2023年整体防雷方案设计及接地系统方案.6.3.doc

外部防雷及电源信号防雷 设 计 方 案 河南扬博防雷科技 ：0371-60917100 雷电防护的根本理论 1、 雷击侵入设备的途径 2、 雷击防护的根本原理 雷击防护：就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括两个方面：直接雷击的防护和感应雷击的防护。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。一般我们将其分为外部避雷和内部避雷两局部。由避雷针〔或避雷带、避雷网〕、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统那么是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的，为了实现内部避雷，需对建筑物进出各保护区的电缆、金属管道等安装过电压保护器进行保护并良好接地。 A、多级分级〔类〕保护原那么：即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过城市危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。 B、外部无源保护：在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针〔网、线、带〕和接地装置〔接地线、地极〕。 保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针〔线〕顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的开展方向，引导雷电向避雷针〔线〕放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。然而，以往一般认为用避雷针架空得越高越好〔一般只按45度角考虑〕，且使用被动放电式避雷针，其反响速度差，保护的范围小以及导通量小。根据现代化开展的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从30度、45度、60度等不同角度考虑，安装，以做到对各种雷击的防护，增大保护范围以及增加导通量。建筑物的所有外露金属构件〔管道〕，都应与防雷网〔带，线〕良好连接。   接地处理 在建筑物或计算机机房的建设中，一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。一般整个建筑物的接地系统有：建筑物地网〔与法拉第网相接〕、电源地〔要求地阻小于10欧〕、逻辑地〔也称信号地〕、防雷地等，有的〔如IBM〕公司要求另设专用独立地，要求地阻小于4欧〔根据实际情况可能也会要求小于1欧〕。然而，各地必须独立时，如果相互之间距离达不到标准要求的话，那么容易出现地电位还击事故，因此，各接地系统之间的距离达不到标准的要求时，应尽可能连接在一起，如实际情况不允许直接连接的，可通过地电位均衡器实现等到电位连接。为确保系统正常工作，应每年定期用精密地阻仪，检测地阻值。接地装置由接地极及一些附件、辅助材料组成。接地装置的选材和施工主要决定于土质结构，即土壤的地阻率ρ。不同层土质结构不同，因而地阻率ρ不同，为增加接地装置使用效率，应使用长效降阻剂。 3、雷电的选择性 A、易遭雷击的地点： 1、土壤电阻率较小的地方，如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方； 2、山坡与稻田接壤处； 3、具有不同电阻率土壤的交界地段。 B、易遭受雷击的建〔构〕筑物： 1、高耸突出的建筑物，如水塔、电视塔、高楼等； 2、排出导电尘埃、废气热气柱的厂房、管道等； 3、内部有大量金属设备的厂房； 4、地下水位高或有金属矿床等地区的建〔构〕筑物； 5、孤立、突出在旷野的建〔构〕筑物。 三、设计依据及相关标准： GB 50057 建筑物防雷设计标准〔2023版〕 GB 50343—2023 建筑物电子信息系统防雷技术标准 GB 50054-95 低压配电设计标准 GB 50174-93 电子计算机机房设计标准 GB 50169-92 电气装置安装工程接地装置施工及验收标准 IEC 61024 建筑物防雷 IEC 61312 雷电电磁脉冲的防护 GB/T50311-2023 建筑与建筑群综合布线系统工程设计标准 D 562 建筑物、构筑物防雷设施安装 YD 5078 通讯工程电源系统防雷技术标准 YD/T5098 通信局〔站〕雷电过电压保护工程设计标准 YD/T1235.1-2023通信局〔站〕低压配电系统用电涌保护器技术要求 四、防雷方案设计内容 1、现场情况与设计内容 晋城市属暖温带半湿润大陆性季风气候区，受大陆性季风影响，四季清楚，一般为：春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒冷枯燥。晋城位于山西西南方向，雷暴日为32天，属于多雷区，“长日照地区〞，年日照时数在2393~2630小时之间，平均为2563小时。年平均气温10.2-12摄氏度，麦收期平均气温为19～23℃，极端最高气温34.8℃。地面极端最高温度最高时达62.8℃。气温总的分布趋势是由南向北递减；盆地由平地向山区递减。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56.4%，年最大降水量为1010.4毫米。年降水日数为90-98天。最正确旅游季节为4-10月。气候温和与河南新乡接近，早午晚温差变化稍有缩小。降水量的区域分布总趋势是由西北向东南递增，山区多于平川、丘陵；南部和东南部山区大于北中部地区。全市可分为：温寒作物区，温凉作物区，温和作物区，温暖作物区。全市多年无霜期为197天,最多为226天,最少为138天。