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一步搞定

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电源防雷方案

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海纳百川 发表于 2013-1-5 15:18:00 |显示全部楼层

1、设计要求
  根据GB50343-2004第1.0.5电子信息系统应采用外部防雷和内部防雷等措施进行综合防护
  从上图,我们可以知道,一个综合防雷系统,包含了9部分的措施要进行,而不是我们想象当中,简单安装一个避雷器,或是做一个地网,就可以解决所有的问题的。我们需要根据现场的实际情况,有针对性地进行设计。设计的原则包括如下几方面:
  1)、人身安全第一,财产第二;
  2)、针对性,考虑经济性,合理性;
  3)、符合国家相关的标准;
  4)、考虑实施的可行性;
  5)、选用防雷产品必须满足被保护设施的参数要求。
   2、现场分析
  2.1、现场所在地,由地址查阅气象部门该地的雷击次数,评估雷击风险(初步)
  2.2、外部具体情况,包括建筑物的尺寸(用于计算雷击机率),周围环境(空旷、城市密集地,水塘水池旁边,山顶/山腰/山脚,同围其它建筑物相比高度、周围是否有变压器、周围是否有高压线顶部经过)
  2.3、原系统的接地情况,是否独立接地/人工地/建筑地/分立地,具体测量的数据;观察泥土情况(回填土,砂石,黄泥等,判断土壤电阻率)
  2.4、线路的布设情况。进线是否架空,埋地,套管(PVC,金属),
  2.5、线路走身,是否沿柱位位置进行布设,是否电源与信号同槽走线,相隔距离有多大。
  2.6、电源拓扑图,是否双电源,电源线路走向,包括低压配电房,大楼总配,楼层分配,机房电箱。了解各点具体的线路电压,以及设备工作电压,额定功率等。
  2.7、网络系统,了解网络拓扑图,弄清具体设备的数量,走向,位置。宽带则了解其制式,速率(100Mbit,1000Mbit),传输介质(普通线,光纤),UPS的功率,负载。
  2.8、监控系统,了解监控系统的拓扑图。摄像机的数量,工作电压,是否云台/固定机。了解每支摄像枪的具体位置,接地情况,考虑将来接地的处理。
  2.9、电话系统,了解具体的交换机的具体型号,接口形式;记录外线(帧中继),内线数量。电源供电情况。
  2.10、其它系统,了解具体的拓扑图,了解设备的功率,接口,所处位置,了解系统动作的雷击历史。以分析具体击雷的诱因,以相应采取更合理的保护方式。
  3、具体方案设计
  3.1、外部防雷系统设计-外部防雷系统,主要考虑接闪和接地两部分。
  3.1.1、接闪器系统:
   对于单点保护,一般采用Φ10-18的热镀锌圆钢,或是水管,专业的避雷针,架设于保护点(面)的上方,高度的计算方法,按GB50057-90(2000版)规定的“滚球法”计算。对于大楼的保护,常规的方法,是用Φ10-12热镀锌圆钢,沿女儿墙一周布设。如果大楼的面积过大,则需要在楼面布设避网,与避雷带一起,形成整体的接闪系统。避雷带大样图如下所示:
 
