整體防雷方案設(shè)計(jì)及接地系統(tǒng)方案2014.6.3

1、外部防雷及電源信號防雷設(shè)計(jì)方案河南揚(yáng)博防雷科技有限公司電話：雷電防護(hù)的基本理論 1、 雷擊侵入設(shè)備的途徑2、 雷擊防護(hù)的基本原理雷擊防護(hù)：就是通過合理、有效的手段將雷電流的能量盡可能的引入到大地，是疏導(dǎo)，而不是堵雷或消雷。一個(gè)完整的防雷系統(tǒng)包括兩個(gè)方面：直接雷擊的防護(hù)和感應(yīng)雷擊的防護(hù)。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潛在危險(xiǎn)的。一般我們將其分為外部避雷和內(nèi)部避雷兩部分。由避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）、引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故；而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的，為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)

2、部避雷，需對建筑物進(jìn)出各保護(hù)區(qū)的電纜、金屬管道等安裝過電壓保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)并良好接地。A、多級分級（類）保護(hù)原則：即根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能及不同受保護(hù)程序和所屬保護(hù)層確定防護(hù)要點(diǎn)作分類保護(hù)；根據(jù)雷電和操作瞬間過城市危害的可能通道從電源線到數(shù)據(jù)通信線路都應(yīng)做多級層保護(hù)。 B、外部無源保護(hù)：在0級保護(hù)區(qū)即外部作無源保護(hù)，主要有避雷針（網(wǎng)、線、帶）和接地裝置（接地線、地極）。 保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)，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(qiáng)度畸變，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)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，從而使被保護(hù)物免受雷擊

3、。這是人們長期實(shí)踐證明的有效的防直擊雷的方法。然而，以往一般認(rèn)為用避雷針架空得越高越好（一般只按45度角考慮），且使用被動(dòng)放電式避雷針，其反應(yīng)速度差，保護(hù)的范圍小以及導(dǎo)通量小。根據(jù)現(xiàn)代化發(fā)展的要求，避雷針應(yīng)選擇提前放電主動(dòng)式的防雷裝置，并且應(yīng)該從30度、45度、60度等不同角度考慮，安裝，以做到對各種雷擊的防護(hù)，增大保護(hù)范圍以及增加導(dǎo)通量。建筑物的所有外露金屬構(gòu)件（管道），都應(yīng)與防雷網(wǎng)（帶，線）良好連接。  接地處理 在建筑物或計(jì)算機(jī)機(jī)房的建設(shè)中，一定要求有一個(gè)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(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī)房接地系統(tǒng)做得不好，不但會引

4、起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。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(gè)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歐）、邏輯地（也稱信號地）、防雷地等，有的（如IBM）公司要求另設(shè)專用獨(dú)立地，要求地阻小于4歐（根據(jù)實(shí)際情況可能也會要求小于1歐）。然而，各地必須獨(dú)立時(shí)，如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故，因此，各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí)，應(yīng)盡可能連接在一起，如實(shí)際情況不允許直接連接的，可通過地電位均衡器實(shí)現(xiàn)等到電位連接。為確保系統(tǒng)正常工作，應(yīng)每年定期用精密地阻

5、儀，檢測地阻值。接地裝置由接地極及一些附件、輔助材料組成。接地裝置的選材和施工主要決定于土質(zhì)結(jié)構(gòu)，即土壤的地阻率。不同層土質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，因而地阻率不同，為增加接地裝置使用效率，應(yīng)使用長效降阻劑。 3、雷電的選擇性A、易遭雷擊的地點(diǎn)： 1、土壤電阻率較小的地方，如有金屬礦床的地區(qū)、河岸、地下水出口處、湖沼、低洼地區(qū)和地下水位高的地方； 2、山坡與稻田接壤處； 3、具有不同電阻率土壤的交界地段。 B、易遭受雷擊的建（構(gòu)）筑物： 1、高聳突出的建筑物，如水塔、電視塔、高樓等； 2、排出導(dǎo)電塵埃、廢氣熱氣柱的廠房、管道等； 3、內(nèi)部有大量金屬設(shè)備的廠房； 4、地下水位高或有金屬礦床等地區(qū)的建（構(gòu)）筑物；

