防雷工程設(shè)計(jì)方案

1、目錄一、前言二、現(xiàn)代防雷基本知識三、現(xiàn)場分析四、設(shè)計(jì)依據(jù)五、防雷設(shè)計(jì)思路六、防雷設(shè)計(jì)方案七、產(chǎn)品的安裝及說明八、結(jié)束語九、工程預(yù)算 學(xué)校綜合防雷工程設(shè)計(jì)方案 一、前言 雷擊已成為大自然的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，學(xué)校是教書育人，學(xué)生聚集的地方，防雷設(shè)施尤其重要。近幾年來，隨著教育事業(yè)的快速發(fā)展，學(xué)校高層建筑物不斷增多，電化教育、遠(yuǎn)程教育等信息技術(shù)應(yīng)用日益普及，雷電隱患也隨之增加。2007年5月23日，重慶市開縣興業(yè)小學(xué)遭受雷擊，造成7名學(xué)生死亡、39人受傷的重大雷擊事故,由此可見，學(xué)校做好防雷設(shè)施的預(yù)防是多么的重要。 為了保證電子設(shè)備的正常運(yùn)行和人員的安全，必須設(shè)計(jì)完整有效的防雷方案。二、現(xiàn)代防雷基本

2、知識 根據(jù)不同的破壞機(jī)理，雷這種特殊的自然放電現(xiàn)象表現(xiàn)為兩種形式：直擊雷和感應(yīng)雷。 直擊雷是指帶電云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象。其破壞原理主要是機(jī)械破壞作用，體現(xiàn)在樓房頂角被雷擊落一塊水泥，大樹被雷劈開，屋外的人畜被雷打死等；帶電云層由于靜電感應(yīng)作用，使某一范圍帶上異種電荷，直擊雷發(fā)生以后，云層帶電迅速消失，而地面某些范圍由于散流電阻的存在，以至出現(xiàn)局部高電壓；或者由于直擊雷放電過程中，強(qiáng)大的脈沖電流對周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象，叫做“二次雷”或稱“感應(yīng)雷”，其破壞機(jī)理主要是電子設(shè)備的過壓擊穿，造成設(shè)備故障或損壞，嚴(yán)重者造成設(shè)備整機(jī)報(bào)廢。 “直擊雷”

3、是在短時(shí)間內(nèi)以脈沖的形式通過強(qiáng)大的電流，它的峰值有幾十KA乃至幾百KA，峰值時(shí)間很短，以us計(jì)的；“感應(yīng)雷”沒有直擊雷那么猛烈，但它發(fā)生的機(jī)率遠(yuǎn)比直擊雷高得多。因?yàn)橹睋衾字话l(fā)生在雷云對地閃擊時(shí)才會對地面造成災(zāi)害，而感應(yīng)雷則不論雷云對地閃擊，或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外，直擊雷一次只能襲擊一兩個(gè)小范圍的目標(biāo)，而一次雷擊可以在比較大范圍內(nèi)多個(gè)小局部同時(shí)發(fā)生感應(yīng)雷過電壓現(xiàn)象，并且這種感應(yīng)高電壓可以通過電力線、網(wǎng)絡(luò)線等金屬導(dǎo)線傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)，致使雷害范圍擴(kuò)大。特別是隨著大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，防雷已由以前的防直擊雷為主發(fā)展到今天的綜合防雷。直擊雷的防護(hù)一般采用樓頂安裝避雷帶、避雷針等，

