明光市廣播電視發(fā)射基站防雷綜合設計

1、 濱江學院畢業(yè)論文 題 目 明光市廣播電視發(fā)射基站防雷工程綜合設計 學生姓名 童子建 學 號 院 系 濱江學院 專 業(yè) 雷電防護科學與技術(shù) 指導教師 施廣全 二一一 年 五 月 三十 日 目錄引言41工程概況51.1工程所處地區(qū)的氣象、地理概況51.2工程土木概況82 設計要求和設計依據(jù)92.1 設計要求92.2 設計依據(jù)93 直擊雷防護103.1電視塔外部防雷設計103.1.1接閃器和引下線設計103.1.2接地極系統(tǒng)123.2綜合樓的外部防雷133.2.1避雷帶和引下線布設133.2.2預留等電位接地端子143.2.3跨步電壓的防護143.2.4聯(lián)合接地153.3結(jié)論164.發(fā)射基站電源系

2、統(tǒng)雷電防護設計164.1、高壓輸電系統(tǒng)雷電防護174.1.1架空高壓線的防護174.1.2變壓器的防護174.2、低壓電源系統(tǒng)三級防護174.2.1第一級保護184.2.2第二級保護184.2.3第三級保護194.2.4 SPD的安裝注意194.3結(jié)論205.綜合大樓中機房的LEMP防護205.1機房的網(wǎng)絡和通訊系統(tǒng)的各種防護215.1.1接地母排設置215.1.2聯(lián)合接地和等電位連接225.1.3保持安全距離225.1.4傳輸線路的屏蔽和接地225.1.5綜合布線225.1.6網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)SPD的選擇225.2機房的天饋系統(tǒng)的防護245.2.1天饋系統(tǒng)的外部接地245.2.2天饋系統(tǒng)SPD的

3、選擇245.3結(jié)論266.安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防護266.1 前端設備的防護266.1.1直擊雷的防護276.1.2瞬態(tài)過電壓的防護276.2傳輸線路的防護276.2.1室外線路的防護276.2.3室內(nèi)線路的防護286.3終端設備的防護286.3.1設備安放位置設定286.3.2共用接地和等電位連接286.4 SPD的選擇286.5結(jié)論307 結(jié)束語30參考文獻31ABSTRACT32明光市廣播電視發(fā)射基站防雷工程綜合設計 童子建南京信息工程大學 濱江學院，南京 210044摘要：針對明光市廣播電視發(fā)射基站的實地進行了地質(zhì)勘測，氣象資料收集和基站的各種設備情況的記錄，結(jié)合電子信息系統(tǒng)在基站的大量

4、應用及其易遭雷擊的特點，通過科學有效的設計方法，依據(jù)國家標準，針對明光市廣播電視基站進行了直擊雷、雷電波的入侵全面的防護設計。從外部防雷到內(nèi)部的信息系統(tǒng)的防雷，包括接閃器的布置、引下線的材料的選擇、等電位連接、接地系統(tǒng)的安裝和內(nèi)部信息系統(tǒng)的電源，信號系統(tǒng)，SPD的選擇和安裝等。從而完成了對基站雷電綜合防護。關(guān)鍵詞：明光市廣播電視發(fā)射基站；等電位連接；雷電綜合防護引言 進入二十一世紀，電子信息技術(shù)正在迅速地向人們生活的各個領域滲透，特別是廣播電視基站離不開電子信息技術(shù)。該基站中有大量電子儀器傳統(tǒng)的建筑防雷設計不再能滿足建筑本身對雷電安全的需要。雷電防護已經(jīng)不僅僅是對建筑本體的防護，更應當側(cè)重于對

5、建筑內(nèi)人身和電氣設備的安全的防護。防雷工作要從以傳統(tǒng)的防直擊雷為主向防雷電感應過電壓對通訊、安防、自動控制等系統(tǒng)設備的損害而轉(zhuǎn)變1。雷電尤其是雷電過電壓又開始危害這些精密的設備，特別是綜合布線連接的網(wǎng)絡交換機、服務器、計算機、監(jiān)控系統(tǒng)、終端等各種信息設備。因雷電導致的系統(tǒng)癱瘓以及設備損壞比比皆是，造成不計其數(shù)的人力和物力損失，雷電災害和防雷又成為社會各界關(guān)注的焦點2。地球上平均每秒就會發(fā)生100次左右的閃電，其放電電流可高達數(shù)十千安培，甚至數(shù)百千安培，放電瞬間，巨大的雷電流可產(chǎn)生極大的破壞力和很強的電磁干擾。雷電造成的人員傷亡，財產(chǎn)損失觸目驚心。據(jù)相關(guān)資料記載，全世界每年因雷擊造成的經(jīng)濟損失達

6、10億美元以上，人員傷亡也相當嚴重，全國平均每年因雷擊傷亡人數(shù)達3000人左右。2004年我市電信部門通信設備多次遭受雷擊，造成直接經(jīng)濟損失一百多萬元。致災原因是設備等電位處理不當，沒有安裝完善的防雷裝置；同年鳳陽縣東盾木業(yè)公司一次雷擊造成20多萬元的直接經(jīng)濟損失，致災原因是雷電波通過電力線路侵入廠區(qū)設備。2006年8月6日天長電信局因雷擊造成26臺交換機等設備損壞，直接和間接經(jīng)損失慘重，原因同樣是沒有合格的綜合防雷措施；2007年,我市西橋一移動通信基站因雷擊不但造成自身大量設備損壞,而且雷擊產(chǎn)生強大電磁場引起周圍十幾戶居民家大量家用電器損壞，從而引發(fā)一場官司，使得該基站長久不能恢復正常工作

