智能建筑防雷系統(tǒng)的設(shè)計

1、智能建筑防雷系統(tǒng)的設(shè)計一、建筑物防雷五要素：1 防雷裝置 在高層建筑頂部設(shè)置接閃器，如避雷針、避雷帶，或?qū)⒔饘贅?gòu)件接地。接閃功能指外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置的總功能，即接閃器的效果好壞，建筑物內(nèi)部會不會產(chǎn)生反擊。2避雷引下線 利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋，對避雷針及其引下線進行限流和分流；為避免電磁干擾，電子線路應(yīng)該遠離雷電引下線。避雷引下線數(shù)量多，可以增加分流效果。引下線互相之間的距離不應(yīng)小于規(guī)范中的規(guī)定。當(dāng)建筑物很高時，引下線很長，在建筑物中間部位應(yīng)設(shè)置均壓環(huán)，改善分流效果，減少引下線的電感，還可降低反擊電壓。3均衡電位 均衡電位指建筑物內(nèi)的各部位均能構(gòu)成同一電位(等電位連接Bonding)。如果樓

2、內(nèi)各部位的結(jié)構(gòu)鋼筋和各種金屬設(shè)備及金屬管線都能連成統(tǒng)一的導(dǎo)電體，當(dāng)然建筑物內(nèi)部就不會造成的電位差，不會產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，同時，對微電子設(shè)備防雷電電磁脈沖也很有好處。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具備等電位的條件，等電位連接的做法如下：總等電位銅排：用長度為1m的100mm10mm銅排，每50mm間距開13mm直徑孔20個。總等電位銅排直接通過2根以上主鋼筋與接地體和接地網(wǎng)格連接。輔助等電位銅排：在每個樓層弱電井內(nèi)或配電箱內(nèi)設(shè)置輔助等電位銅排，其截面積按照保護接地干線PE選擇，輔助等電位銅排上鉆一些孔。各個房間的設(shè)備及其附近的金屬管道和構(gòu)件保護接地可以接到輔助等電位銅排。4防

3、雷擊電磁脈沖 在避雷針、避雷帶和防雷接地情況良好時，還應(yīng)該注意防止雷擊電磁脈沖(Lightning Electro Magnetic Impulse, LEMI)對電子設(shè)備的危害。雷擊電磁脈沖的入侵途徑主要通過避雷針及其引下線或電子設(shè)備的供電線路，此外還可通過天線及其饋線、計算機或電話網(wǎng)絡(luò)線路。因此，應(yīng)該注意采取全面而有效的措施，防雷擊電磁脈沖可以采取屏蔽、接地和電涌保護器。(1) 屏蔽(Shielding) 屏蔽的主要目的是減少電磁干擾，對各種通信設(shè)備、電子計算機，精密儀器和各種微電子設(shè)備進行防護。建筑物內(nèi)部的這些設(shè)備，不僅當(dāng)防雷裝置接閃時設(shè)備受到電磁干擾，而且由于本身性能的靈敏度，打雷時雷

4、電波的電磁輻射，甚至其他建筑物接閃傳來的電磁波也會對其發(fā)生影響。因此，在建筑物和房間外部設(shè)屏蔽，屏蔽可以用建筑物鋼筋和金屬支架或金屬框架。對重要機房，如大型計算機房或重要電子設(shè)備的機房，應(yīng)該采取屏蔽措施?？梢岳媒ㄖ镤摻罨炷羶?nèi)的鋼筋連接起來，構(gòu)成六面體形成屏蔽。要求高的可以采取金屬網(wǎng)等進行屏蔽，有的要求雙層屏蔽。穿入屏蔽的金屬物應(yīng)就近與其作等電位連接。良好的屏蔽不僅使等電位和分流影響迎刃而解，對防雷電電磁脈沖也是最有效的措施。(2) 接地(Earthing) 高層建筑接地效果的好壞是防雷安全的重要保證之一建筑物接地 一般采用共用接地系統(tǒng)(Common Earthing System)，接地

5、體(Earthing Electrode)利用大樓基礎(chǔ)地梁內(nèi)主筋，防雷接地、保護接地及各弱電設(shè)備接地利用同一接地體，其接地電阻應(yīng)小于1?；A(chǔ)地梁內(nèi)主筋可以和樁基鋼筋連接在一起，這種做法是目前國內(nèi)外已經(jīng)達成共識的共用接地方法，它不但可以節(jié)約大量投資，而且非?？茖W(xué)合理，切實可行和施工方便，同時可以得到極佳的效果。木結(jié)構(gòu)建筑和磚混結(jié)構(gòu)建筑必須做獨立引下線，采用獨立接地方式；如果土壤電阻率大，使用接地極較多時，也可做周圈式接地裝置。因為周圈式接地裝置的沖擊阻抗小于獨立接地裝置的沖擊阻抗，有利于改善建筑物內(nèi)的地電位分布，減小跨步電壓。獨立接地方式中以鉆孔深埋接地極(約45m以下)的效果為最好，深孔接地極