4、配合引下線、地網(wǎng)以保護(hù)建（構(gòu)）筑物及建（構(gòu)）筑物內(nèi)人員的安全；感應(yīng)雷的防護(hù)主要采用線路上安裝雷擊過電壓保護(hù)器，即防雷器，配以線路屏蔽接地、等電位接地處理等綜合運(yùn)用，以保護(hù)設(shè)備的安全。因此，只是防直擊雷或只防感應(yīng)雷都是不全面的，而應(yīng)進(jìn)行綜合防雷。三、現(xiàn)場分析 該學(xué)校的建筑物主要有一號樓、二號樓、科技樓、體育館、食堂、二棟學(xué)生宿舍樓組成，其中一號樓是機(jī)房所在地，機(jī)房內(nèi)有在較多電子設(shè)備，需要做為一個(gè)重點(diǎn)防感應(yīng)雷保護(hù)。另外在場外還有監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備也在重點(diǎn)防感應(yīng)雷保護(hù)之內(nèi)，七棟建筑物不但需要安裝完善的直擊雷防護(hù)設(shè)施，還要做好接地、等電位連接和防感應(yīng)雷保護(hù)措施，從而形成一個(gè)完善的綜合防雷系統(tǒng)。四、設(shè)計(jì)

5、依據(jù) 1、GB5005794建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 2、GB5017493電子計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范 3、JGJT1692民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 4、GB9361-88 計(jì)算機(jī)場站安全要求 5、GB7450-87 電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則 6、GB2887-89 計(jì)算站場地技術(shù)文件 7、GB9361-88 計(jì)算站場站安全要求 8、GB50169-92 電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范 9、JGJ/T16-92 民用建筑電氣執(zhí)行規(guī)范 10、IEC1312 雷電電磁脈沖的防護(hù) 11、XQ3-2000 氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范五、防雷設(shè)計(jì)思路 由于學(xué)校供電、信號系統(tǒng)防護(hù)點(diǎn)多、面廣，因此，為了保護(hù)建筑物和

6、建筑物內(nèi)各向電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不受雷電損害或使雷擊損害降低到最低程度，應(yīng)從整體防雷的角度來進(jìn)行防雷方案的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在都采取綜合防雷，綜合防雷設(shè)計(jì)方案應(yīng)至少包括5個(gè)方面：直擊雷的防護(hù)、感應(yīng)雷的防護(hù)、屏蔽、等電位聯(lián)結(jié)、防雷接地，缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潛在危險(xiǎn)的。 （一）、直擊雷的防護(hù) 如果無直擊雷防護(hù)，按IEC1312的估算幾乎所有雷電流都流經(jīng)進(jìn)出建筑物的導(dǎo)體型線路（如電源線、信號線等）侵入設(shè)備，這樣的損害就非常之嚴(yán)重，因此做好直接雷擊防護(hù)是做感應(yīng)雷擊防護(hù)的前提；直擊雷防護(hù)按照國標(biāo)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)和施工，主要使用避雷針、避雷網(wǎng)、避雷線、避雷帶及良好的接地系統(tǒng)，其目的是

7、保護(hù)建筑外部不受雷擊的破壞，給建筑物內(nèi)的人或設(shè)備提供一個(gè)相對安全的環(huán)境。 （二）、感應(yīng)雷的防護(hù) 1、主供電源系統(tǒng)的防護(hù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料表明，微電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)80%以上的雷害事故都是因?yàn)榕c系統(tǒng)相連的電源線路上感應(yīng)的雷電沖擊過電壓造成的。因此，做好電源線的防護(hù)是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。 2、信號系統(tǒng)的防護(hù) 盡管在電源外接引入線路上安裝了防雷保護(hù)裝置，由于雷擊發(fā)生時(shí)，在各種信號線路（如雙絞線）感應(yīng)到的過電壓，仍然會影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至徹底破壞電子設(shè)備系統(tǒng)。雷擊時(shí)產(chǎn)生巨大的瞬變磁場，在1公里范圍內(nèi)的金屬線路，如網(wǎng)絡(luò)金屬連線等都會感應(yīng)到極強(qiáng)的感應(yīng)雷擊；另外，當(dāng)電源線或信號線路傳輸過來雷擊電壓時(shí)，或建