7、2009年7月9日，滁州銅鑫礦業(yè)有限公司的電控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)被雷擊而癱瘓，給正常工作造成很大影響，該公司處于山區(qū)，地下有金屬礦藏，屬于雷電易發(fā)區(qū)，加之防雷措施不全面，所以幾乎每年都有雷災發(fā)生；2010年7月25日該基站附近安徽長豐揚子汽車制造有限公司網(wǎng)絡系統(tǒng)遭受雷電災害，損壞電腦主機33臺、顯示器6臺、24口交換機1臺、16口交換機3臺、8口交換機2臺、集線器3臺、光電收發(fā)器4臺、監(jiān)控錄像機1臺、監(jiān)控攝像機1臺。致災原因是沒有安裝必要的雷電防護裝置，系統(tǒng)接地不符合規(guī)范要求。為保障明光市廣播電視基站的財產(chǎn)和工作人員人身安全確保工作能夠正常進行，避免和減輕雷擊災害損失，現(xiàn)按照國際國內(nèi)標準規(guī)范的要求

8、，針對明光市廣播電視機站的地理位置，地質(zhì)情況，所處地區(qū)的氣候特點，雷暴特征等對基站進行了全面設計，以提高基站的雷電災害綜合防御能力，切實消除安全隱患，保證日后日常工作的順利開展。在該工程中防雷設計從外部防雷到內(nèi)部防雷層層深入。本文在外部防雷中主要采用的方法架設避雷針，同時建立有效的防雷接地系統(tǒng)。由于土壤電阻率很高給防雷設計施工帶來很大麻煩，所以該設計中采用多種降阻處理。該基站在樓宇內(nèi)部消防、安防、計算機網(wǎng)絡等系統(tǒng)都運用了大量的微電子設備，這些設備大幅度提高自動化程度,但微電子元器件的耐過壓、過流能力也相對較弱，對雷電干擾的防護能力較低，致使雷電災害在逐年得到控制的情況下，社會經(jīng)濟損失卻呈現(xiàn)逐年

9、增大的趨勢。因此在防雷設計中對各電子系統(tǒng)采用多種防雷方法，例如等電位連接，線路屏蔽，在重要設備前端加裝SPD等。1工程概況1.1工程所處地區(qū)的氣象、地理概況明光市位于長江中下游，江淮分水嶺南側(cè)，東、南、北三面丘陵地勢低緩，市區(qū)及周邊地區(qū)除靠近山區(qū)部分外，海拔一般在1240m之間，地下有銅等金屬礦藏，地表土壤層一般由弱膨脹的第四紀晚更新世粘性土組成，電阻率較低，局部為風化石或沙土石混合結(jié)構(gòu)，電阻率較高。明光市屬于亞熱帶季風濕潤氣候帶,水熱資源豐富。主要的氣候特點是：氣候溫暖濕潤，季風顯著, 四季分明，氣溫適中, 日照充足，雨量豐沛，光溫基本同步，氣候資源配制多樣，氣象災害繁多。一年四季具有冬夏長

10、、春秋短，冬冷夏熱的特點。由于位于中、低緯度的過渡地帶，同時受西風帶和東風帶天氣系統(tǒng)的雙重影響，各種氣象災害頻繁,時有發(fā)生, 是國內(nèi)受臺風、暴雨、干旱、寒潮、大風、雷暴、冰雹、凍害、龍卷風等災害影響地區(qū)之一。表1 明光市人工觀測雷電資料年 份雷暴日數(shù)年 份雷暴日數(shù)年 份雷暴日數(shù)19543219733519923419553719744019932619564919753819942819573919763319952819584219772819962219592819782219974219603519794019983619615019802519991819624919813020002

11、31963551982262001221964461983292002271965421984282003361966321985242004241967371986192005281968371987382006401969411988272007331970331989292008321971371990332009 351972351991332010 38 由表1中統(tǒng)計結(jié)果：我市平均年雷暴日數(shù)為33.5天，其中年最多雷暴日數(shù)為55天,最少為18天。表2 明光市閃電定位儀觀測到的雷電資料月份累計雷電日累計雷電小時正閃數(shù)負閃數(shù)總閃數(shù)正閃比幅值均值正閃幅值均值負閃幅值均值01 7 55 6

12、63 69 8.7% 37.80109 29.132976 -28.340715 02 51 174 50 335 385 12.987% 33.09167 43.163855 -32.12674 03 80 322 85 2561 2646 3.2124% 45.79126 43.447775 -40.68128 04 91 491 694 12599 13293 5.22% 48.057537 41.76037 -38.530177 05 90 520 366 6159 6525 5.609% 58.446675 30.781967 -35.504855 06 116 940 2355 2

13、6892 29247 8.052% 54.998357 55.0246 -44.296095 07 124 1948 3029 115941 118970 2.546% 58.1588 50.334267 -50.376882 08 121 1733 1433 86400 87833 1.6315% 66.04339 50.95052 -66.54347 09 94 590 251 3826 4077 6.1565% 52.143132 53.761115 -59.412525 10 67 212 66 288 354 18.644% 39.471602 44.600422 -33.38891

14、5 11 63 203 214 758 972 22.016% 32.661445 40.06735 -39.99562 12 40 81 13 106 119 10.924% 31.757842 31.500526 -38.553385 由表2統(tǒng)計可以看出：滁州區(qū)域以負閃為主，占總閃電的90%以上； 1月份閃電發(fā)生的頻數(shù)最少，從3月起閃電頻率逐漸增大，至7月達最高值，8月次之，9月急劇下降，其中的月變化中最突出的是4月份的閃電發(fā)生次數(shù)反而比5月多. 圖1 明光市閃電日變化特征圖 如圖1所示負閃與總電閃的趨勢基本一致;日變化呈雙峰分布,主峰突出,最高值是最低值的近5倍,最高值出現(xiàn)在16-17時