6、容易達到地下水位，且能節(jié)省接地極的數(shù)量。電子設(shè)備接地 為了使智能建筑內(nèi)大量的電子設(shè)備和線路得到更有效的保護，除了采用一般防雷接地做法外，應(yīng)在自備變電所設(shè)置總等電位銅排，將變壓器中性點、中性線N和總等電位銅排連接在一起。對于TNS系統(tǒng)，所有接到總等電位銅排的中性線N應(yīng)采用絕緣銅線，嚴禁中性線N和保護地線（PE）有任何電氣連接。工作接地與總等電位銅排連接。在弱電井設(shè)置保護地干線PE，可以采用鍍錫銅排作為保護接地干線PE。保護接地干線PE和總等電位銅排連接，保護接地干線PE應(yīng)該用絕緣子架設(shè)，與防雷接地系統(tǒng)隔離，防止雷電時對保護地線PE的反擊和感應(yīng)。設(shè)備的直流接地(包括邏輯及其他模擬量信號系統(tǒng)的接地)

7、采用截面積不小于35mm2的多芯絕緣銅線穿鋼管或線槽引到輔助等電位銅排。鋼管或線槽必須可靠接地。在直流接地設(shè)備較多的房間內(nèi)，可以設(shè)置等電位銅排網(wǎng)格或等電位閉合銅環(huán)，供直流接地用。將設(shè)備外殼用多芯絕緣銅線聯(lián)結(jié)到輔助等電位銅排。其截面積，按照額定工作電流而定，一般用6mm2的多芯絕緣銅線(高層建筑弱電系統(tǒng)的接地在下文單獨敘述)。高層建筑接地系統(tǒng)如圖1所示。 電涌保護器(Surge protective Device, SPD ) 電涌保護器必須能承受預(yù)期通過的雷電電流。電涌保護器的工作原理主要是泄流和限壓，可以采取單級和多級保護。目前，電涌保護器的常用保護元件有氣體放電管、氧化鋅壓敏電阻、齊納二極

8、管和雪崩二極管。可在下列設(shè)備加入適當(dāng)?shù)碾娪勘Ｗo器：在電源進戶處、總電源、分電源等處加入電源電涌保護器。為了避免雷電由交流供電電源線路入侵，可在高層建筑的變配電所的高壓柜內(nèi)的各相安裝避雷器一級保護，在低壓柜內(nèi)安裝閥式防雷裝置作為第二級保護，以防止雷電侵入大廈的配電系統(tǒng)。為謹慎起見，可在高層建筑各層的供電配電箱中安裝電源避雷器三級保護，并將配電箱的金屬外殼與高層建筑的接地系統(tǒng)可靠連接。在計算機網(wǎng)絡(luò)引入線路處加入計算機信號電涌保護器。在各種通信天線如微波、電視、衛(wèi)星通信、電視攝像機等加入電涌保護器。在通信設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器、程控交換機、用戶電話等加入電話信號電涌保護器。5綜合布線 在現(xiàn)代建筑物內(nèi)部都離

9、不開照明、動力、電話、電視和各種微機設(shè)備的線路，必須考慮防雷系統(tǒng)與這些管線的關(guān)系。當(dāng)防雷裝置接閃時，為了保證這些線路不受影響，首先應(yīng)將這些線路穿于金屬管內(nèi)，保證可靠的屏蔽；這些線路的主干線的垂直部分要走在高層建筑物的中心部件，避免靠近作為引下線柱筋的位置，以盡量縮小感應(yīng)的范圍面；其次，注意由室外引來的電源線、電話線、電視共用天線和屋頂高處的彩燈及航空障礙燈等線路的引入做法，防止雷電波侵入。其三，采用屏蔽布線系統(tǒng)時，每一樓層的配線柜都應(yīng)采用豎井內(nèi)集中用銅排或粗銅線引到接地體，當(dāng)電纜從建筑物外面進入建筑物時，電纜的金屬護套或光纜的金屬構(gòu)件應(yīng)有良好的接地。綜合布線系統(tǒng)有源設(shè)備的正極或外殼，與配線設(shè)備

