防雷技術(shù)
第一章 概 述
1-1直擊雷
在雷雨季節(jié)，雷暴活動(dòng)頻繁的區(qū)域內(nèi)，雷云直接通過人體，建筑物或設(shè)備等產(chǎn)生對(duì)地放電。這是各種雷電危害中最嚴(yán)重的。
1-2 感應(yīng)雷擊
從雷云密布到發(fā)生閃電放電的整個(gè)過程中，雷電活動(dòng)十分頻繁，主要表現(xiàn)為A、靜電感應(yīng)：在雷云來臨時(shí)，雷云低部分布著大量的負(fù)電荷，由這些負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)。B、電磁感應(yīng)：閃電電場(chǎng)在閃電通道周圍的空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，這種隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)在附近的各類金屬導(dǎo)體上激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。
1-3電磁脈沖輻射
閃電放電時(shí)，其電流是隨時(shí)間而非均勻變化的。閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對(duì)瞬態(tài)電磁脈沖極其敏感的現(xiàn)代電子設(shè)備，也造成設(shè)備故障或損壞設(shè)備。
1-4地電位反擊
在雷暴活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)雷電閃擊到建筑物的接閃裝置上時(shí)，盡管接閃裝置的接地系統(tǒng)十分良好，其接地電阻也很小，但由于雷電流幅值大，波頭陡度高，雷電流流過時(shí)也會(huì)使接地引下線和接地裝置的電位驟升到上百千伏。如果建筑物的接地引下線與各種金屬導(dǎo)線、管道或用電設(shè)備的工作地線間的絕緣距離未達(dá)到安全要求，則可能造成接地引下線與各種金屬導(dǎo)線、管道或用電設(shè)備的工作地線之間放電，從而使這些金屬導(dǎo)線、管道或用電設(shè)備的工作地線上引入反擊電流，造成人身和設(shè)備雷擊事故。
第二章 雷電防護(hù)原理
① 直擊雷
直接雷擊的防護(hù)應(yīng)采用避雷針或避雷帶。按照滾球法計(jì)算被保護(hù)物應(yīng)在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)，接地沖擊電阻不大于10Ω。避雷裝置包括：接閃器、引下線和接地裝置。
② 感應(yīng)雷
感應(yīng)雷擊防護(hù)應(yīng)主要從線路防護(hù)考慮。機(jī)房電源進(jìn)線處應(yīng)加裝電源避雷器，機(jī)房信號(hào)進(jìn)線處應(yīng)加裝信號(hào)避雷器。計(jì)算機(jī)場(chǎng)地的安全保護(hù)接地應(yīng)不大于4Ω，交流工作接地應(yīng)不大于4Ω。直流工作接地如果設(shè)備有特殊要求，按設(shè)備的特殊要求接地，無特殊要求則參照交流工作接地的要求，應(yīng)不大于4Ω。
機(jī)房用電是由配電房集中供電實(shí)現(xiàn)的，既：由總配電房?jī)?nèi)配電柜分動(dòng)力、空調(diào)、照明等多條供電線路分別供至樓內(nèi)用電系統(tǒng)。因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)及語音、安全防范等系統(tǒng)設(shè)備供電線路防感應(yīng)雷保護(hù)也要整體考慮。
第三章 防雷措施
由于雷電的危害巨大，人類一直以來都在研究對(duì)雷電的防護(hù)措施，目前對(duì)雷電進(jìn)行防護(hù)的措施主要包括以下幾種方法。
3-1：外部防雷
偉信防雷根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000年版）規(guī)范的要求，必須對(duì)弱電系統(tǒng)所在建筑物做外部防雷措施。在設(shè)計(jì)建筑物外部防雷時(shí)，對(duì)其建筑物設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到樓頂上須設(shè)避雷帶及避雷針，另外，建筑物應(yīng)采用暗敷設(shè)引下線(可以利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)的主筋做引下線)，其間距不大于25米。
另外對(duì)中心機(jī)房應(yīng)金屬均壓環(huán)，并將其與房?jī)?nèi)金屬導(dǎo)電外殼等做等電位連接。
外部防雷接地裝置建議采用獨(dú)立接地裝置，并盡可能與大樓建筑接地在地面下用熱鍍鋅扁鋼進(jìn)行焊接，每?jī)纱苯ㄖg，不少于兩處焊接位置。
3-2：內(nèi)部防雷
3-2-1等電位連接：把各種金屬物用粗的導(dǎo)線焊接起來，或把它們直接焊接起來，以保證等電位。也包括物體與結(jié)構(gòu)件之間或者同一物體的各部分金屬外套之間做到電性的連接。
3-2-2傳導(dǎo)：傳導(dǎo)的作用是把閃電的巨大能量引導(dǎo)到大地下耗散掉。不是它對(duì)保護(hù)的對(duì)象產(chǎn)生破壞作用。
3-2-3分流：分流的做法是將凡是從室外進(jìn)來的導(dǎo)體（包括電力電源線、電話線、信號(hào)線或者這類電線的金屬外殼等）都要并聯(lián)一種避雷器至接地線。不僅是在入戶處，在每個(gè)需要做防雷保護(hù)的儀器設(shè)備的入機(jī)殼處都要安裝。它的作用是把沿導(dǎo)線傳入的過電壓波在避雷器處經(jīng)避雷器分流入地，也就是類似于把雷電流的所有入侵通道堵截了，而且不至一級(jí)堵截。