15、;2時和上午11時分別有一較小的低谷;正閃變化幅度小,負閃變化幅度大。圖2 明光市閃電月變化特征圖 如圖2圖所示月變化中閃電次數(shù)主要出現(xiàn)在3-9月份，從3月起閃電頻率逐漸增大，至7月達最高值，8月次之，9月快速下降。1.2工程土木概況 擬建的橫山電視發(fā)射臺位于皖東丘陵地帶的橫山山頂之上，北緯32.72769°、東經(jīng)118.14118°，海拔高度約180m左右。項目總占地面積約10000。待建項目包括：約118米高的電視發(fā)射塔一座，建筑面積約400的2層綜合樓一棟，在綜合樓附近單獨建變配電房一間。發(fā)射塔位于綜合樓的東邊，距綜合樓的直線距離約25m，在綜合樓的南面空地安裝衛(wèi)星天

16、線2-3座，天線上邊緣高度約5m，綜合樓的東邊一間為一層平頂結(jié)構(gòu)，用作主發(fā)射機房。衛(wèi)星接收、節(jié)目編播及監(jiān)控、信號傳輸、其它弱電機房以及值班人員辦公生活用房等均設置在綜合樓內(nèi)。項目所在地為附近最高山頭，山體以火山巖為主，地表為風化石與土壤混合構(gòu)成。山的西南側(cè)不遠處為一標準的火山口地貌，東西兩側(cè)海拔高度緩慢降低延伸至農(nóng)田（水田），西北側(cè)約1km處為一座小型水庫，北側(cè)有一簡易公路穿越幾座小山頭后與一縣際公路相接。電視發(fā)射臺項目平面示意圖。2 設計要求和設計依據(jù)2.1 設計要求明光市廣播電視基站是一處現(xiàn)代化的廣播電視基站，信息化程度高，傳輸設備先進，并包括了大型電子設備，位于郊區(qū)山地易受到雷電的危害，

17、而且一旦受到雷電的危害可能造成大面積的電視廣播中斷現(xiàn)象,給人民群眾的生活帶來諸多不便,因此明光市廣播電視基站的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷擊事故的可能性和后果，進行綜合評定，確定明光市廣播電視基站的建筑物為第二類防雷建筑物；其內(nèi)部信息系統(tǒng)的防雷等級為A級。所以該工程應具有完善的直擊雷防護裝置和雷電電磁脈沖防護裝置，滿足防直擊雷、側(cè)擊雷、雷電感應、雷電波侵入和雷電地電位反擊等的技術(shù)要求。具體的說，直擊雷防護裝置的技術(shù)要求：不僅能有效接閃雷電荷，并通過合理有效的最短路徑將雷電向大地釋放，接地裝置吸收雷電荷后應保持其電位的均衡性，而且應為其內(nèi)部的各類電子信息系統(tǒng)（計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安檢系統(tǒng)、消防

18、控制系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)、各種精密信號傳輸設備等）提供良好的電磁環(huán)境條件（H2.4Gs）和為它們的雷電電磁脈沖防護提供必要的基礎條件（MSB、SEB、FEB、LEB、接地干線、建筑屏蔽、線纜屏蔽及合理布線等）。雷電電磁脈沖防護裝置的技術(shù)要求：通過屏蔽、隔離、合理接地、正確布線和有源導體的等電位連接等一系列防護技術(shù)措施，將可能產(chǎn)生的耦合過電壓、雷電感應過電壓、雷電波侵入過電壓、操作過電壓及其電磁干擾所產(chǎn)生的過電壓限制到被保護對象所能承受的安全值以下，有效保護相應的信息技術(shù)設備4。2.2 設計依據(jù)1)GB50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范2)GB/T50314

19、-2000智能建筑設計規(guī)范 3)GB/T50311-2000建筑和建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范 4)GB50348-2004安全防范工程技術(shù)規(guī)范5)GB/T19271.1-2003信息技術(shù)裝置的接地配置和等電位連接6)GB/T16895.17-2002信息技術(shù)裝置的接地配置和等電位連接7)GB50200-94有線電視系統(tǒng)工程設計規(guī)范8)GB50116-98火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范9)GB50174-93電子計算機機房設計規(guī)范10)GB50054-95低壓配電設計規(guī)范11)GB50339-2003智能建筑工程驗收規(guī)范12)YD5098-2001通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規(guī)范13)防雷與

20、接地安裝（2003合訂本）：99（03）D501-1、02D501-2、03D501-3、03D501-4。3 直擊雷防護直接雷擊是指雷電直接擊在建筑物構(gòu)架、動植物上，因電效應、熱效應和機械效應等造成建筑物等損壞以及人員的傷亡4。一般防直擊雷是通過避雷裝置即接閃器（針、帶、網(wǎng)、線 、）引下線構(gòu)成完整的電氣通路后將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導通只能保護建筑物本身免受直擊雷的損毀5。保護原理：當雷云放電接近地面時，它使地面電場發(fā)生畸變。在避雷針 （線）頂部，形成局部電場強度畸變，以影響雷電先導放電的發(fā)展方向，引導雷電向避雷針（線）放電，再通過接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地

21、，從而使被保護物免受雷擊6。 這是人們長期實踐證明的有效的防直擊雷的方法。建筑物的所有外露金屬構(gòu)件（管道），都應與防雷網(wǎng)（帶，線）良好連接7。所以直擊雷防護裝置是一個建筑物最基本的雷電災害防護裝置之一，它的作用是有效接閃雷電荷，通過合理有效的路徑以最快的速度向接地裝置泄放雷電荷。接地裝置吸收雷電荷后應保持其地電位均衡，不僅保護建筑物本身，而且為其內(nèi)部的各類電子信息系統(tǒng)提供良好的電磁環(huán)境條件和為雷擊電磁脈沖防護提供必要的基礎條件（屏蔽、等電位連接和共用接地）8。外部防雷設計必須進行綜合考慮，統(tǒng)籌利用。由于該工程是一項比較復雜的問題，在實際的防雷工程設計中，應嚴格按照執(zhí)行強制性國家標準建筑物防雷設