6、 5、孤立、突出在曠野的建（構(gòu)）筑物。 三、設(shè)計(jì)依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： GB 50057 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（2010版）GB 503432012 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范GB 50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50174-93 電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50169-92 電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范IEC 61024 建筑物防雷IEC 61312 雷電電磁脈沖的防護(hù)GB/T50311-2000 建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范D 562 建筑物、構(gòu)筑物防雷設(shè)施安裝YD 5078 通訊工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范YD/T5098 通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范YD/T

7、1235.1-2002通信局（站）低壓配電系統(tǒng)用電涌保護(hù)器技術(shù)要求四、防雷方案設(shè)計(jì)內(nèi)容1、現(xiàn)場情況與設(shè)計(jì)內(nèi)容 晉城市屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受大陸性季風(fēng)影響，四季分明，一般為：春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季秋高氣爽，冬季寒冷干燥。晉城位于山西西南方向，雷暴日為32天，屬于多雷區(qū)，“長日照地區(qū)”，年日照時(shí)數(shù)在23932630小時(shí)之間，平均為2563小時(shí)。年平均氣溫10.2-12攝氏度，麥?zhǔn)掌谄骄鶜鉁貫?923，極端最高氣溫34.8。地面極端最高溫度最高時(shí)達(dá)62.8。氣溫總的分布趨勢是由南向北遞減；盆地由平地向山區(qū)遞減。年平均降水量626-750毫米，降水量主要分布在夏季，占全年降水量的

8、56.4%，年最大降水量為1010.4毫米。年降水日數(shù)為90-98天。最佳旅游季節(jié)為4-10月。氣候溫和與河南新鄉(xiāng)接近，早午晚溫差變化稍有縮小。降水量的區(qū)域分布總趨勢是由西北向東南遞增，山區(qū)多于平川、丘陵；南部和東南部山區(qū)大于北中部地區(qū)。全市可分為：溫寒作物區(qū)，溫涼作物區(qū)，溫和作物區(qū)，溫暖作物區(qū)。全市多年無霜期為197天,最多為226天,最少為138天?，F(xiàn)場沒有高大建筑物防護(hù)且沒有在其他建筑物保護(hù)范圍之內(nèi)，應(yīng)進(jìn)行直擊雷防護(hù)，依據(jù)現(xiàn)場情況長、寬、高經(jīng)過滾球半徑法計(jì)算，安裝獨(dú)立避雷針進(jìn)行保護(hù)，接地電阻小于4歐姆，接地材料采用YBD-01T長效型非金屬接地模塊與YBD物理降阻劑結(jié)合使用，深度大于1米

9、！ 二、防雷方案設(shè)計(jì)1） 電源部分：總電源配電柜安裝開關(guān)型（10/350us）防雷器：TSPD-A350/4三項(xiàng)防雷設(shè)備，分配電柜及UPS前端安裝TSPD-B+C80RM防雷設(shè)備,機(jī)柜上安裝TKA-GZ/PDU16082） 信號部分：TKS電腦網(wǎng)絡(luò)信號、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，監(jiān)控設(shè)備和電話傳真機(jī)等添加對應(yīng)防雷設(shè)備。3） 外部防雷：采用YBT-03Z提前放電避雷針，滾球半徑法計(jì)算安裝高度，避雷針引下線兩根，接地電阻小于規(guī)范要求。三、防雷設(shè)備具體安裝 根據(jù)IEC1312防雷及過電壓規(guī)范中有關(guān)防雷分區(qū)的劃分，針對重要系統(tǒng)的防雷應(yīng)分為三個(gè)區(qū)，分別加以考慮。只做單級防雷可能會帶來因雷電流過大，而導(dǎo)致的泄流后殘壓過

10、高而破壞設(shè)備，或者因保護(hù)能力不足引起的設(shè)備損壞。電源系統(tǒng)多級保護(hù)，可防范從直擊雷到工業(yè)浪涌的各級過電壓的侵襲。根據(jù)國家有關(guān)低壓防雷的有關(guān)規(guī)定，外接金屬供電線路進(jìn)入建筑物之前，必須埋地穿金屬管槽15米以上的距離進(jìn)入建筑物，且要在建筑物的線路進(jìn)入端加裝低壓避雷器。必須做到在電源的進(jìn)入端安裝低壓端的總電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊過電壓、過電流引至大地泄放，以確保后接設(shè)備的安全。根據(jù)GB 50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范和GB 50174-93電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)低壓防雷的有關(guān)規(guī)定，外接金屬線路進(jìn)入建筑物之前必須埋地穿金屬管槽15米以上的距離進(jìn)入建筑物，且要在建筑物的線路進(jìn)入端加裝低壓