10、的機架應(yīng)絕緣，并用單獨導(dǎo)線引到接地匯流排，與配線設(shè)備、電纜屏蔽層等接地，采用聯(lián)合接地方式。此外，綜合布線時還要注意：電源線不要與網(wǎng)絡(luò)線同槽架設(shè)，數(shù)據(jù)插座與電源插座保持一定距離。廣域網(wǎng)線纜不要與局域網(wǎng)線纜同槽架設(shè)。網(wǎng)線在墻壁布置時，有條件時應(yīng)遠距離安裝。屏蔽槽有厚度要求，要求兩點接地。二、高層建筑防雷系統(tǒng)設(shè)計1.設(shè)計原則 可靠性原則 設(shè)計雷電防護工程應(yīng)最先考慮的問題就是可靠性。在工程的設(shè)計中不一定要求最先進，但一定要用最成熟、可靠的產(chǎn)品和技術(shù)。有些新技術(shù)確實在某些方面具有優(yōu)勢，但還需用更多的時間去考驗。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的雷電防護中應(yīng)當(dāng)選擇被廣泛應(yīng)用和證實的可靠產(chǎn)品和技術(shù)。提高系統(tǒng)可靠性首先要選用備份回

11、路，出現(xiàn)故障時能夠迅速恢復(fù)且有適當(dāng)?shù)膽?yīng)急措施；其次采用熱插拔及聲光報警功能，故障處理無須停機且便于用戶及時發(fā)現(xiàn)處理。 實用性原則 配置防雷保護系統(tǒng)不是給用戶花錢，而是保護用戶的投資，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正確運行；實用性最大限度地滿足實際工作要求，從實際應(yīng)用的角度來看，這個性能更加重要。開放性、可擴充性與可維護性原則 雷電防護技術(shù)是不斷發(fā)展變化的。為了保證用戶的投資，所選產(chǎn)品必須符合國際標準及流行的工業(yè)標準，結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是先進的、開放的、可擴充的，能夠滿足日益擴充的需要。這樣，才能對網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展提供保證。 2.高層建筑弱電系統(tǒng)的接地弱電系統(tǒng)的接地對于信息傳輸質(zhì)量、系統(tǒng)工作穩(wěn)定性、設(shè)備和人員的安全都具有重

12、要的保證作用。不正確的接地方式，可能會造成系統(tǒng)不能正常工作。弱電系統(tǒng)的接地可以分為單獨接地和共同接地兩種方式，目前國內(nèi)外都采用共同接地方式。當(dāng)采用共同接地時，接地體以采用自然接地體為主。當(dāng)自然接地體接地電阻滿足規(guī)定值要求且基礎(chǔ)的外表面無絕緣防水層，基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋連接成電氣通路，形成閉合環(huán)(閉合環(huán)距地面不小于0.7m)時，可不再另設(shè)人工接地體。其設(shè)計原則如下： 建筑物弱電系統(tǒng)防雷是一個系統(tǒng)工程，必須綜合考慮，將智能大廈外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施等各種因素作為整體，統(tǒng)一考慮。3.安裝防雷接地線的注意事項如下：(1)接地線、引下線固定點間的距離，水平直線部分一般為1m1.5m，垂直部分為1.5m2m，轉(zhuǎn)

13、彎部分為0.5m。接地裝置采用焊接，所有外露焊接點應(yīng)進行防腐處理。(2)扁鋼接地線、引下線搭接長度為扁鋼寬度的兩倍，且最少三面焊接。(3)圓鋼接地線、引下線搭接長度為圓鋼直徑的六倍，且兩面焊接。(4)明裝接地線、引下線在地面以上1.7m長的一段，用角鋼或鋼管保護。(5) 接地體不宜埋設(shè)在污水排放和土壤腐蝕性強的區(qū)段；當(dāng)難以避開時，其接地體截面應(yīng)適當(dāng)增大，鍍層不宜小于100m。4.電子設(shè)備的接地(1)串聯(lián)式一點接地 接地形式簡單易行，它將接地母線引至總等電位或接地極，電平最低者應(yīng)距接地點最近。串聯(lián)式一點接地形式的缺點在于信號可能互相干擾，當(dāng)電平相差較大時，容易產(chǎn)生較大干擾。(2)并聯(lián)式一點接地

14、優(yōu)點是干擾小，缺點在于接地數(shù)量多，布線復(fù)雜。(3)多點接地方式 將接地母線引至總等電位板或接地極，引至總等電位板或接地板的接地線應(yīng)當(dāng)屏蔽。(4)混合式接地 實質(zhì)上是串聯(lián)式一點接地形式與多點接地形式的組合；也可以是并聯(lián)式一點接地與多點接地形式的組合。一點接地形式適用于電平相近的各低頻電子設(shè)備或電路；混合式接地適用于低頻與高頻之間的電子設(shè)備或電路；多點接地形式適用于高頻電子設(shè)備或電路。弱電系統(tǒng)工作接地形式弱電系統(tǒng)工作接地線薄銅排寬度選擇如表1所示5計算機機房的接地 弱電系統(tǒng)的接地要求，以計算機機房與綜合布線的接地要求最高。計算機機房應(yīng)當(dāng)采用交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地和防雷接地四種方式

