弱电系统综合防雷设计方案(共34页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上弱电系统综合防雷设计方案目录方案依照以下防雷标准和规范综合提出:1. IEC61024建筑物防雷2. IEC61312雷电电磁脉冲的防护3. GB50057-94建筑物防雷设计规范4. GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范5. 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)6. GB50343-2002建筑物电子信息系统防雷技术规范7. GA1731998计算机信息系统防雷保安器8. GB50174-93电子计算机房设计规范9. GB2887-89监控、门禁场地技术条件10. VDE0675过电压保护器一、雷电防护原理(1)雷电
2、的形成及其破坏力雷电是一种极具破坏力的自然现象,其电压可高达数百万伏,瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来,雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km半径的范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象(自然)灾害,它与水、旱、刑事犯罪、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。雷电产生于雷暴,而雷暴往往伴随强对流天气而形成,是由大气环流和当地气象因素决定的。雷暴是积雨云中云与云之间或云与地之间产生的放电现象,并伴有火花放电,强大电流通过时,又使空气迅速膨胀产生巨大的响声,即雷电。闪电有枝状、片状、带状、球状,其中枝状最为常见。雷暴的能
3、量是由太阳辐射能转化的大气不稳定能所供给的。每年进入春季,太阳辐射增强,大气中的不稳定能增加,因雷暴始发于春季,盛夏,太阳辐射强烈,大气不稳定能储存多,雷暴频繁。秋冬以后,太阳辐射减弱,因而雷暴逐渐减少。但由于全球气候变化和大气污染等原因,现在冬季也经常出现雷击现象。据悉,每个闪电的强度可以高达100万伏,一个中等强度雷暴的功率约有10万千伏安,相当于一座小型核电站的输出功率。一般而言,雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点。随着现代化高新技术产业基础电子技术的迅速发展和广泛运用,雷电灾害跟踪而至,还呈现出新的特点:受灾面大大扩展,特别容易侵入与高新技术最密切的领域,损失和危
4、害程度大大增加。近年来,随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛,雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。由于通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集中化,使设备耐受过电压、过电流的能力下降,更易遭受雷电破坏。轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏,使通信中断,大量信息丢失或无法传输;严重者使网络主机损坏,导致网络瘫痪,工作无法进行。计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有:MODEM(调制解调器)、ROUTER(路由器)SWITCH(交换机)、HUB、网卡、通信卡、UPS、计算机电源及主板。在雷电灾害防御方面,纵观人类防雷历史,已有两个多世纪,从建筑物防雷发展到供电防雷、电气和电子设备防雷,现
5、在已进入第四个阶段即现代微电子设备防雷。防雷技术和产品,也随着现代高新技术发展得到显著发展,除传统的避雷针引雷拦截技术外,已拥有消散削减、屏蔽隔离、抑制分流、疏导均衡等电位、优化接地泄放和雷电控测定位预警等技术,并相应研制出多种高科技的隔离装置、电涌保护器、高效防腐降阻剂等设备、器件和产品,出现了火箭与激光等人工影响雷电的装置和雷电探测预警系统设备,这都为有效防御治理雷电灾害奠定了技术和物质基础。工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起,这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步区研究和解决。近十多年来围绕这些
6、问题人们进行了不懈的努力,提出了许多新的防雷理论,研制出一大批新的防雷器件、设备和材料,开发出许多全新的雷电防护技术。我国于1994年颁布了新的建筑物防雷设计规范GB 50057-1994,该规范参考了大量国际标准,对原有的规范做了大量的修改,无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位,这也标志着我们国家对雷害的重视。 (2)雷电防护的基本理论 雷击侵入设备的途径A、直接雷击:直接雷击是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上,因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器(针、带、网、线),引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。
7、然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁,但雷电会透过多种形式及途径破坏电子设备。B、感应雷击:雷云放电时,在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。雷电在雷云之间或雷云对地的放电时,并在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线和电磁感应并侵入设备,使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直击雷猛烈,但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害,而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击,都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标,而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局
8、部同时产生感应雷过电压现象并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远,致使雷害范围扩大。装有避雷针的建筑物,可以避免雷击损坏建筑物,但是雷击通过避雷针的地线从建筑物顶端泻放入大地或者附近发生雷击的时候,会产生很强的电场,建筑物内的所有金属物品均会产生感应电压,这些感应电压的高低随着金属形状、距地线的距离和雷击大小而变(根据IEC 61312标准,当雷击击中建筑物时,即使装有避雷针,直击雷电流50%的通过引下线和接地系统入地,仍然会有大约50%的雷击能量仍会分配到电源系统)。一旦您的电源输入线、电话线、网络线或其它电子设备的金属引出、引入线感应到瞬间高压,避雷针就无能为力了。感应雷击破坏
