C、在大樓各樓層配電箱前端安裝單相電源防雷器,型號為YF-X220B40,作為電源第二級雷電防護(hù),數(shù)量共12個。產(chǎn)品特點(diǎn):標(biāo)稱通流容量( 8/20μs):20/40KA/線;限制電壓:≤2000V/2500V;泄漏電流:<10uA;響應(yīng)時間:≤25ns;箱式,并聯(lián)安裝,具有工作狀態(tài)指示功能,無續(xù)流和插入損耗。
  D、在機(jī)房電源進(jìn)線端安裝單相電源防雷器,型號為YF-X220C20,作為電源第三級雷電防護(hù)或機(jī)房電源精細(xì)級防護(hù),數(shù)量1個。產(chǎn)品特點(diǎn):并聯(lián),不受功率限制,適用計算機(jī)房等重要設(shè)備電源精細(xì)保護(hù), 超低殘壓,In(8/20)=10KA, Up≤1.5KV。
  E、在設(shè)備前端安裝防雷插座,型號為YF-CZ/6,作為電源系精細(xì)級雷電防護(hù),數(shù)量若干個(分別用在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、計算機(jī)終端等弱電設(shè)備電源防護(hù),數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要而定)。產(chǎn)品特點(diǎn):并聯(lián),不受功率限制, 設(shè)備前端精細(xì)級保護(hù),適用計算機(jī)房等重要設(shè)備電源精細(xì)保護(hù), 超低殘壓,In(8/20)=5KA, Up≤1KV。
  2.中心機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷設(shè)計
  網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)過電壓保護(hù)必須運(yùn)用電磁兼容原理將網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)局部的防護(hù)歸結(jié)到系統(tǒng)全局的雷電過電壓保護(hù)。
  A、在每路ISDN進(jìn)線進(jìn)入路由器之前安裝YF-XH/ISDN數(shù)據(jù)專線信號防雷器,作為數(shù)據(jù)專線的防護(hù),數(shù)量為2套。
  B、機(jī)房有24口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)5臺,應(yīng)分別在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)前端安裝24口機(jī)架式網(wǎng)絡(luò)防雷器,作為網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的防護(hù),型號:YF-24RJ45E/4,對每個端口進(jìn)行保護(hù),數(shù)量5套。產(chǎn)品特點(diǎn):標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式一體化,100M,串聯(lián),適用計算機(jī)局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集成器、終端用戶雷電防護(hù), In(8/20)=50kA。
  C、網(wǎng)絡(luò)間傳輸使用的光纖無須進(jìn)行防護(hù),但是光纜的金屬加強(qiáng)筋需要做接地。
  3.多媒體會議室防雷設(shè)計
  應(yīng)根據(jù)會議室內(nèi)設(shè)備的具體情況進(jìn)行防雷設(shè)計。
  4.119指揮中心會議室防雷設(shè)計
  應(yīng)根據(jù)119指揮中心設(shè)備的具體情況進(jìn)行防雷設(shè)計。
  5.做輔助地網(wǎng)
  A、設(shè)計說明
  在辦公大樓四周離外墻1米遠(yuǎn)處設(shè)置閉合人工地網(wǎng),水平接地體采用-4*40熱鍍鋅扁鋼,垂直接地體采用-5*50*50*2500熱鍍鋅角鋼和低電阻接地模塊相結(jié)合的方式。
  B、實(shí)施方法
  在辦公大樓四周離外墻1米處開挖60*80mm地溝,在地溝中每隔5m敷設(shè)垂直接地體(-5*50*50*2500角鋼或者低電阻接地模塊),垂直接地體用-4*40熱鍍鋅扁鋼焊接在一起,所有焊接需牢固可靠,焊接處需采取防銹措施,焊接長度不得小于扁鋼寬度的兩倍(具體見安裝大樣圖),人工地網(wǎng)每隔不大于10米與大樓基礎(chǔ)地網(wǎng)用φ10熱鍍鋅圓鋼可靠連接。
  六樓多媒體會議室、中心機(jī)房、119指揮中心各設(shè)置等電位接地箱一個,等電位箱與地網(wǎng)之間用35mm 2的多股軟銅線連接。
  6.屏蔽與等電位連接
  建筑物之間的連接電纜應(yīng)敷設(shè)在金屬管道內(nèi),這些金屬管道從一端到另一端應(yīng)全線電氣貫通,并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應(yīng)連到這些帶上。
  將進(jìn)入大樓的各類金屬管線的屏蔽層、機(jī)架等在進(jìn)入大樓前進(jìn)行等電位連接后接地。在進(jìn)入設(shè)備房前再進(jìn)行二次等電位連接后接地。