22、計規(guī)范的前提下，還需要結(jié)合周圍的實際環(huán)境，根據(jù)各類設備的特點和防護對象的實際情況靈活應用，綜合考慮，以收到防護效果。3.1電視塔外部防雷設計由于待建電視發(fā)射塔的塔基建在山頂上,土層較薄,土壤電阻率較高（經(jīng)實地測量，土壤層平均厚度約50cm，該層土壤電阻率為500m）,這就需要通過降阻處理。由于發(fā)射塔通體為鋼結(jié)構(gòu)，因此在發(fā)射塔頂端安裝避雷針時，引下線無需另外設置（有必要時可以測試各部分的過渡電阻），而由天線的金屬支撐裝置和塔體共同充當，但是要保證避雷針，天線金屬支撐裝置和鐵塔各段的可靠電氣連接。3.1.1接閃器和引下線設計接閃器（避雷針）選用25mm×400mm的熱鍍鋅圓鋼制作而成，由

23、于接閃器安裝在位于山頭鐵塔的頂端，大風可能造成鐵塔、接閃器和天線大幅度、高頻率搖擺，所以設計安裝要達到所需的機械強度和熱穩(wěn)定性，同時滿足長期抗腐蝕性能的要求。為了減少雷擊時避雷針桿對天線工作的影響，避雷針桿在天線仰角零度下邊緣以上使用一段高強度玻璃鋼管代替金屬桿，在內(nèi)部使用截面積不少于50mm2多股銅芯線實現(xiàn)接閃器與金屬支撐桿的電氣連接，利用天線的金屬支撐件、鐵塔塔體作為引下線，并與塔基基礎中預埋件(如圖3)和鋼筋形成的自然接地網(wǎng)(如圖4)以及塔基外圍的人工接地體共同構(gòu)成直擊雷防護系統(tǒng)。圖3基礎預埋件圖4鐵塔基礎接地網(wǎng)格特征3.1.2接地極系統(tǒng)在塔基周圍距離塔基不小于5m處開挖深度和寬度均為1

24、.5m的環(huán)形坑道，從山下運粘土將環(huán)形坑道填滿并夯實。再在夯實后的粘土層上開挖寬為30cm，深度為60cm的坑道，在此環(huán)形坑道底部均勻鋪放2噸左右長效降阻劑,再將5×50mm熱鍍鋅扁鋼焊接成水平接地體置入坑道內(nèi)。使接地體在塔基周圍形成一個水平接地環(huán)(如圖5)，在靠近每個塔角處用5×50mm熱鍍鋅扁鋼與水平接地環(huán)焊接并引出地面，以便后期與塔腳連接（如圖6）。另外，在靠近大樓位置處用5×50mm鍍鋅扁鋼焊接并引出不少于兩根且間隔為8m的引線，以便與大樓接地體系統(tǒng)進行等電位連接。當水平接地體安裝就位后，再在接地體上均勻鋪3噸左右長效降阻劑，與下面的降阻劑一起將接地體包裹起

25、來（注意：1）.接地體和引線的焊接，要多側(cè)面雙面焊接，搭接長度不低于扁鋼寬度的5倍,盡量避免垂直搭接；2).接地體和引下線的防腐,接地體和引線要采用熱鍍鋅工藝,焊接處涂刷3-4遍防銹漆進行防腐處理。3).預留的塔腳引線要足夠長,后期可以以螺栓連接方式或直接焊接方式與鐵塔腳連接；4).水平環(huán)行接地體與鐵塔腳間的引線可以裸露在外面）。最后進行坑道粘土回填，灌水殷實，表面可以用適當大小的石塊鋪平，防止粘土流失，而不必用混凝土覆蓋。這樣粘土可以在雨季吸收充足的雨水，有利于降低土壤電阻率。 圖5 基礎環(huán)形接地圖 圖6 鐵塔基礎截面圖 3.2綜合樓的外部防雷綜合樓距離電視發(fā)射塔較近，處于電視塔的保護范圍內(nèi)

26、，正常情況下很少受到直接雷擊。但由于該綜合樓建在山頭巖石之上，有可能受到直擊雷、側(cè)擊雷、球形雷的危害，因此不可忽視直擊雷的防護。3.2.1避雷帶和引下線布設在綜合樓屋脊及屋面四周邊緣安裝避雷帶(直徑為10mm的熱鍍鋅圓鋼)如圖7；利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)靠外且對角的兩根主筋(滿足大于直徑大于16mm的要求)作為引下線并與大樓的基礎圈梁內(nèi)靠外且對角的兩根作為水平均壓環(huán)的主筋焊接；采用類似鐵塔接地系統(tǒng)的做法，在綜合樓四周安裝環(huán)形水平接地體（其溝道開挖的深度和寬度減少至一米左右，其降阻方法可以只采用換土，而不放置降阻劑的方式解決，以降低成本），此水平接地體在每根引下線處用5×50mm熱鍍鋅扁鋼與

27、綜合樓的引下線及基礎圈梁可靠焊接連通。再將避雷帶、引下線按規(guī)范要求焊接連通，從而形成直擊雷防護系統(tǒng)。 圖7 綜合大樓屋面避雷帶示意圖3.2.2預留等電位接地端子用5×50mm熱鍍鋅扁鋼與綜合樓的水平接地體焊接（盡量遠離直擊雷引下線）并引入設備機房，按有關(guān)規(guī)范要求在機房合適位置安裝接地端子。3.2.3跨步電壓的防護 在綜合樓的大門前人行道地坪以下50cm用6根50mm×50mm×5mm×2500mm角鋼作為垂直接地體（如圖8），以40mm×4mm扁鋼最作為水平接地體，安裝一組接地系統(tǒng)（如圖9）。針對接地體所處位置地質(zhì)土壤電阻率偏高（實測500&#