现场没有高大建筑物防护且没有在其他建筑物保护范围之内，应进行直击雷防护，依据现场情况长、宽、高经过滚球半径法计算，安装独立避雷针进行保护，接地电阻小于4欧姆，接地材料采用YBD-01T长效型非金属接地模块与YBD物理降阻剂结合使用，深度大于1米！ 二、防雷方案设计 1） 电源局部：总电源配电柜安装开关型〔10/350us〕防雷器：TSPD-A350/4三项防雷设备，分配电柜及UPS前端安装TSPD-B+C80RM防雷设备,机柜上安装TKA-GZ/PDU1608 2） 信号局部：TKS网络信号、网络交换机，监控设备和 机等添加对应防雷设备。 3） 外部防雷：采用YBT-03Z提前放电避雷针，滚球半径法计算安装高度，避雷针引下线两根，接地电阻小于标准要求。 三、防雷设备具体安装 　根据IEC1312防雷及过电压标准中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来因雷电流过大，而导致的泄流后残压过高而破坏设备，或者因保护能力缺乏引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。 根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属供电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避雷器。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过电压、过电流引至大地泄放，以确保后接设备的安全。 根据GB 50054-95低压配电设计标准和GB 50174-93电子计算机机房设计标准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避雷器。必须做到在电源的进入瑞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。 1、具体措施方法 在总配电柜低压输出端并联安装一套TSPD-A350电源一级防雷器 ，用于动力机房配电设备的电源第一级的防雷保护。腾辉智能开关型SPD电源浪涌保护器 ,产品性能优越，密封性好、外观美观、安装接线方便，具有防尘、防腐蚀、阻燃等功能。用于交流三相380V低压配电系统中，能防止雷击、工业噪声或其它原因产生的感应过电压、过电流现象和其它瞬间浪涌电压对系统或设备造成永久性损坏或瞬间中断等危害。 加强型并联模块式电源浪涌保护器〔SPD〕属于三相并联型SPD，浪涌保护器前内置空气开关 。 用并联瞬态浪涌释放方式，当供电线路遭受过电压、过电流时将雷电能量或其它干扰过电压、过电流有效抑制，使各线路间的电位差根本保持不变，雷击后自动恢复，确保电气设备安全运行。所有接线用16mm 2 股铜线连接，地线用25mm 2 多股铜线连接。 2、电源二级防雷： 设计依据、根据GB 50054-95低压配电设计标准和GB 50174-93电子计算机机房设计标准有关低压防雷的有关规定，机房UPS分配电柜的电源防雷器，对通过电源初级防雷器的雷电能量进一步泄放，可将几千伏的过电压进一步限制到1点几千伏，雷电多发地带需要具有40KA的通流容量，防雷器可并联安装在分配电柜处。 具体措施： 分配电箱处安装壹套TSPD-B+C80RM 用于电路设备的电源二级防雷保护。 3、 外部防护： 采用提前放电避雷针经过GB50054-2023建筑物防雷标准，滚球法计算安装高度，采用60us提前放电避雷针。 四、防雷接地系统 接地是防雷的重要组成局部，是防雷装置的根底，是使雷电流更好的泻入大地，根据实际情况，需重新做一个综合接地体。为保证机房系统的接地阻值，还应尽量减小上引线的电阻值。此次设计上引线选用载面积为25平的铜芯地线电缆。接地体的具体位置和上引线的具体路由，在施工时以尽可能的情况下，减少上引线的长度。通过增大导线载面和减小导线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值。 此次设计接地选用铜包钢接地棒，采用先进机械连续向下冲击，机房接地采用以上方法进行施工，如一处点达不到接地阻值要求那么另加一处如上方式与第一处接点联合使用，并做好防腐处理。引线采用25平方铜芯地线，将室内所有设备接地与外面接地装置相连接，连接点处采用等电位连接箱。接地体的具体位置和上引线的具体路由，在施工时以尽可能的情况下，减少上引线的长度。通过增大导线载面和减小导线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值，到达国家网络信号接地要求4欧姆以下。 垂直接地体可采用非金属接地体、铜包钢、铜材、热镀锌钢材〔钢管、圆钢、角钢、扁钢〕或其它新型接地材料，水平接地体一般采用热镀锌扁钢。 a、采用热镀锌钢管时，钢管壁厚不小于3.5m; b、采用热镀锌角钢管，角钢不小于50mmx50mmx5mm; c、采用热镀锌扁钢时，扁钢不小于40mmx4mm; d、采用热镀锌圆钢时，圆钢直径不小于8m; 5)接地电阻难以到达要求时，可采取埋接地体，设置外延接地体，在接地体周围添加经环保部门认可的降阻剂或其他新技术，新材料等措施。 6〕接地体难以避开污水排放和土壤腐蚀性强的地点时，垂直接地体应有要用石墨接地体，水平接地体应选用耐腐蚀性材料，采用热镀锌扁钢时，镀层不宜小于80um. 如果接地电阻达不到要求应做单独接地系统，做到安全牢固。考虑到地网使用的长期性和耐腐蚀性，建议使用镀锌角钢和降组剂配合连制 地网。地网布置依据地形设计为 L型。水平接地体使用40×4mm热镀锌扁钢，垂直接地体采用600mmx150mmx100mm长效物理型非金属接地模块或垂直接地体使用 YBD-01B铜包钢接地棒； 接地电阻难以到达要求时，可采取埋接地体，设置外延接地体，在接地体周围添加经环保部门认可的降阻剂或其他新技术，新材料等措施。 五、防雷系统设备选型 （1） 提前放电避雷针YBZ-