  说明:使用材料,均为热镀锌圆钢。直径为Φ8-12均可。支撑卡的总长度,为21cm,按如图所示,弯折一段长为5cm的搭接段,作为与避雷带焊接固定。用钻机在女儿墙上,每隔1米,钻一个深度为6cm的孔,直径与圆钢的直径相符。作为固定之用。
  以上为常规避雷带的设计。如果因为特殊的需求,可以设计独立避雷针。避雷针同样按“滚球法”计算针的保护范围。工程经验计算公式,可以大致“三角法”
  即一类建筑物,其保护半径与避雷针高度相等,即呈等边三角形状。如图示:
   3.1.2、接地系统设计:
  根据GB50057-94的要求,我们可以用热镀锌角钢与热镀锌扁钢作为材料,制作地网。地网的一般要求,建筑接地不大于30欧,电源接地不得大于10欧,普通弱电系统接地不得大于4欧;如果采用联合接地方式,则要求要不大于1欧。而在实际施工过程中,视具体的情况,采用不用的组合,优化材料,可以达到优化设计的目的。如下为常规地网的设计示例:
  说明:
  此地网由垂直接地体(L45×45@2000热镀锌角钢),水平接地体(40×4mm热镀锌扁钢),接地模块(600*500*45mm)构成,如果土质条件差,比如土壤电阻率大于300Ω?m的情况下,应该增加长效降阻剂。
  地网的埋深,不得小于0.5m,垂直接地体之间的间隔,一般为垂直接地体的深度的两倍。人工地网,一定要预留地地端,作为系统接地点及测试点使用。
  其它地网设计:
  在特殊的场合,比如可施工面积过小,或是土质环境较恶劣的情况下,可以采用非金属接地模块,或是离子接地棒的方式,进行解决。此处不示例。
  3.1.3、等电位设计:
  等电位的原理,就像是两个水池,建设在同一高度,并且装有同样高度的水的时候,既然用水管连通起来,他们之间因为没有压差,因此也不会出现水流的现象。用于电位,同样的道理,当我们设备之间,各物体之间,都用金属导线连接起来的时候,他们之间的电位差为零,因此不会产生电流,或是相互之间放电的现象。
  对于外部防雷而言,接闪,接地等已经处理完了的时候,我们就要考虑等电位的处理。一般楼顶的金属水塔,水管,金属外露物,铁门,铁窗框等,均需要用40*4mm的热镀锌扁钢进行连接,并且接到避雷带引下线上。使其所有外露的金属物都处在同一电位水平上,从而避免了因为电位不均,而产生的电流,从而造成对人的安全危害以及对设备的损坏。
  对于一般机房,均需要进行等电位连接。机房的等电位连接方式,一般通过均压环来实现。就是沿着机房四周,离地面以上大约10cm,并且位于防静电地板之下的位置,环设一圈紫铜带(30*3mm),或是热镀锌扁钢(40*4mm),并且将所过之处的所有建筑物的柱体钢筋,引出焊接到上面;同时,包括设备外壳,金属窗,其它金属物,全部用导线焊接到均压环上面,再通过一个汇流排,用扁钢或是圆钢焊到接地上。如下图所示:
  3.2、内部防雷设计 
  3.2.1、电源系统防雷设计
  内部防雷,同样可以分为两大部分。一部分为电源部分。因为所有的设备,都离不开电,而电源线路作为主要的感应雷引与直击雷的引雷途径,因此也是感应雷里面,危害最大的一部分。因此做好电源系统的防雷,显得犹其重要。
  按照国标GB50343-2004,进行三级防护。第一级采用能够防10/350波形(即直击雷波形)的SPD。第二级用40KA通流容量的SPD,再在设备端,使用末级电源防雷器,这样层层防护,增加设备的安全系数。其三级防护的原理如下:
  通过以上三级的保护,将雷击所产生的浪涌电压,抑制在一个相对比较安全的范围内。
  而根据最新的《建筑物电子信息系统防雷技术规范》即GB50343的要求表4.3.1的要求,部分要求较高的设备或是重要的系统,或是所处的环境比较恶劣的地方用电,应该考虑第四级的防护,如下表所示:
  表4.3.1 建筑物电子信息系统雷电防护等级的选择表
雷电防护等级电子信息系统
A级1、  大型计算中心,大型通信枢杻、国家金融中心、银行、机场、大型港口、火车枢纽等。
2、  甲级安全防范系统,如国家文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。
3、  大型电子医疗设备、五星级宾馆
B级1、  中型计算中心、中型通信枢纽、移动通信基站、大型体育场(馆)监控系统、证券中心。
2、  局级安全防范系统,如省级文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。
3、  雷达站、微波站、高速公路监控和收费系统。
4、  中型电子医疗设备
5、  四星级宾馆
C级1、  小型通信枢纽、电信局
2、  大中型有线电视系统。
3、  三星级及以下宾馆。
D级除上述A、B、C级以外,一般用途的电子信息系统设备。

  与实际结合,我们一般按如此的思路按低压配电房,大楼总配,楼层分配,设备前端这样的思路进行处理。
  根据国家有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防雷器。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,采用的防雷器能将雷击过电压限制到2000V以下。

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