28、183;m）的情況，對地下接地體周圍施以化學降阻劑，以確保接地系統(tǒng)接地電阻小于4。最后用水泥鋪蓋填平，保證人員在雷雨天在人行道上行走的安全。 圖8 垂直接地體示意圖 圖9接地示意圖3.2.4聯(lián)合接地在綜合樓水平接地體靠近電視塔一側(cè)用5×50mm熱鍍鋅扁鋼（間隔約8m）分別引出兩根聯(lián)合接地線并與電視發(fā)射塔接地系統(tǒng)預留的對應接地引出線可靠連接，從而使電視發(fā)射塔的接地系統(tǒng)與綜合樓的接地系統(tǒng)形成聯(lián)合接地系統(tǒng)（如圖10）。（注：為防止跨步電壓傷及人身安全，此兩根聯(lián)合接地線應穿絕緣PVC管并埋設在地面50cm以下位置）。 圖10外部接地系統(tǒng)平面圖3.3結(jié)論通過對工程地區(qū)現(xiàn)場的實地勘探過后制定了以

29、上的直擊雷防護方案，方案中考慮到鐵塔的接閃和雷電流的泄放問題，既要保證工程安全性，同時又要節(jié)約成本，所以依托建筑物自身的特點，利用鐵塔的鋼結(jié)構(gòu)作引下線節(jié)約了很多資金，因地制宜通過使用降阻劑的方法使工程中的接地電阻符合國家標準。在綜合樓的防護方案中不光考慮到了接閃和接地，對跨步電壓的防護也有關(guān)注，切實做到了對人身安全的各方面的防護。綜合樓的環(huán)形地網(wǎng)與鐵塔的環(huán)形地網(wǎng)連接行成了聯(lián)合接地，這樣使雷電流更快的泄放，增加了建筑物的安全系數(shù)。該方案可以有效的完成直擊雷的防護。4.發(fā)射基站電源系統(tǒng)雷電防護設計電源部分防護雷電侵害主要是通過線路侵入9。對高壓部分主要是使用避雷線對架空高壓輸電線路的防護，同對變壓

30、器的選址進行選擇并安裝專用的避雷器，使電力傳輸線把對地的電力限制到小于6000V，而線對線則無法控制。所以，對380V低壓線路應進行過電壓保護，按國家規(guī)范應分三部分：建議在高壓變壓器后端到建筑總配電盤前端的電纜內(nèi)芯線兩端應對地加裝電涌保護器，作一級保護；在建筑總配電盤至各樓層分配電箱間的電纜內(nèi)芯線兩端應對地加裝電涌保護器，作二級保護；在所有重要的、精密的設備以及UPS的前端應對地加裝電涌保護器，作為三級保護10。目的是用分流（限幅）技術(shù)即采用高吸收能量的分流設備（電涌保護器）將雷電過電壓（脈沖）的能量分流泄入大地，達到保護目的，所以，分流、等電位技術(shù)中采用防護器的品質(zhì) 、性能的好壞是直接關(guān)系網(wǎng)

31、絡防護的關(guān)鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的電涌保護器至關(guān)重要11。 4.1、高壓輸電系統(tǒng)雷電防護由于基站位于以巖石和風化石組成的山頭，因此將高壓輸電線纜由山下全程埋地鋪設至山上很困難,因此只能采取架空引入基站，但是這種架設方式會大大增加直接雷擊和感應雷擊的風險。為了有效減少直接雷擊和感應雷擊對高壓輸電設備以及其它電氣設備的損壞，保障基站的正常工作，而采取以下設計。4.1.1架空高壓線的防護在架空高壓線路接入變壓器前500m處在其上方架設避雷線，同時保證電力線在避雷線的25度µ角的保護范圍內(nèi)，避雷線（除終端桿外）每桿作一次接地，在終桿上增裝一組避雷器。或者在高壓輸電線路終端桿和終端桿前第一和第

32、三桿上各增設一組避雷器，使架空高壓線路引入的雷電流得到較好的泄放，從而達到保護變壓器等配電設備的目的。4.1.2變壓器的防護將變壓器安置在不可能遭受到直接雷擊的位置，在變壓器高壓側(cè)的三根相線加設閥式避雷器，在變壓器低壓側(cè)三根相線加裝10/350µs波形的氧化鋅避雷器。高壓側(cè)的三個避雷器應盡量靠近變壓器，其接地端直接與變壓器的金屬外殼相連，達到減少雷電流在引線上寄生電感產(chǎn)生壓降的目的。同時還要將接地線與綜合大樓和鐵塔的接地網(wǎng)進行等電位連接，減少雷電反擊的發(fā)生。低壓電纜采取較為安全的埋地引入大樓的方法，但埋地長度不應小于50m。4.2、低壓電源系統(tǒng)三級防護 由基站綜合樓的基本情況可知，大

33、樓內(nèi)的電氣系統(tǒng)采用TN-C-S系統(tǒng)，該電氣系統(tǒng)的防護等級應為B級，宜在低壓配電系統(tǒng)中采用2到3級SPD進行保護。同時根據(jù)GB50057-94（2000版）建筑物防雷設計規(guī)范第6.4.4條規(guī)定“電涌保護器必須能承受預期通過它們的雷電流，并應符合以下兩個附加要求：通過電涌時的最大箝壓，有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流?！痹诮ㄖ镞M線處和其它防雷區(qū)界面處的最大電涌電壓，即電涌保護器的最大箝壓加上其兩端引線的感應電壓（UP）應與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。為使最大電涌電壓足夠低，其兩端的引線應做到最短。在不同界面上的各電涌保護器還應與其相應的能量承受能力相一致。該工程