8、筑物的地線系統(tǒng)在瀉放雷擊時(shí)，所產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電流，對于信號傳輸線路來說，所感應(yīng)的過電壓已經(jīng)足以一次性破壞電子設(shè)備。即使不是特別高的過電壓，不能夠一次性破壞設(shè)備，但是每一次的過電壓沖擊都加速了設(shè)備的老化，影響數(shù)據(jù)的傳輸和存儲，甚至死機(jī)，直至徹底損壞。所以對信號線的防雷對于系統(tǒng)的整體防雷來說，是非常重要的環(huán)節(jié)。 （三）、屏蔽和等電位連接 國家標(biāo)準(zhǔn)<建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范>GB6005794(局部修訂條文)明確規(guī)定，各防雷區(qū)交接處，必須進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)；尤其建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)房等弱電機(jī)房，遭受直擊智的可能性比較小，所以在此處除采取電涌保護(hù)器進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)外，還應(yīng)采用等電位聯(lián)結(jié)方式來進(jìn)行防雷保護(hù)。

9、不僅要將進(jìn)出機(jī)房線路的金屬屏蔽管、金屬橋架、配電盤的外殼、進(jìn)入室內(nèi)的水管、采暖瞥、機(jī)房的金屬屏蔽膳、金屬隔斷、金屬門窗以及靜電地板的金屬支架連接在等電位連接環(huán)(或網(wǎng))上，同時(shí)還應(yīng)將電氣保護(hù)的PE地也接至等電位連接體上。等電位連攘在建筑的共用接地的方式，最好的方法是通過建筑的主筋來接地。我們生話的空間存在著大量的磁場，同時(shí)雷電也會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾，而屏蔽是抗電磁干擾最有效的方法。要將弱電機(jī)房內(nèi)的金屬門窗與吊頂內(nèi)的龍骨進(jìn)行多次連接，如有必要，可在機(jī)房內(nèi)單獨(dú)作屏蔽網(wǎng)，采用金屬管與等電位聯(lián)結(jié)，與屏蔽措施相配合，所有的信息設(shè)備均應(yīng)與建筑物墻壁保持1m遠(yuǎn)的距離，可有效地屏蔽電磁干擾。靜電也是產(chǎn)生浪涌的原

10、因之一，靜電在我們的生活中無處不在，人體因步行和移動帶電有時(shí)高達(dá)21 0KV，可以產(chǎn)生對弱電系統(tǒng)的危害。因此防靜電也是弱電機(jī)房的重要任務(wù)之一。比較常用的方法是在機(jī)房內(nèi)鋪設(shè)防靜電地板，此外，機(jī)房內(nèi)裝修材料也必須是防靜電的，內(nèi)墻和頂棚表面應(yīng)使用防靜電防火墻板或噴涂導(dǎo)靜電環(huán)氧涂料，送風(fēng)管道和送風(fēng)口應(yīng)使用導(dǎo)電三聚氰氨材料，避免空氣流動時(shí)產(chǎn)生靜電積聚。 （四）、防雷接地 建筑物采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網(wǎng)是有效防雷的關(guān)鍵。建筑物的聯(lián)合地網(wǎng)通常由建筑物基礎(chǔ)（含地樁）、環(huán)形接地（體）裝置、工作（電力變壓器）地網(wǎng)等組成。對于敏感的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的防雷，接地系統(tǒng)的良好與否，直接關(guān)系到防雷的

11、效果和質(zhì)量。如果地網(wǎng)不合要求，應(yīng)改善地網(wǎng)條件，適當(dāng)擴(kuò)大地網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使雷電流盡快地泄放，縮短雷電流引起的高過電壓的保持時(shí)間，以達(dá)到防雷要求。六、防雷設(shè)計(jì)方案 （一）、直擊雷的防護(hù) 一號樓、二號樓、科技樓、宿舍、食堂、體育館、煙囪、衛(wèi)星接收天線等建（構(gòu)）筑物應(yīng)做避雷帶或安裝避雷針，避雷針保護(hù)范圍應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有效保護(hù)建（構(gòu)）筑物；避雷帶應(yīng)平整、順直、牢固，無倒?fàn)睢嗔?；旗桿應(yīng)做好接地；接地引下線應(yīng)牢固、平整，且遠(yuǎn)離出入口，在距地以上1.8米以下設(shè)立絕緣保護(hù)層。 具體操作 一般采用10-18的熱鍍鋅圓鋼，或是水管，沿墻一周布設(shè)。如果大樓的面積過大，則需要在樓面布設(shè)避網(wǎng)，與避雷帶一起，形