15、。 (1)交流工作接地 交流工作接地就是把計算機中使用交流電的設(shè)備做二次接地，或特殊設(shè)備與大地做金屬連接。(2)安全保護接地 為保障人身安全的接地，將具有機柜的機殼，用一根根絕緣導(dǎo)線串聯(lián)起來，再用接地線將其接地或者接到配電框的中線上。(3)直流工作接地 計算機系統(tǒng)的直流地對不同的計算機系統(tǒng)有不同的處理方法，一般分為直流地懸浮和直流地直接接大地兩種，從安全角度而言，直流地應(yīng)直接接大地。直流地的接法一般有串聯(lián)接地，并聯(lián)接地和信號基準電位網(wǎng)三種類型。其中信號基準電位網(wǎng)，即網(wǎng)格地方法較好。直流網(wǎng)格地是用一定截面積的銅帶，在活動地板下面交叉排成600mm600mm的方格，其交叉點與活動地板支撐的位置交錯

16、排列。為使直流網(wǎng)格地和大地絕緣，在銅帶下應(yīng)墊2mm3mm厚的聚氯乙烯板或絕緣強度高、吸水性差的材料，作為直流網(wǎng)格地的絕緣體。(4)防雷接地 防雷接地應(yīng)按國家標準建筑防雷設(shè)計規(guī)范執(zhí)行。電子計算機的三種接地裝置可分開設(shè)置，如采用共同接地方式，其接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)以各種接地裝置中最小一種接地電阻為依據(jù)。若與防雷接地系統(tǒng)共用，則接地電阻應(yīng)1，并且采取防止反擊措施，如防雷裝置與其他接地物體之間保持足夠的安全距離。直流工作接地的引下線一般宜采用截面不小于35mm2的多芯銅線，直流工作接地與交流工作接地裝置之間的電位差應(yīng)小于0.5V。應(yīng)采用總等電位連接，各樓層的智能化系統(tǒng)設(shè)備機房、樓層弱電間、樓層配電間等

17、的接地應(yīng)采用局部等電位連接。接地極當(dāng)采用聯(lián)合接地體時，接地電阻不應(yīng)大于1，當(dāng)采用單獨接地體時，接地電阻不應(yīng)大于4。三、雷電對電子設(shè)備的影響1電力線是雷電入侵電子設(shè)備的重要渠道雷電遠點襲擊電力線 電力線輸電方式是由發(fā)電廠通過升壓變壓器升壓后，輸電至低壓變壓器，經(jīng)低壓變壓器的輸出供應(yīng)用戶。由于我國的電壓基本波形是50HZ的正弦波形，在電力線上形成每秒50次的交變磁場，如果遭遇雷害，在雷電未擊穿大氣時，將呈現(xiàn)出高壓電場形式。根據(jù)電學(xué)基本原理，磁場與電場之間是相互共存可逆變化的，那么雷擊高壓電場通過靜電吸收原理，向大地方向運動。假設(shè)電力線桿高5m，那么在相對濕度25時，擊穿5m空氣，需要15106雷擊

18、高壓(3000Vmm)。如果在相對濕度95時(下雨時)，擊穿5m空氣需要5106雷電擊高壓(1000Vmm)。電力線上的交變磁場對雷云的吸引，小于大地的靜電吸引。如果雷云擊穿5m空氣入地，需要很高的電壓，所以雷電首先擊在電力線上，且從電力線的負載保護地線入地釋放，這樣就擊穿了設(shè)備。在高壓線上的表現(xiàn)為擊穿變壓器的絕緣，在變壓器低壓端與負載的連線上遭雷擊，損失的是用電設(shè)備。由于變壓器低壓輸出端是三條相線，雷電擊在火線與大地放電，就等于火線與零線放電通過電力線直接擊穿用電設(shè)備的電子元件。一般電子設(shè)備線與外殼的耐壓為每分鐘VAC l500V，火線與零線耐壓為工業(yè)級Vdc550V650V。這么低的耐壓一