34、中采用三級保護(如圖11)。 圖11電源三級SPD安裝示意圖4.2.1第一級保護第一級電源浪涌保護器（B級），選用OBO MC50-B-VDE電涌保護器（三相火線及零線分別對地保護）裝于建筑物的總配電箱內(nèi)，與供給機房電力回路總開關(guān)輸出端除PE線外并接，用于防止電力線在傳輸途中遭受直擊雷或由于對周圍電磁感應產(chǎn)生過電壓沿電力線進入機房，將數(shù)萬至十萬伏的浪涌電壓限制到1500V左右。此款SPD為密閉式火花間隙，動作時不會噴出氣體火花，不會對周圍的物體和人身造成危害，其雷電流能力高達100kA（10/350µs），能夠很好的釋放雷電流能量，且電壓保護水平1.5kV，起到第一級保護泄流的目的。

35、并在SPD前安裝熔斷器（或空氣開關(guān)），以便在電涌保護器發(fā)生故障時及時將保護線路從主線路中斷開,防止因SPD老化出現(xiàn)續(xù)流過大,絕緣損壞，而引起的線路短路和起火現(xiàn)象。在熔斷器的選擇上應當參照電涌保護器說明書中的規(guī)定值。4.2.2第二級保護第二級電源浪涌保護器（C級）選用OBO V25-C385作為第二級電源SPD，安裝在辦公樓的總表箱處。因為該工程中供電系統(tǒng)采用TN-C-S制式，所以該級SPD選用三相對地保護模式。由于過電壓在第一級時已經(jīng)得到大部分的釋放，第二級防護是對電源第一級的SPD過濾后剩余的雷電流威脅以及電力網(wǎng)自身的波動浪涌和人為操作等引起的過電壓沿電力線侵入機房進行保護。這時對SPD的要

36、求關(guān)鍵在于反應時間，通流容量可以適當?shù)臏p少。因此選用SPD的核心元件是壓敏電阻，要求靈敏度很高，而且殘壓要低。4.2.3第三級保護第三級電源防雷器（C級）選用OBO-C+PEN-280安裝在整個保護線路的最末端同時也是被保護設備的前端。對該級SPD的選擇要求在于電壓保護水平和反應時間，其要將殘余浪涌電壓的值降低到設備最高耐壓值以下，使浪涌的能量不至于損害到設備。由于此級選用的SPD帶有熔斷器,故在線路中就不必再安裝空氣開關(guān)了。4.2.4 SPD的安裝注意在前兩級安裝時在SPD前串聯(lián)一個與之匹配的空氣開關(guān)進行過電流保護。安裝SPD時，作為泄放雷電流的接地線，在材料的選擇上應選用截面積第一級為25

37、mm2、第二級為16mm2、第三級為10mm2的銅導線（銅的電阻率較低，有利雷電流的泄放）。SPD其兩端引線要盡可能的短，上下引線長度小于0.5m。在第二級安裝時由于大樓配電箱空間有限，且配電房內(nèi)配電線路較多。為了避免因為連接導線過長影響SPD的保護效果，同時解決SPD安裝空間問題，我們采用凱文接法(如圖12)。 圖12凱文式接法原理圖表4工程中安裝的電源SPD具體技術(shù)參數(shù)SPD的型號OBOMC50-B-VDEOBOV25-C-385OBO V20-C+PEN-2801.標稱電壓230V385V280V2.最大持續(xù)工作電壓225v280V225V3.浪涌電流測試(10/350)-根據(jù)IEC61

38、312-1峰值電流50KA 電量25AS4.電壓保護水平<2KV<1.2KV<1.2KV5.絕緣電阻>100 M>90 M>90 M6.響應時間<100ns<25ns<25ns7.標稱放電電流90KA60KA30KA8.最大后備保護熔斷器500A(gL/gG)160A(gL/gG）25A(gL/gG)9.溫度范圍-40到+85-40到+85-40到+8510空氣濕度<95%<95%<95%11.最大放電流120KA100KA80KA12.標稱負載電流26A（up to 30）26A（up to 30）26A（up to 3

39、0）13.5KA時的殘亞<1.2V<1.2V<1.2V4.3結(jié)論 該電視基站的電源防護方案分為兩塊高壓輸電和低壓輸電，這兩部分缺一不可必須綜合考慮。高壓部分考慮架空輸電線路的防雷和對變壓器的安放位置選址，低壓部分主要采用三級SPD的防護方式，在SPD的安裝方式上采用了凱文接法避免因為連接導線過長影響SPD的保護效果，同時解決SPD安裝空間問題。通過上述的設計保護方案可以有效的保護電源系統(tǒng)的安全工作狀態(tài)。5.綜合大樓中機房的LEMP防護計算機機房網(wǎng)絡通信系統(tǒng)雷電防護包括廣域網(wǎng)雷電防護、局域網(wǎng)雷電防護、無線通信系統(tǒng)雷電防護、光纜通信雷電防護和機房內(nèi)部設備之間的串口雷電防護等12。

40、在計算機機房的建設中，一定要求有一個良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷系統(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護設備和人身安全。如果機房接地系統(tǒng)做得不好，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴重的還將危害工作人員的生命安全13。另外還有防干擾的屏蔽問題，防靜電的問題都需要通過建立良好的接地系統(tǒng)來解決。一般整個建筑物的接地系統(tǒng)有：建筑物地網(wǎng)（與法拉第網(wǎng)相接）、電源地（要求地阻小于10）、邏輯地（也稱信號地）、防雷地等2，有的（如IBM）公司要求另設專用獨立地，要求地阻小于4 （根據(jù)實際情況可能也會要求小于1）。然而，各地必須獨立時，如果相互之間距離達不到規(guī)范要求的話，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故，因此，各

41、接地系統(tǒng)之間的距離達不到規(guī)范的要求時，應盡可能連接在一起（即所謂的聯(lián)合接地系統(tǒng)），如實際情況不允許直接連接（聯(lián)合接地）的，可通過地電位均衡器實現(xiàn)等到電位連接。同時完備的機房的屏蔽措施可以有效的減少電磁干擾，一般可以通過合理的綜合布線和等電位連接達到。進出建筑物的信號線纜宜選用有金屬屏蔽層的電纜（或穿金屬管）并埋地敷設，在直擊雷非防護區(qū)LPZ0A或直擊雷防護區(qū)LPZ0B與第一防護區(qū)LPZ1交界處，電纜金屬屏蔽層應做等電位連接并接地，電子信息系統(tǒng)設備機房的信號線纜內(nèi)芯線相應端口應安裝適配的信號線浪涌保護器，浪涌保護器的接地端及電纜內(nèi)芯的未使用空線均應接地。局域網(wǎng)雷電防護的重點是做好局域網(wǎng)網(wǎng)線的屏蔽