12、成整體的接閃系統(tǒng)。避雷帶布置示意圖 避雷帶安裝示意圖（3）、屏蔽和等電位連接 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)連到這些連接帶上。 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

13、外層、管道（水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道）、屏蔽槽、防雷器器SPD的接地等均以最短的距離就近與這個(gè)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，埋深于地面下0.6m以上，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。 在計(jì)算機(jī)機(jī)房、監(jiān)控機(jī)房、消防機(jī)房、程控交換機(jī)房等防靜電地板下面沿墻四周分別加裝等電位銅排，規(guī)格40mm*3mm。機(jī)房內(nèi)的安全保護(hù)接地，信號工作地，屏蔽接地，防靜電接地和防雷器接地等均應(yīng)連接到局部等電位接地端子板上。機(jī)房內(nèi)金屬設(shè)備、機(jī)柜外殼等均連接到等電位銅排上做保護(hù)接地，保護(hù)接地線用6mm2多股絕緣銅

14、地線。防靜電地板支架與等電位銅排的接地采用軟銅帶。等電位銅排與層接地端子的連接，采用不小于35mm2多股絕緣銅地線。等電位采用M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)。 各級防雷器（SPD）連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其長度不宜超0.5米。帶有接線端子的電源線路應(yīng)采用壓接；帶有接線柱的防雷器宜采用線鼻子與接線柱連接。 （4）、防雷接地系統(tǒng) 接地是防雷系統(tǒng)重要的組成部分，只有將雷電流的能量泄放到大地，才能可以保證電子設(shè)備免遭雷擊災(zāi)害；等電位連接的目的，在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，防止雷電反擊。因此必須建立完善的接地系統(tǒng)及等電位連接。 1、接地系統(tǒng)（地網(wǎng)）設(shè)計(jì)： 根據(jù)GB50057-94的要求，我們可以

15、用熱鍍鋅角鋼與熱鍍鋅扁鋼作為材料，制作地網(wǎng)。地網(wǎng)的一般要求，建筑接地不大于30歐，電源接地不得大于10歐，普通弱電系統(tǒng)接地不得大于4歐；如果采用聯(lián)合接地方式，則要求要不大于1歐。而在實(shí)際施工過程中，視具體的情況，采用不用的組合，優(yōu)化材料，可以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。如下為常規(guī)地網(wǎng)的設(shè)計(jì)示例： 普通人工地網(wǎng)布置平面圖 普通地網(wǎng)施工大樣圖 （2）具體實(shí)施方法： 根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況，在建筑物大樓四周離外墻3米遠(yuǎn)處設(shè)置閉合人工地網(wǎng)，水平接地體采用熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用熱鍍鋅角鋼和非金屬低電阻接地模塊相結(jié)合的方式。1 地網(wǎng)由垂直接地體（L45×45×2500mm熱鍍鋅角鋼），水平接地體

16、（40×4mm熱鍍鋅扁鋼），接地模塊（600*500*45mm）構(gòu)成，如果土質(zhì)條件差，比如土壤電阻率大于300m的情況下，應(yīng)該增加長效降阻劑，或在周圍和回坑泥土中加入一定比例的食鹽、鐵屑、木炭、爐灰、氮肥渣、電石渣、石灰等。避雷線彎曲處不得小于90°，彎曲半徑不得小于圓鋼直徑的10倍.2 地網(wǎng)的埋深，不得小于0.5m，垂直接地體之間的間隔，一般為垂直接地體的深度的兩倍。人工地網(wǎng)，一定要預(yù)留接地端，作為系統(tǒng)接地點(diǎn)及測試點(diǎn)使用。3 接地體（地網(wǎng)）埋設(shè)位置應(yīng)盡量在距建筑物3m以外，當(dāng)接地體裝置埋設(shè)在距建筑物出入口或人行道小于3m時(shí)，應(yīng)采用在接地裝置上面敷設(shè)5090mm厚度瀝青層，