11、避雷器。必須做到在電源的進(jìn)入瑞安裝低壓端的總電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊高電壓引至大地泄放，以確保后接設(shè)備的安全。1、具體措施辦法在總配電柜低壓輸出端并聯(lián)安裝一套TSPD-A350電源一級防雷器 ，用于動(dòng)力機(jī)房配電設(shè)備的電源第一級的防雷保護(hù)。騰輝智能開關(guān)型SPD電源浪涌保護(hù)器 ,產(chǎn)品性能優(yōu)越，密封性好、外觀美觀、安裝接線方便，具有防塵、防腐蝕、阻燃等功能。用于交流三相380V低壓配電系統(tǒng)中，能防止雷擊、工業(yè)噪聲或其它原因產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓、過電流現(xiàn)象和其它瞬間浪涌電壓對系統(tǒng)或設(shè)備造成永久性損壞或瞬間中斷等危害。加強(qiáng)型并聯(lián)模塊式電源浪涌保護(hù)器（SPD）屬于三相并聯(lián)型SPD，浪涌保護(hù)器前內(nèi)

12、置空氣開關(guān) 。 用并聯(lián)瞬態(tài)浪涌釋放方式，當(dāng)供電線路遭受過電壓、過電流時(shí)將雷電能量或其它干擾過電壓、過電流有效抑制，使各線路間的電位差基本保持不變，雷擊后自動(dòng)恢復(fù)，確保電氣設(shè)備安全運(yùn)行。所有接線用16mm 2 股銅線連接，地線用25mm 2 多股銅線連接。2、電源二級防雷：設(shè)計(jì)依據(jù)、根據(jù)GB 50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范和GB 50174-93電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)低壓防雷的有關(guān)規(guī)定，機(jī)房UPS分配電柜的電源防雷器，對通過電源初級防雷器的雷電能量進(jìn)一步泄放，可將幾千伏的過電壓進(jìn)一步限制到1點(diǎn)幾千伏，雷電多發(fā)地帶需要具有40KA的通流容量，防雷器可并聯(lián)安裝在分配電柜處。具體措施：分配電箱處

13、安裝壹套TSPD-B+C80RM 用于電路設(shè)備的電源二級防雷保護(hù)。3、 外部防護(hù)： 采用提前放電避雷針經(jīng)過GB50054-2010建筑物防雷規(guī)范，滾球法計(jì)算安裝高度，采用60us提前放電避雷針。四、防雷接地系統(tǒng)接地是防雷的重要組成部分，是防雷裝置的基礎(chǔ)，是使雷電流更好的瀉入大地，根據(jù)實(shí)際情況，需重新做一個(gè)綜合接地體。為保證機(jī)房系統(tǒng)的接地阻值，還應(yīng)盡量減小上引線的電阻值。此次設(shè)計(jì)上引線選用載面積為25平的銅芯地線電纜。接地體的具體位置和上引線的具體路由，在施工時(shí)以盡可能的情況下，減少上引線的長度。通過增大導(dǎo)線載面和減小導(dǎo)線長度的措施，來盡量減小接地引線的電阻值。此次設(shè)計(jì)接地選用銅包鋼接地棒，采用

14、先進(jìn)機(jī)械連續(xù)向下沖擊，機(jī)房接地采用以上方法進(jìn)行施工，如一處點(diǎn)達(dá)不到接地阻值要求則另加一處如上方式與第一處接點(diǎn)聯(lián)合使用，并做好防腐處理。引線采用25平方銅芯地線，將室內(nèi)所有設(shè)備接地與外面接地裝置相連接，連接點(diǎn)處采用等電位連接箱。接地體的具體位置和上引線的具體路由，在施工時(shí)以盡可能的情況下，減少上引線的長度。通過增大導(dǎo)線載面和減小導(dǎo)線長度的措施，來盡量減小接地引線的電阻值，達(dá)到國家網(wǎng)絡(luò)信號接地要求4歐姆以下。垂直接地體可采用非金屬接地體、銅包鋼、銅材、熱鍍鋅鋼材（鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼）或其它新型接地材料，水平接地體一般采用熱鍍鋅扁鋼。a、采用熱鍍鋅鋼管時(shí)，鋼管壁厚不小于3.5m;b、采用熱鍍鋅角