3-2-4接地：接地是閃電能量的瀉放入地，雖然接地措施在整個(gè)防雷措施中是配角，但是如果沒有很好的接地措施，所有的措施包括等電位連接、傳導(dǎo)、分流這三個(gè)防雷措施都不可能達(dá)到預(yù)期的效果。因此接地也是整個(gè)防雷措施的基礎(chǔ)，接地的妥當(dāng)與否，成為歷來防雷技術(shù)上特別受重視的項(xiàng)目，它又是最費(fèi)工、費(fèi)錢、費(fèi)力的防雷措施，是防雷工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
3-2-5屏蔽：屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包裹起來，形成一個(gè)近似于法拉第籠式的保護(hù)裝置。從物理意義上來講，就是把閃電的脈沖電磁場(chǎng)從空間入侵的通道阻隔起來。各種屏蔽措施也同樣要接地。
第四章 設(shè)計(jì)依據(jù)
依據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)與部委頒發(fā)的設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，大樓和大樓內(nèi)之計(jì)算機(jī)房、程控機(jī)機(jī)房等設(shè)備都必須有完整完善之防浪涌保護(hù)措施，保證該系統(tǒng)能正常運(yùn)作。這包括電源供電系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)，電腦網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信設(shè)備等裝置，均應(yīng)有SPD防護(hù)裝置保護(hù)。設(shè)計(jì)依據(jù)包括有：
（1）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》 （2000版） GB50057-94
（2）《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50174-93
（3）《雷電電磁脈沖的防護(hù)》 IEC 6I312
（4）《過電壓保護(hù)器》 IEC 61643
（5）《SPD 通訊網(wǎng)絡(luò)防雷器》 IEC 61644
（6）《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50054-95
（7） 《工業(yè)與民用電力裝置的過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ 64-83
（8）《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB 50169-92
（9）《建筑物防雷》 IEC 61024
（10）《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB/T50311-2000
（11）《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》 GB50343-2004
第五章 防雷方案設(shè)計(jì)
5．1電源系統(tǒng)防雷措施
陜西偉信防雷根據(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(duì)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(jí)防雷可能會(huì)帶來因雷電流過大，而導(dǎo)致的泄流后殘壓過高而破壞設(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(jí)保護(hù)，可防范從直擊雷到工業(yè)浪涌的各級(jí)過電壓的侵襲。
根據(jù)國(guó)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。
5-2計(jì)算機(jī)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)雷電防護(hù)包括廣域網(wǎng)雷電防護(hù)、局域網(wǎng)雷電防護(hù)、無線通信系統(tǒng)雷電防護(hù)、光纜通信雷電防護(hù)和機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)備之間的串口雷電防護(hù)等。
廣域網(wǎng)遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)通信，在進(jìn)入機(jī)房設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器或其它設(shè)備）前端應(yīng)安裝具備二級(jí)保護(hù)的防雷保護(hù)器，第一級(jí)一般為惰性氣體火花間隙放電器，通過RLC解偶后，進(jìn)入第二級(jí)半導(dǎo)體過電壓保護(hù)器。需要防護(hù)線與線之間、線與大地之間的雷電入侵，保護(hù)器的損耗指標(biāo)應(yīng)該適應(yīng)計(jì)算機(jī)設(shè)備的IEEE標(biāo)準(zhǔn)通信的有關(guān)要求。
數(shù)據(jù)傳輸線路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保護(hù)器必須能夠抵御和吸收（8/20uS感應(yīng)雷擊）5KA雷電流，須具備線路與大地之間及線與線之間的雷電保護(hù)。進(jìn)行PSDN等防雷設(shè)計(jì)，必須在使用前詳細(xì)了解電涌保護(hù)器件及設(shè)備的工作要求。例如：PSDN調(diào)制解調(diào)器有帶鈴壓和不帶鈴壓二類，帶鈴壓調(diào)制解調(diào)器工作電壓為48v至54v，鈴壓為175v至180v，電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓應(yīng)大于180v；不帶鈴壓的調(diào)制解調(diào)器工作電壓為48v至54v，電涌保護(hù)器的保護(hù)電壓應(yīng)不小于54v。如果兩類電涌保護(hù)器混裝，將對(duì)前者造成通訊信號(hào)短路，對(duì)后者造成防雷工作能力喪失。