42、，同時加強終端設備局域網(wǎng)端口的雷電防護。局域網(wǎng)絡通常以雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，無屏蔽保護，布線也往往不盡規(guī)范，除了有可能遭受感應雷擊的襲擊外，交流線路的干擾也會對網(wǎng)絡系統(tǒng)造成影響4。在局域網(wǎng)絡的兩端安裝避雷器，可有效地防 止各種過電壓對設備造成的破壞。局域網(wǎng)的網(wǎng)口應該采取雷電防護措施，服務器、網(wǎng)絡交換機、集線器等端口應加設專用防雷器。出戶的局域網(wǎng)線及BNC遠程局域網(wǎng)也須安裝防雷器14 。匹配原則應參照防雷標準和計算機通信協(xié)議。5.1機房的網(wǎng)絡和通訊系統(tǒng)的各種防護5.1.1接地母排設置在機房防靜電地板下用40mm×4mm紫銅排安裝一組M型接地母排，用35mm2多股銅芯線將先期預留的機房接地端子

43、與此M型接地母排相連接，形成環(huán)形閉合形式的機房接地網(wǎng)，分別用10-25mm2的多股銅芯線將安全保護地、交流工作地、高頻地等以最短途徑連接到此地網(wǎng)上（如圖13）。 圖13 機房等電位連接示意圖5.1.2聯(lián)合接地和等電位連接將建筑物內(nèi)部的電氣和電子設備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、防靜電地板、金屬吊頂、金屬門窗、信息設備防靜電接地、安全保護地、SPD接地端等以最短距離就近與機房接地網(wǎng)連接，接地線的材料選用不小于6mm2的銅線。這樣就可以達到防止電位差反擊的目的。5.1.3保持安全距離機房內(nèi)部的電子設備的安裝位置也需要合理的選擇，才能達到正常安全的電磁環(huán)境。該工程中機房的門窗雖然

44、在施工時就近與建筑的防雷接地系統(tǒng)相連，但還應盡量遠離作為防雷引下線的柱子，同時保持設備和門窗相距1m左右。5.1.4傳輸線路的屏蔽和接地所有數(shù)據(jù)傳輸線和電源線均應有金屬屏蔽層，在進入機房時要與等電位連接排相連，還要在設備端與設備機柜相連。由此可以起到屏蔽和分流的作用，有效的提高抗干擾能力。在電話(傳真)、網(wǎng)絡等線路的輸入端分別安裝線路專用SPD，對這些線路上的感應雷擊進行有效防護；機房各服務器所在機柜的電源插座選用防雷型插座。在采取了電源和信號雙重防護后，能夠較好的遏制瞬態(tài)浪涌電流，防止浪涌電流對設備的沖擊和損壞。起到保護或延長設備的壽命。在機房設備的信號傳輸線中盡量使用光纖傳輸，以光信號傳遞

45、信息。光纖主要由玻璃纖維組成，當有雷電電磁脈沖時不會發(fā)生電磁感應作用，只需將金屬加強芯在埋地的兩端就近接地，另外光纜的金屬加強芯還要在入戶時和入戶設施接地母排相連（接地線的截面積不小于35mm）5.1.5綜合布線在機房布線時應盡量減少信號線和電源線兩者所構(gòu)成的回路面積，必要時可以將兩線絞合在一起，形式上和雙絞線相似。這樣的布線方式可以有效地減小回路面積，避免了長距離的平行布線，從而避免雷擊時出現(xiàn)雷電電磁脈沖穿過回路感應出較高的暫態(tài)過電壓危及與線路端連接的機房設備。5.1.6網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)SPD的選擇 電子信息系統(tǒng)信號線路浪涌保護器的選擇應根據(jù)線路的工作頻率、傳輸介質(zhì)、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓

46、、接口形式、特性阻抗等參數(shù)，選用電壓駐波比和插入損耗小的適配的浪涌保護器（如表5和表6所示）。1).在MODEM組的前端安裝第一級信號避雷器青竹牌BYF209（如圖14）：防護通訊設備免受過電壓的損害。2) 在DDN專線接收設備上安裝信號避雷器青竹牌BYF208A（如圖15），保護DNN專線上設備， 防止過電壓對集線器，網(wǎng)卡，DNN專線，調(diào)制解調(diào)器的危害。3). 在服務器的網(wǎng)線連接處安裝第二級信號避雷器青竹牌RJ45-E100/4-01（如圖16），防止地電位升高或線路中感應而產(chǎn)生的過電壓對設備造成的損害 圖14 BYF209實物圖圖15 BYF208A-15實物圖圖16 RJ-E100/4-

47、01實物圖表5信號線路SPD技術(shù)參數(shù)五類非屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線同軸電纜標稱導通電壓1.2Un1.2Un1.2Un測試波形（1.2/50µs、8/20µs）混合波（1.2/50µs、8/20µs）混合波（1.2/50µs、8/20µs）混合波標稱放電電流1kA0.5kA3kA注：Un最大工作電壓。表6工程中安裝的信號SPD具體技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號 BYF209 RJ45E100/401 BYF208A額定工作電壓170V5V15V/20V/48V保護級別35050V（8/20）最大放電電流(8/20)3kA500A5kA溫度范圍-25至80