19、旦遭受遠點雷擊，必將擊壞用電設(shè)備。為此，在選擇防雷器時，首先考慮遠點雷擊。雷電近點襲擊電力線 所謂雷電近點襲擊電力線，實際上是雷電襲擊用電設(shè)備所在的建筑物避雷針，從而引起雷電電磁脈沖的保護問題。雷電打在建筑物避雷裝置上，按照GB50057-94建筑物防雷設(shè)計規(guī)范規(guī)定，定義大樓接閃電能力為波形10350s三角波，雷擊電流為150kA。避雷針引下線由于線路電感的作用，IECl312定義最多只能將50的電流引入大地。100余米高的大樓，它的引下線電感為155H左右(1.55Hm)，IECl312定義電感大于37.5H，則發(fā)生側(cè)閃雷擊。也就是說，10350S直擊雷引下線只能引下50的雷擊電流，余下的電

20、流將通過電力線屏蔽槽、水管、暖氣管、金屬門窗等與地面有連接的金屬物質(zhì)聯(lián)合引雷，但只引下少部分雷電流，余下總電流的25在大樓流竄至UPS輸入輸出負載的電源線、局域網(wǎng)線等，擊穿小型機局域網(wǎng)端，最終由邏輯地線處下泄入地。對設(shè)備而言，部分雷電流將由UPS輸入電源線對交流地線進行L-PE，N-PE泄放，UPS輸出L-PE(邏輯地)，N-PE泄放，小型機L-PE，局域網(wǎng)線對邏輯地線等進行泄放。最終結(jié)果，將擊穿UPS輸出對地線和輸入對地線端，小型網(wǎng)電源對邏輯地線，網(wǎng)口對邏輯地線。為此，必須對UPS輸入輸出火線零線對交流地和直流邏輯地進行保護，必須對小型機、服務(wù)器及其他重要終端進行等電位保護，對網(wǎng)口進行保護，

21、只有堵死一切雷電導(dǎo)入的端口，才能有效地保護設(shè)備免受雷電的侵害。錯相位雷害 如果描述雷電發(fā)生時用肉眼可識別閃電為一組雷擊，每次不少于26個雷，它有大小和發(fā)生先后的區(qū)別。如果一個高能量雷打在一條火線上，而另一個低能量雷打在另一條火線上，線線之間就會產(chǎn)生一個電壓差，侵入設(shè)備。這種侵害齊備的現(xiàn)象，稱錯相位雷擊，又稱雷電的二次破壞。對三相UPS而言，它的輸入和輸出端，應(yīng)當(dāng)安裝線與線之間的保護，才能更全面、更立體地保護電子設(shè)備。堵死雷電由電力線入侵電子設(shè)備，應(yīng)該從遠點雷擊、近點雷擊和錯相位雷擊三種雷擊現(xiàn)象入手，實施全方位的保護，才能在發(fā)生雷擊時，有效地保護設(shè)備。2.雷電作用下建筑物內(nèi)感應(yīng)雷害 雷電擊在建筑

22、物避雷針上，由避雷針通過引下線，將雷電流泄放大地。引下線自上而下產(chǎn)生一個變化旋轉(zhuǎn)快速運動磁場，建筑物內(nèi)的電源線、網(wǎng)絡(luò)等相對切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)高壓且沿線路傳輸擊毀設(shè)備。由此可知，雷電產(chǎn)生的感應(yīng)電壓無孔不入，它可危及機房內(nèi)所有的電器。上海一座郵電智能大廈一次雷擊，4臺服務(wù)器遭受雷擊，80多條廣域網(wǎng)絡(luò)線端口及4臺網(wǎng)絡(luò)交換機的RJ45端口全部損壞；廣東省1996年計算機系統(tǒng)遭受雷擊損失五億元人民幣。感應(yīng)雷的能量雖小，但電壓較高。所以，對感應(yīng)雷害的防護應(yīng)該是全面的防護。3.雷電作用下的網(wǎng)絡(luò)雷害(1)廣域網(wǎng)絡(luò) 一般講，廣域網(wǎng)絡(luò)通常不遭受直擊雷的破壞，lmm2的銅線遭受10kA的雷電襲擊，它自身就斷了。所

23、以，廣域網(wǎng)的雷害主要是感應(yīng)雷害，擊穿方式為線對線和線對機殼(地)。在GAl731988計算機信息系統(tǒng)防雷保安器標準中，廣域網(wǎng)保護的最大雷電流為5kA。連接廣域網(wǎng)一般有以下三類：一類是DDN租用專線；一類是ISDN專線；一類是幀中繼以及微波通信方式。對于專線的接收端口，它的耐壓應(yīng)為5倍工作電壓，即VdC25V，傳輸速率2MB，插入保安器，使之在雷電作用下，短路保護5kA電流，而端口殘壓小于25V；而對于話線備份來說，它的工作電壓為48V加上振鈴電壓共計175V。插入保安器，保安器的啟動電壓185V，殘留電壓小于Vdc330V，因為調(diào)制解調(diào)器的耐壓為Vdc330V。保護模式為線對地、線對線，廣域網(wǎng)