17、其寬度應(yīng)超過接地裝置（地網(wǎng)）2m，當(dāng)接地遇有白灰焦渣層而無法避開時(shí)，應(yīng)換土或用水泥砂漿進(jìn)行保護(hù)。 （3）、接地電阻的測量 1、測量方法：1 如圖5所示，沿被測接地極E，使電位探測針P和電流探測針C依直線彼此相距20m，插入地中，且電位探測針P要插于接地極E和電流探測針C之間。2 用導(dǎo)線將E、P和C分別接于儀表上相應(yīng)的端紐E、P、C上。3 將儀表放置水平位置，檢查零指示器的指針是否指于中心線上。若偏離中心線，可用零位調(diào)整器將其調(diào)整指于中心線。4 將“倍率標(biāo)度”置于最大倍數(shù)，慢慢轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)的手柄，同時(shí)旋動“測量標(biāo)度盤”，使零指示器和指針指于中心線。當(dāng)零指示器指針接近平衡時(shí)，加快發(fā)電機(jī)手柄的轉(zhuǎn)速，使

18、其達(dá)到每分鐘120轉(zhuǎn)以上。調(diào)整“測量標(biāo)度盤”，使指針指于中心線上。 圖5 接地電阻測量接線圖5 如果“測量標(biāo)度盤”的讀數(shù)小于1，應(yīng)將“倍率標(biāo)度”置于較小的倍數(shù)，再重新調(diào)整“倍率標(biāo)度盤”，以得到正確的讀數(shù)。 當(dāng)指針完全平衡在中心線上以后，用“測量標(biāo)度盤”的讀數(shù)乘以倍率標(biāo)度，即為所測的接地電阻阻值 2、注意事項(xiàng)： 使用接地測量儀（接地?fù)u表）時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1 當(dāng)“零指示器”的靈敏度過高時(shí)，可將電位探測針插入土壤中淺一些；若其靈敏度不夠時(shí)，可沿電位探測針和電流探測針注水使之濕潤。2 測量時(shí)接地線路要與被保護(hù)的設(shè)備斷開，以便得到準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。3 當(dāng)接地極E和電流探測針C之間的距離大于20m，

19、電位探測針P的位置插在EC之間的直線幾米以外時(shí)，其測量的誤差可以不計(jì)；但EC的距離小于20m時(shí)，則應(yīng)將電位探測針P正確地插于EC直線中間。4 當(dāng)實(shí)測接地電阻達(dá)不到要求時(shí)，可首先采用增加接地極的方法來減小接地電阻。如仍不能滿足要求，可根據(jù)實(shí)際情況采取下面一些措施： 置換電阻率較低的土壤； 接地極深埋； 人工處理，即在接地極周圍土壤中加入降阻劑； 使用接地模塊。5 在使用傳統(tǒng)測量方法不便利的場所，可使用E2000型數(shù)字式接地電阻測試儀，它無需輔助線和探測針，只要將卡頭在被測極上卡住，便可讀出接地電阻值。七、產(chǎn)品的安裝及說明 （1）電源防雷器的安裝要求 1、安裝于各級配電箱（柜）、設(shè)備的進(jìn)線端； 2、與電源線纜并聯(lián)（直流電源防雷器除外）； 3、接地線采用10多股銅線或16mm2單股銅線； 4、所有地線按就近原則以最短的距離接地 5、電源防雷器的前端須串聯(lián)快速熔斷絲或空氣開關(guān)，以防止短路電流導(dǎo)致系統(tǒng)故障（防雷箱中裝有空氣開關(guān)），直流的除外。 （2）信號防雷器的安裝要求 1、安裝于設(shè)備與信號線的連接端口，盡量靠近設(shè)備； 2、與數(shù)據(jù)線串聯(lián)； 3、確認(rèn)與數(shù)據(jù)進(jìn)線方向一致； 4、接地線采用2.5 mm2的標(biāo)準(zhǔn)黃綠雙色地線；