  在建筑物入口處,即LPZ0B與LPZ1區(qū)交界進(jìn)行總等電位連接后接地,在后續(xù)的雷電防護(hù)區(qū)交界處按總等電位連接的方法進(jìn)行局部等電位連接,連接主體包含系統(tǒng)設(shè)備本身(含外露可導(dǎo)電部分)、PE線、機(jī)柜、機(jī)架、電氣和電子設(shè)備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道(水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道)、屏蔽槽、電涌保護(hù)器SPD的接地等均以最短的距離就近與這個等電位連接帶直接連接。
  架空電力線由于終端桿引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜,進(jìn)入大樓前應(yīng)水平直埋50m以上,應(yīng)大于0.6m,屏蔽層兩端接地,非屏蔽電纜應(yīng)穿鍍鋅鐵管并水平直埋50m以上,鐵管接地。
實(shí)行等電位連接的連接體為金屬連接導(dǎo)體,和無法直接連接時而做瞬態(tài)等電位連接的電涌保護(hù)器。
  7.防雷接地
  防雷接地采用共用接地方式,即交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等接地均接至建筑物基礎(chǔ)地網(wǎng)。電源線路防雷與接地應(yīng)符合以下規(guī)定:
  ①進(jìn)、出電子信息系統(tǒng)機(jī)房的電源線路不宜采用架空線路。
  ②電子信息系統(tǒng)設(shè)備由TN交流配電系統(tǒng)供電時,配電線路必須采用TN-S系統(tǒng)的接地方式。
  ③配電線路設(shè)備的耐沖擊過電壓額定值應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。
 、茉谥睋衾追欠雷o(hù)區(qū)(LPZOA )或直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZOB )與第一防護(hù)區(qū)(LPZ1)交界處應(yīng)安裝通過I級分類試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器或限壓型浪涌保護(hù)器作為第一級保護(hù);第一防護(hù)區(qū)之后的各分區(qū)(含LPZ1區(qū))交界處應(yīng)安裝限壓型浪涌保護(hù)器。使用直流電源的信息設(shè)備,視其工作電壓要求,宜安裝適配的直流電源浪涌保護(hù)器。
 、堇擞勘Wo(hù)器連接導(dǎo)線應(yīng)平直,其長度不宜大于0.5m。當(dāng)電壓開關(guān)型浪涌保護(hù)器到限壓型浪涌保護(hù)器之間的線路長度小于10m、限壓型浪涌保護(hù)器之間的線路長度小于5m時,在兩級浪涌保護(hù)器之間應(yīng)加裝退耦裝置。當(dāng)浪涌保護(hù)器具有能量自動配合功能時,浪涌保護(hù)器之間的線路長度不受限制。浪涌保護(hù)器應(yīng)有過電流保護(hù)裝置,并宜有劣化顯示功能。
 、蘩擞勘Wo(hù)器安裝的數(shù)量,應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的抗擾度和雷電防護(hù)分級確定。
  ⑦用于電源線路的浪涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流參數(shù)值宜符相關(guān)規(guī)定
  四、運(yùn)行維護(hù)
 。1)防雷器安裝之后,應(yīng)檢查所有接線是否正確安裝,然后運(yùn)行測試,看系統(tǒng)和設(shè)備是否正常工作,有無異常情況,如有,應(yīng)及時檢查,直至整個系統(tǒng)均正常運(yùn)作。
  (2)每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)。主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有無異常,必要時應(yīng)挖開地面抽查地下蔽部分銹蝕情況,如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。 
  (3)接地網(wǎng)的接地電阻宜每年進(jìn)行一次測量。 
 。4)每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對運(yùn)行中的防雷器進(jìn)行一次檢測,雷雨季節(jié)中要加強(qiáng)外觀巡視,如檢測發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時處理。
  五、竣工驗(yàn)收  
 。1)防雷工程施工單位須按設(shè)計要求精心施工,工程建設(shè)管理部門應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)督。對于隱蔽工程應(yīng)實(shí)行隨工驗(yàn)收,重要部位應(yīng)進(jìn)行拍照和專用設(shè)備項(xiàng)記錄。 
 。2)設(shè)計資料和施工記錄應(yīng)由相應(yīng)的防雷主管部門妥善存檔備查。
  六、銷售服務(wù)及質(zhì)量保證 
  (1)工程中所使用的防雷器件,從工程驗(yàn)收合格之日起一年內(nèi)免費(fèi)保修,超過保修期兩年內(nèi)維修只收取工本費(fèi),終身負(fù)責(zé)維護(hù)。
 。2)根據(jù)用戶需求,免費(fèi)提供防雷知識或技術(shù)服務(wù)。
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