24、遭受雷擊的概率較大，一般在28左右。(2)局域網(wǎng) 在局域網(wǎng)的傳輸電纜中，常常采用UTP電纜。UTP電纜的4對線中兩對線(1-2；3-6線對)，一對線接收、一對線發(fā)送，采用RJ45接口方式。既然局域網(wǎng)電纜采用RJ45型是收一發(fā)，那么應(yīng)按兩對線進行雷電保護。我們做過一次試驗，在一條連接服務(wù)器的網(wǎng)線旁邊，約距網(wǎng)線0.5m處，采用雷擊發(fā)生器對網(wǎng)線0.5m處一條金屬線發(fā)射雷電流。由小到大，發(fā)射電流為10kA，周邊磁場污染了網(wǎng)線，瞬間服務(wù)器端口、芯片被擊穿。這時，示波器記憶感應(yīng)高壓為100V。在機房的綜合布線中，施工人員為了布線工程的美觀漂亮，把很多網(wǎng)線放在墻壁內(nèi)，沒有考慮對UTP電纜的屏蔽處理，一旦大樓

25、某些鋼筋泄放雷擊電流，都將引起感應(yīng)高壓，從而擊毀設(shè)備。另外，對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于雷電引起的電磁脈沖，在機房內(nèi)產(chǎn)生3104 T的變化電磁場，必然引起網(wǎng)卡端口芯片的燒毀。 4.雷電作用下的二次效應(yīng)雷電高壓反擊雷雷電襲擊建筑物避雷針，由引下線將雷電流引入大地。由于大地電阻的存在，雷電電荷不能快速全部地與大地負電荷中和，必然引起局部地電位升高，交流配電地和直流邏輯地將這種高電位引入機房，UPS輸出、輸入端被擊穿，小型機及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接端口被擊穿。這種反擊電壓少則數(shù)千伏，多則數(shù)萬伏，直接燒壞用電器的絕緣部分。5.雷擊引起的人身安全問題雷電泄放大地，由于地電阻較大，不能馬上泄放，從而引起地電位升高。由于機

26、房直流邏輯地線和交流配電保護地線不在一點入地，將兩個電位值引入機房。這時，一個操作人員的一只手摸在UPS輸出負載外殼上(即小型機)，而另一只手(或身體)摸在交流配電地線上(如空調(diào))，兩個電位值將通過操作人員的身體短路，造成操作人員傷亡。美國1996年為此而死亡198人，南方某省在報導(dǎo)雷擊死亡的170人中，有相當(dāng)一部分是為此而傷亡的。所以防雷保護設(shè)備的確很重要，但是保護人身安全更重要。依據(jù)建筑物防雷設(shè)計規(guī)范(GB5005794)的規(guī)定，對建筑物大樓安裝提前接閃避雷針，以保護建筑物免遭雷擊。由于雷電具有極大的破壞性，其電壓可達幾十萬伏，甚至數(shù)百萬伏，瞬間電流高達數(shù)十萬安培，每年世界各地因雷電造成人

27、畜傷亡，各類建筑物、高壓輸電線路、易燃易爆場所等各類設(shè)施受破壞的重大事故不計其數(shù)。隨著高科技的發(fā)展，在電子設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)、供電設(shè)備、通信廣播、氣象觀測、衛(wèi)星接收、雷達導(dǎo)航等領(lǐng)域，雷擊危害日益嚴重。因此，防雷問題越來越受到人們的重視。防雷主要考慮建筑物的重要性和特殊地理位置，以及內(nèi)部人員和設(shè)施的重要性。四、防雷系統(tǒng)工程的施工1系統(tǒng)防雷技術(shù)概念 根據(jù)IEC國際電工委員會TC81防雷專業(yè)委員會頒布的雷電防護的基本標準IECl0241建筑物防雷和IECl3121雷電電磁脈沖的防護通則，雷電分為直接雷擊和感應(yīng)雷擊兩種。雷電直接打在建筑物的避雷針上，由引下線將雷電流引入大地的同時，引下線上由于雷電流的通