15、鋼管，角鋼不小于50mm*50mm*5mm;c、采用熱鍍鋅扁鋼時(shí)，扁鋼不小于40mm*4mm;d、采用熱鍍鋅圓鋼時(shí)，圓鋼直徑不小于8m;5)接地電阻難以達(dá)到要求時(shí)，可采取埋接地體，設(shè)置外延接地體，在接地體周圍添加經(jīng)環(huán)保部門認(rèn)可的降阻劑或其他新技術(shù)，新材料等措施。6）接地體難以避開污水排放和土壤腐蝕性強(qiáng)的地點(diǎn)時(shí)，垂直接地體應(yīng)有要用石墨接地體，水平接地體應(yīng)選用耐腐蝕性材料，采用熱鍍鋅扁鋼時(shí)，鍍層不宜小于80um. 如果接地電阻達(dá)不到要求應(yīng)做單獨(dú)接地系統(tǒng)，做到安全牢固。考慮到地網(wǎng)使用的長期性和耐腐蝕性，建議使用鍍鋅角鋼和降組劑配合連制 地網(wǎng)。地網(wǎng)布置依據(jù)地形設(shè)計(jì)為 L型。水平接地體使用40×

16、;4mm熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用600mm*150mm*100mm長效物理型非金屬接地模塊或垂直接地體使用 YBD-01B銅包鋼接地棒； 接地電阻難以達(dá)到要求時(shí)，可采取埋接地體，設(shè)置外延接地體，在接地體周圍添加經(jīng)環(huán)保部門認(rèn)可的降阻劑或其他新技術(shù)，新材料等措施。五、防雷系統(tǒng)設(shè)備選型（1） 提前放電避雷針YBZ-07T 工作原理 提前放電避雷針采用國外先進(jìn)技術(shù)及工藝專業(yè)制成，獲得國家專利。主要由激發(fā)器從自然界的電場中吸收并貯存能量。反射器及避雷器針尖與大地有良好地電氣連接，處于等電位狀態(tài)。所以通常情況下，激發(fā)器與發(fā)射器之間有電場強(qiáng)度，每當(dāng)雷閃發(fā)生前，電場強(qiáng)度會迅猛增大，激發(fā)器與反應(yīng)器之間的電位差

17、大致相當(dāng)于雷云與大地之間的電位，它們之間的電壓降迅速增加會造成尖端大火，并使尖端周圍的空氣離子化，形成尖端放電現(xiàn)象。避雷針的中央收集桿和激發(fā)器EXCITERS之間的電場迅速增加而造成尖端產(chǎn)生的空氣離子化可于極短及準(zhǔn)確的時(shí)間內(nèi)放電，因大量電離子的存在，從而使自然地Corona效應(yīng)減低，產(chǎn)生一預(yù)期上行放電通道，可迅速、安全地將雷電截?fù)艏鞍踩匦狗诺酱蟮?。產(chǎn)品特點(diǎn) 免維護(hù)，非電子式，長壽命；無電子系統(tǒng)，不會因浪涌沖擊將其損壞，雷擊后防護(hù)質(zhì)量不改變；不同保半徑供用戶選擇；當(dāng)有閃電時(shí)，才會自我激活，完全主動(dòng)式截?fù)衾纂娤到y(tǒng)；啟動(dòng)提前時(shí)間 60s接地電阻要求 4抗風(fēng)強(qiáng)度 40m/s產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 中央收集桿反射器

18、觸發(fā)裝置激發(fā)器激發(fā)器固定板激發(fā)器與反射器和中央收集桿是絕緣的； 反射器和中央收集桿與大地具有良好的電氣連接； 激發(fā)器底座由合成樹脂做成，適用于任何腐蝕條件。接閃針保護(hù)范圍ESE(PDA)針尖高于被保護(hù)物2m、3m、4m、5m、6m、7m、10m和20m時(shí)，其保護(hù)范圍與針的提前放電時(shí)間t、針高和建筑物防雷類別有關(guān)： Rx=H(2Hr-H)-Hx(2Hr-Hx) 其中：為水平面(地面)的保護(hù)半徑（m） H為 針類相對于被保護(hù)物展面的高度差（m） D為滾球半徑：第一類防雷建筑物取30m 第二類防雷建筑物取45m 第三類防雷建筑物取60m L為上行接閃高度，L=t×vt提前放電時(shí)間，分別為2