9、的主要对象是电子电气设备。C、电磁脉冲:由于雷电电流有极大峰值和陡度,在它周围出现瞬变电磁场,处在这瞬变电磁场中的导体会感应出较大的电动势,而此瞬变电磁场,都会在空间一定的范围内产生电磁作用,也可以是脉冲电磁波辐射,而这种空间雷电电磁脉冲波(LEMP)是在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高,以致产生电火花,其电磁脉冲往往超过2.4高斯(约20KA/m)。依据GB/T 2887-2000电子计算机场地通用规范现代银行、邮电、证券机房或营业柜台普通应用微机进行货币存取、信息传递与交换,其对磁脉冲承受限度应小于800A/m,故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏
10、蔽措施必须充分注意。d、地电位反击:建筑物的外部防雷系统(如避雷针、避雷网等)遭受直接雷击,在接地电阻的两端就会产生危险的过电压,由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物(各种管道、电缆屏蔽管等)引入设备,造成设备的损坏。(3)、雷击防护的基本原理所谓雷击防护: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
11、是为了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
12、场强度畸变,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
13、楼层分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
14、的电缆内芯线端,应对地加装电涌保护器,电缆中的架空线对应接地,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
15、用独立地,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。二、雷电防护的建议(1)电源部分防雷根据IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分,针对重要系统的防雷应分为三个区,分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来,因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护,可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。第一级电源防雷:根据国家有
16、关低压防雷的有关规定,外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物,且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器,将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放,以确保后接设备的安全。建议安装:对于三相电源主级防雷器,三相进线的每条线路应有40-60KA的通流容量,可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内,防雷器并联安装在总配电房电源总开关前端,做直击雷和传导雷的保护。可选用HD-D380B-XY80,此级防雷器并联安装,通流容量为80KA,作为电力供电系统的一级防雷保护,对后接设备的功率不限,可以对通过线路传输的直击雷和高
17、强度感应雷实施泻放保护。第二级电源防雷:虽然已经在总电源进线端安装了第一级的防雷器,但是当较大雷电流进入时,第一级防雷器可将绝大部分雷电流由地线泄放,而剩余的雷电残压还是相当高,因此第一级防雷器的安装,可以减少大面积的雷击破坏事故,但是并不能确保后接设备的万无一失;假设由配电室总电源拉至其它建筑物的电源线路全部为三相走线,也存在感应雷电流和雷电波的二次入侵的可能,需要在管理处安装电源第二级防雷器。建议安装:第二级防雷器,作为次级防雷器,可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内,雷电多发地带建筑物需要具有40KA的通流容量,将第一级防雷器泄放后出现的雷电残压以及电源线路中感应的雷电流给予再次泄放
18、。所以,在所有的二级电源配电箱总开关处装电源防雷箱,型号为:HD-D220B-XY40,通流容量40KA。作为电力供电系统的第二级防雷保护,此级防雷器并联安装,对后接设备的功率不限。(2)监控部分通常监控部分防雷可分为以下几部分:1、前端部分,是指视频线路的前端即摄像头部分,由于摄像头基本是单独安装,连接的线路有视频线路、电源线路和控制线路,其中控制线路是指带云台或快球摄像机。2、后端部分,是指在机房内即在摄像机引入机房内的设备,同样线路包括,视频线路、电源线路和控制线路,其主要区别在于,后端设备为集中安装,所以一般多路线路采用集成式安装处理。简易示意图如下:建议安装:由于雷击发生时,产生巨大
19、的瞬变电磁场,在1KM范围内的金属环路,如网络金属连线等都会感应到雷击,将会影响监控线路的正常运行甚至彻底破坏监控线路系统,因此应该在监控线路前端以及后端,安装监控线路防雷器;室外快球摄像头可选择安装型号为:HD-CCTV-PCY(三合一);室外固定枪摄像头可选择安装型号为:HD-CCTV-PC(二合一);视频硬盘录像机或矩阵可选择安装型号为:HD-XH-SP(视频单路);在控制线路可选择安装型号为:HD-XC-RS485(控制线路);然而在本内监控系统不单单是采用常规的视频线作为视频信号发传输介质,还采用双绞线作为视频信号的传输介质,故在网络摄像机的网络传输线路两端安装单口网络信号防雷器HD
20、-XNET-WL,作为网络摄像机的防雷保护。具体数量按照工程具体情况配置。具体数量按照工程具体情况配置。注意:摄像机想对应的防雷器应该根据设备进行选择,三合一防雷器HD-CCTV-PCY,应该安装在带云台或快球等设备端;二合一防雷器HD-CCTV-PC,应该安装在固定枪以及不带云台摄像机端。 监控三合一防雷器:HD-CCTV-PCY,产品包括电源、视频以及控制线路,在接线时应该注意根据说明书指引接线,切勿接线错误。 监控二合一防雷器:HD-CCTV-PC,产品包括电源和视频两条线路。以下为室外立杆摄像机防雷的保护图:防雷器接在摄像机线路引入端,防雷器应该尽量靠近被保护设备端接线。防雷器应该就近
21、与地网接地。接地电阻需小于或等于4欧姆。3、室外监控取电点开关电源保护,是指室外监控系统的电源集中供电,就是室外就近取电经过变压器后输出到各个摄像机设备,由于引路感应会引起雷击而损坏机房内的设备,所以在集中供电的摄像枪电源的线路上安装电源防雷器。可选择:HD-D220VAC,模块式电源防雷器,作为监控电源供电的防雷保护。(3)地磅部分地磅一般都处于暴露场合,地磅对数据的收集和控制需要非常的细致与完整的, 其应力部件(传感器)、放大器和显示设备等很容易遭受雷电的损害,如果防雷措施不完善,当直击雷或感应雷产生对传感器设备的损坏,引起的间接损失是相当之大的。大多数情况下,地磅的损坏都是由电阻或电容耦
22、合瞬态过电压造成的,所有引入显示间的供电、信号线路以及室外与地磅的应力部件(传感器)相连接的信号线及电源线都应安装过电压保护装置。由于雷击发生时,产生巨大的瞬变电磁场,在1KM范围内的金属环路,如网络金属连线等都会感应到雷击,将会影响网络的正常运行甚至彻底破坏整个系统,简易示意图如下:防雷器安装简易示意图:建议安装:在室外的地磅传感器设备信号线路上安装地磅串口数据信号防雷器,型号为HD-XC-DBTA,作为设备的信号防雷保护,在电源线路上安装电源防雷器型号为HD-D220VAC,作为设备电源防雷保护,在地磅房室内的网络交换机前端安装网络信号防雷器,型号为HD-XNET-8WL,作为网路系统的网
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