28、過，產(chǎn)生快速的運動磁場，用電設(shè)備相對切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)高壓，從而破壞用電設(shè)備。雷電流的脈沖寬度為10350s(微秒)。直接雷擊是雷電直接打在各種電力線、信號線上，由此直接將雷電高壓引入機房，直接破壞機房內(nèi)的設(shè)備。雷電流由于直擊雷脈沖較寬(10350s)，雷電流較大，所以破壞力巨大，屬于相對毀滅性破壞。直接雷擊的防護是IECl312標準的重點規(guī)范和防雷規(guī)定。因為，直接雷擊引起感應(yīng)雷擊，直接雷擊的能量是感應(yīng)雷擊能量的數(shù)十倍。根據(jù)國家GB5005794建筑物防雷設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，對國民經(jīng)濟有重要意義的智能大廈屬于2類防護單位，應(yīng)該執(zhí)行針對10/350s的標準，且要防護雷電流150kA對建筑物的破壞。建

29、筑物內(nèi)部的計算機機房用電設(shè)備也必須承受10/350s 75kA的雷電流的沖擊。所以，在考慮機房系統(tǒng)雷電防護時，應(yīng)首先考慮機房內(nèi)10/350s 75kA的直接雷擊防護，其次考慮8/20s感應(yīng)雷擊的防護。2防雷產(chǎn)品及其技術(shù)指標 在具體的保護設(shè)計及設(shè)備裝調(diào)試過程中，良好的防雷產(chǎn)品、配套的實施方案、裝置組裝生產(chǎn)過程以及雷電過壓的沖擊檢測試驗，也是十分重要的。(1)插入式電網(wǎng)過電壓保護器VALVETRAB MSVALVETRAB MS是單相導(dǎo)軌密閉式過電壓放電器(閥門式放電器)，根據(jù)不同的應(yīng)用場合分別作為初保護和中間保護。為保護在許多電線上產(chǎn)生的過電壓，VALVETRAB MS可以并行地安裝在一起且在接

30、地端通過橋接件連接在一起。根據(jù)目前技術(shù)準則的要求，VALVETRAB MS中裝有熱敏分離裝置。當(dāng)太頻繁或能量極大的過電壓造成的過載出現(xiàn)時，熱敏分離裝置將電網(wǎng)與保護元件高效率的壓敏電阻分開，在插頭正面的故障顯示器將會提供信號。當(dāng)保護元件與電網(wǎng)分離時，使用帶有FM標記的插座元件可做遠程報警。遠程報警在模塊中是轉(zhuǎn)換觸點，通過附帶的三針MINI-COMBICON與外部連接。VALVETRAB MS由插頭和插座兩部分組成。其優(yōu)點是：做絕緣試驗時帶保護元件的插頭可拔出，或當(dāng)保護元件超載后無需中斷供電即可更換保護元件。插頭具有五種工作電壓的類型，通過機械編碼系統(tǒng)使得插頭與插座工作電壓相配。供用戶選擇還有另種

31、整體化的放電器VALVETRAB ME，它的兩端都有雙層接線端子。這種端子保證在每端同時接入導(dǎo)線及叉型的短接橋。新的橋接系統(tǒng)為安裝放電器的接線提供可能性，也可用于自動保險器及FI(保護開關(guān))，用于單相或多相供電電壓。中級保護VALVETRAB MSME的安裝位置根據(jù)不同的應(yīng)用，分別在建筑物或工業(yè)裝置的主配電或二次配電處。為了實現(xiàn)全面的電網(wǎng)保護，應(yīng)當(dāng)安裝雷擊電流放電器及儀器保護元件。(2)雷擊電流放電器FLASHTRAB FLT 雷擊電流放電器(FLTl00TT，F(xiàn)LT60400)擁有高技術(shù)新材料專利和外形專利，材料采用稀有金屬合金材料，利用鈦系金屬達到7000的熔點，利用強抗氧化材料防止氧化，

32、用負膨脹系數(shù)材料達到膨脹系數(shù)為零，采用半導(dǎo)體材料做穩(wěn)定材料，壽命可達10萬次以上。外形采用專利的角形放電間隙，可以自動熄滅最大為100kA的雷擊電流(或20kA的浪涌電流)及最大20kA的工頻短路電流(或稱工頻故障電流，通常配電站是小電阻接地，當(dāng)電網(wǎng)的正弦波為正向30度時發(fā)生雷擊時，極易引起工頻短路)。(3)雷擊電流放電器FLASHTRAB FLTPLUS雷擊電流放電器FLTPLUS是為在低阻抗電源網(wǎng)中的應(yīng)用設(shè)計的，其特性是具有極大的消除電網(wǎng)后續(xù)電流的能力。因此，F(xiàn)LT-PLUS可以直接應(yīng)用于低壓變壓器的附近。它的顯著的“電流制動器”的特征使得即使具有較小標稱值的保險絲，但由于在PLT-PLU