48、-20至60-25至80接口形式插座RJ45（8P8）RJ11插座頻率100MHZ寄生電容30pF響應時間1ns限制電壓100V（10/700）保護電路1/4保護對象MODEM組及電話，傳真電路使用RJ45接口的計算機通訊設備集線器，網(wǎng)卡，DNN專線，調(diào)制解調(diào)器5.2機房的天饋系統(tǒng)的防護5.2.1天饋系統(tǒng)的外部接地在鐵塔上布設饋線時，饋線的外屏蔽層分別在天線處，鐵塔中部，離塔處及機房入口處外側(cè)就近接地。（注意：實工過程中室外饋線走線架始末兩端必須接地，但不要與室內(nèi)走線架相連通。）5.2.2天饋系統(tǒng)SPD的選擇該電視基站有電視發(fā)射機5臺,調(diào)頻發(fā)射機2臺,它們通過SD-50-40饋線將信號傳輸出去

49、，因此在防雷工程設計中是不可忽視的一環(huán)（如圖17）。該工程中饋線的接口形式為直徑40mm的法蘭盤連接，在饋線末端安裝專用天饋SPD時，需要通過接口轉(zhuǎn)換器(OBO廠家可以提供各種接口)進行匹配。該工程中我們選用OBO-DS-BNC系列專用天饋SPD，其特點插入損耗低，高雷電流通流能力，適用性強，安裝造型簡單（如表7所示）。 表7工程中安裝的天饋SPD具體技術(shù)參數(shù)型號DS-BNC傳輸功率400W額定放電電流10kA沖擊通流量2.5kA傳輸頻率02.5GHZ電壓保護水平0.8kV響應時間100ns溫度范圍-35至80 圖17 鐵塔天饋系統(tǒng)示意圖采取了以上各種措施后，處在機房內(nèi)的人員和設備安全將大大提

50、高，但該基站建設在山頂巖石層上，由于山頂上電阻率很高，雷擊時散流較慢，以接地網(wǎng)為中心向外輻射電位陡度較大，會形成較高的跨步電壓。因此，雷暴天氣時工作人員應盡量躲避在機房內(nèi)部，防止跨步電壓觸電。5.3結(jié)論 該工程中計算機機房對雷電過電壓的防護要求比較高，對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)進行防雷設計時，應根據(jù)機房所在的地理環(huán)境進行綜合考慮，經(jīng)過合理雷電風險分析，針對雷電入侵機房設備的主要來源，進行整體的防護，并根據(jù)現(xiàn)有的一些成熟的防雷技術(shù)經(jīng)驗，采取經(jīng)濟有效的防護措施，方案中采用等電位連接，綜合布線，選擇設備安放位置，對天饋系統(tǒng)的有效接地和安裝專用SPD等措施。應當可以有效的對機房各種設備正常工作進行保護。6.安全

51、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防護 該基站的視頻監(jiān)視系統(tǒng)由前端系統(tǒng),傳輸系統(tǒng),終端系統(tǒng)及控制系統(tǒng)四個部分構(gòu)成。該工程中前端系統(tǒng)部分在室外，容易遭受到直擊雷和感應雷。如果遭受到雷擊，可能通過傳輸系統(tǒng)將雷電波傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，對終端設備和控制系統(tǒng)造成威脅。雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的損害途徑是多方面的，總的來說 ,防雷保護是一個比較復雜的問題 ,對安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護設計不僅取決于防雷裝置的性能 ,更重要的是在監(jiān)控系統(tǒng)的設計施工之前 ,就要考慮到監(jiān)控系統(tǒng)所處的地理環(huán)境 ,設計合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式?？傊?,該系統(tǒng)防雷保護設計應綜合考慮 ,才能獲得良好的效果6.1 前端設備的防護前端設備主要由彩色攝像機，鏡頭，

52、云臺，防護罩和支架構(gòu)成。攝像頭大部分設在辦公大樓內(nèi)部，工作電壓為12V；但有一部分分布在停車場及各主要道路出入口位置，工作電壓為220V(如圖18)。因此如果安裝在室內(nèi)，一般不會遭受直擊雷擊 ,但需考慮防止雷電過電壓對設備的侵害 ,而室外的設備則同時需考慮防止直擊雷擊。 圖18 視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 6.1.1直擊雷的防護前端設備（攝像頭等）應置于接閃器 (避雷針或其它接閃導體 )有效保護范圍之內(nèi)。當攝像機獨立架設時 ,避雷針最好距攝像機 34m的距離,但該工程有困難，所以避雷針架在攝像機的支撐桿上 ,引下線直接利用金屬桿（大于80mm的鍍鋅鋼管）。接地體使用鍍鋅角鋼垂直打入地下2m并用鍍鋅扁鋼

53、與攝像機的金屬桿做可靠的電氣連接，采用的搭接長度為扁鋼寬度的2倍，三面焊接。攝像機的電源線和信號線應穿金屬管屏蔽（也可以在金屬桿內(nèi)布線），以達到防止電磁感應效果。室外的前端設備應有良好的接地 ,接地電阻小于 4,但由于該工程為高土壤電阻率地區(qū)可放寬至 <10。 6.1.2瞬態(tài)過電壓的防護在前端設備的每條線路上加裝合適的避雷器 ,如電源線 (DC12V)、視頻線、信號線和云臺控制線。攝像機的工作電壓為12V，由直流變壓器供電 ,單相電源避雷器并聯(lián)在直流變壓器的前端，選用專用避雷器。因為信號線傳輸距離長 ,耐壓水平低 ,極易感應雷電流而損壞設備。為了將雷電流從信號傳輸線傳導入地,信號過電壓保護器需快速響應 。6.2傳輸線路的防護視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是傳輸信號線和電源線。相關(guān)規(guī)范中規(guī)定 ,傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設時 ,可采用直埋敷設方式。當條件不允許時 ,可采用通信管道或架空方式 ,并規(guī)定了傳輸線纜與其它線路之間的最小間距和與其它線路共桿架設的最小垂直間距。從防雷角看 ,直