19、5s、 35s、45s、60sV=1m/s（先導(dǎo)速度），即L分別為25、35、45、60m。因此，不同型號-X針在不同高度對被保護(hù)物的保護(hù)半徑不同（2）電源一級防雷器TSPD-A350（2）電源二級防雷器TSPD-B+C80 RM/4（3）非金屬接地模塊YBD-01T(600*150*100) 產(chǎn)品性能及特點(diǎn)1、接觸電阻大大降低 2、接地電阻穩(wěn)定3、減少地電位及反擊 4、使用壽命長 5、施工安裝簡單產(chǎn)品使用方法1、低電阻接地模塊可選有垂直埋置或水平埋置。埋置深度不宜小于0.6米，一般為0.81.0米2、采用多個(gè)模塊埋置時(shí),模塊相距不宜小于4.0米.如條件不允許,或適當(dāng)減小,與此同時(shí)就減小計(jì)算模

20、塊用量時(shí)模塊系數(shù)的取值.3、把模塊包裹上高效防腐降阻劑.4、回填上時(shí)應(yīng)多灌水,分層夯實(shí),回填完畢后再次澆水濕潤.等模塊充分吸濕(72小時(shí))以后測量接地電阻.（4）銅包鋼接地棒YBD-01B 銅包鋼接地棒有組合式和單根式的兩種，組合式接地棒施工更加方便，配有同軸連接管、驅(qū)動(dòng)頭和鉆頭等配件，根據(jù)不同地質(zhì)及使用要求可以通過硅黃銅連接管連接，任意增加鍍銅接地棒的長度。頂端采用驅(qū)動(dòng)頭（連接螺栓）連接，供接地棒打深時(shí)打擊使用。末端采用特制鉆頭（連接螺栓）連接，將接地棒打深。技術(shù)參數(shù)1.鍍銅層厚度0.254mm(符合UL 467接地與搭接設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn))2.抗拉強(qiáng)度60000n/cm23.平直度誤差1mm/m

21、4.銅層可塑性：接地棒（線）彎曲30度時(shí)，折角內(nèi)外緣無裂縫現(xiàn)象5.銅層結(jié)合度：經(jīng)附著力試驗(yàn)，除虎口鉗鉗口咬合處出現(xiàn)剝落銅層，其余部分銅鋼結(jié)合良好，未出現(xiàn)剝離現(xiàn)象?？梢园匆蟮拈L度連接接地棒，接地棒可以深入地下30m，而不受任何可能增加土壤電阻率及接地電阻的氣候條件（如干旱和霜）的影響（5）高效降阻劑YBD-Z10 降電阻原理 本降電阻劑由多種成份組成，其中含有電解質(zhì)、石墨、固化劑、潤滑劑、高效防腐劑及填充材料等。它呈黑色粉末狀，是一種良好的導(dǎo)電體。將它施于接地體和土壤之間，一方面能與金屬接地體緊密結(jié)合，形成足夠大的電流流通面；另一方面又能向周圍土壤滲透，有效降低周圍土壤電阻率，在接地體周圍形成

22、了一個(gè)變化平緩的低電阻區(qū)域，從而達(dá)到降低接地電阻值的目的。產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn) 降阻效果明顯，能減少施工工作量，可少打接地體，尤其可用水平接地體代替難于施工的垂直接地體（在山區(qū)及巖石地區(qū)等）。施工方便，可解決施工場地受局限的困難，可大量節(jié)省金屬材料，具有長效性與穩(wěn)定性，防腐性能好。具有良好的吸水性和保水性，不易隨水土流失，較少受氣候的影響。綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好等。降阻劑的使用方法1、先按接地工程設(shè)計(jì)要求，參照以下施工圖的方法，挖好水平接地溝或垂直接地孔：2、焊接、支撐好金屬接地體，金屬接地體焊接牢固，表面干凈無銹跡；接地裝置的焊接長度：對扁鋼為寬邊的2倍；對圓鋼為其直徑的10倍。3、降阻劑與水按1：（0.51）比例在容器內(nèi)攪拌均勻成漿體狀，否則影響降阻效果和防腐蝕效果；4、將攪拌均勻的降阻劑敷于接地溝或孔內(nèi)，將金屬接地體包裹均勻，612小時(shí)后封土夯實(shí)。在敷設(shè)過程中，不得將泥沙等雜物接觸金屬接地體或混入