33、S中電網(wǎng)后續(xù)電流較小，所以也不會被熔斷。這使它廣泛地應(yīng)用于具有較小的電流值及較小的輸入端保險絲的設(shè)備中。FLT-PLUS由角型火花隙和撞擊板組成，在殼體中裝有滅弧金屬片。這些金屬片將在放電過程后產(chǎn)生的電弧分成許多極小的分電弧，由此產(chǎn)生的燃燒電壓可以消除極大的電網(wǎng)后續(xù)電流。這是基本的優(yōu)點,它使被保護設(shè)備的安全性和無中斷的運行得到顯著的提高。(4)VALVETRAB F-MS12-TT采用N-PE火花隙F-MSl2-TT，可在TT電網(wǎng)的放電器應(yīng)用中提高人身安全性。以前，無論何種電網(wǎng)類型，所有接在L1，L2，L3和N線上的過電壓放電器都直接與地及PE相連接。盡管具有較高的放電功效，超載并不能完全排除

34、。其后果是產(chǎn)生在L至PE間漏電流，直至熱敏斷開裝置動作。根據(jù)工作原理，要求過電壓放電器接在故障電流保護開關(guān)的前面，因此無法斷開這種故障電流。由于在TT網(wǎng)中較高的接地電阻的存在，故障電流并不會強制達到足以使前置保險絲斷開的數(shù)值。這個問題的解決辦法是使用F-MSl2-TT的TT網(wǎng)方案。為了保護相線，首先在L1，l2，13與N之間分別接入一個過電壓放電器VAL-MSME。在N和PE之間接入總和電流火花隙F-MSl2-TT。人身安全系統(tǒng)的提高是這樣實現(xiàn)的。當(dāng)在VAL-MSME中的壓敏電阻超載時，入地的漏電流在L和N間產(chǎn)生一個工作電流，經(jīng)過一個短暫的時間熱敏斷開裝置切斷這個電流。由于組合電流是由全部過電

35、壓放電器的分沖擊電流組成的。N-PE火花隙必須具有很大的放電功效。F-MSl2-TT可駕馭來自L1，L2，L3和N的全部沖擊電流。鑒于其功能特點，F(xiàn)-MSl2-TT僅可作為總和電流火花隙接于N和PE之間。F-MS12-TT的外形輪廓與“模塊化放電器系列”中的其他產(chǎn)品相同，因此可用現(xiàn)有橋接件MPB與其他產(chǎn)品連接。3.防雷裝置的設(shè)計安裝 防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成。避雷針及引下線及接地裝置，采取自下而上的施工程序，先安裝接地裝置，再安裝引下線，最后安裝接閃器。(1)接閃器安裝 在屋面上安裝避雷針，在混凝土支座內(nèi)預(yù)埋好地腳螺栓，在避雷針支座底板上相應(yīng)位置，焊上一塊肋板，再將避雷針立起，找

36、直；找正后進行點焊，然后加以校正，焊上其他三塊肋板。引下線焊接牢固，屋面上若有避雷帶(網(wǎng))還要與其焊成一個整體。明裝避雷網(wǎng)是在屋頂上部以較疏的明裝金屬網(wǎng)格作為接閃器，適用于建筑物的屋脊、屋檐或屋頂邊緣，對建筑物的易受雷擊部位進行重點保護。明裝避雷帶(網(wǎng))采用鍍鋅圓鋼或扁鋼制成，鍍鋅圓鋼直徑12mm；鍍鋅扁鋼25mm4mm或40mm4mm。圓鋼或扁鋼在使用前，應(yīng)進行調(diào)直加工。暗裝避雷網(wǎng)是利用V形折板內(nèi)鋼筋作為避雷網(wǎng)。折板插筋與吊環(huán)和網(wǎng)筋綁扎通長鋼筋應(yīng)和插筋、吊環(huán)綁扎。折板接頭部位的通長鋼筋在端部預(yù)留鋼筋頭l00mm，便于與引下線連接。利用壓頂板內(nèi)的通長鋼筋作為建筑物的暗裝防雷接閃器；當(dāng)壓頂為預(yù)制混凝土板時，應(yīng)在頂板上預(yù)埋支架，設(shè)置接閃帶，防雷引下線采用不小于直徑10mm的圓鋼。引下線的數(shù)量和位置可由工程設(shè)計決定，一般設(shè)在建筑物伸縮縫的兩側(cè)以及每隔間距不大于18m處。暗裝避雷網(wǎng)是利用建筑物屋面板內(nèi)鋼筋作為接閃裝置，而將避雷網(wǎng)、引下線和接地裝置三部分組成一個整體較密的籠式避