局域網(wǎng)雷電防護(hù)的重點(diǎn)是做好局域網(wǎng)網(wǎng)線的屏蔽，同時(shí)加強(qiáng)終端設(shè)備局域網(wǎng)端口的雷電防護(hù)。局域網(wǎng)絡(luò)通常以雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，無屏蔽保護(hù)，布線也往往不盡規(guī)范，除了有可能遭受感應(yīng)雷擊的襲擊外，交流線路的干擾也會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成影響。在局域網(wǎng)絡(luò)的兩端安裝避雷器，可有效地防止各種過電壓對(duì)設(shè)備造成的破壞。局域網(wǎng)的網(wǎng)口應(yīng)該采取雷電防護(hù)措施，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集線器等端口應(yīng)加設(shè)專用電涌保護(hù)器。出戶的局域網(wǎng)線及BNC遠(yuǎn)程局域網(wǎng)也須安裝電涌保護(hù)器。485數(shù)據(jù)線接口、422數(shù)據(jù)線并口、RS232數(shù)據(jù)串口、TTY傳感器數(shù)據(jù)接口等，均應(yīng)安裝匹配的電涌保護(hù)器，匹配原則應(yīng)參照防雷標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算機(jī)通信協(xié)議。
無線通訊經(jīng)常在建筑物上架設(shè)天線，屬于地面特別突出物，是雷電釋放的危險(xiǎn)途徑。饋線進(jìn)入設(shè)備前應(yīng)加裝電涌保護(hù)器。電涌保護(hù)器的插入損耗要求較小，所以一般只能使用間隙放電器件進(jìn)行有效防護(hù)。光纜一般不會(huì)傳導(dǎo)雷電，但光纜金屬護(hù)套和金屬芯線可能引入雷電燒毀設(shè)備，必須在進(jìn)入設(shè)備之前，使芯線和護(hù)套接地，以達(dá)到避雷的目的。
5-3傳輸線路的防雷：
CCTV系統(tǒng)主要是傳輸信號(hào)線和電源線。室外攝像機(jī)的電源可從終端設(shè)備處引入，也可從監(jiān)視點(diǎn)附近的電源引入。控制信號(hào)傳輸線和報(bào)警信號(hào)傳輸線一般選用芯屏蔽軟線，架設(shè)（或敷設(shè)）在前端與終端之間。GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設(shè)時(shí)，可采用直埋敷設(shè)方式，當(dāng)條件不充許時(shí)，可采用通信管道或架空方式。采用通信管道或架空方式時(shí)，應(yīng)注意傳輸線纜與其它線路其它線路共溝的最小間距和與其它線路共桿架設(shè)的最小垂直間距。比如與220V交流配電線的最小間距為0.5米，與通訊電纜的最小間距為0.1米，與1～10KV電力線的最小垂直間距為2.5米，與1KV以下電力線的最小垂直間距為1.5米，與廣播線的最小垂直間距為1.0米，與通信線的最小垂直間距為0.6米等等。
直埋敷設(shè)方式防雷效果較好，而架空線比較容易感應(yīng)雷擊。為避免首尾端設(shè)備損壞，在使用架空線傳輸時(shí)，應(yīng)在每一支撐桿上做接地處理，架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應(yīng)接地。中間放大器輸入端的信號(hào)源和電源均應(yīng)分別接入合適的避雷器。傳輸線埋地敷設(shè)也并不能完全阻止雷擊設(shè)備的發(fā)生，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示雷擊造成埋地線纜故障大約占總故障的30％左右，即使雷擊比較遠(yuǎn)的地方，也仍然會(huì)有部分雷電流流入電纜。所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設(shè)，保持鋼管的電氣連通。對(duì)防護(hù)電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應(yīng)。如電纜全程穿金屬管有困難時(shí)，可在電纜進(jìn)入終端和前端設(shè)備前穿金屬管埋地引入，但埋地長(zhǎng)度不得小于15米，在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。
5-4、等電位連接與共用接地
5-4-1等電位連接是現(xiàn)代防雷技術(shù)重要的防護(hù)措施之一。將進(jìn)入中心大樓的各類管線的屏蔽層、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)備前再進(jìn)行二次等電位連接后接地。將各種進(jìn)入大樓的電纜的外層和其它管線外層在進(jìn)入大樓前進(jìn)行等電位連接后接地。
5-4-2將分開的外導(dǎo)電裝置用等電位連接導(dǎo)體連接后接地，以減少系統(tǒng)設(shè)備所在的建筑物金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊產(chǎn)生的電位差。利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物內(nèi)所有金屬構(gòu)件的多重連接建立一個(gè)三維的連接網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)等電位連接的最佳選擇。為方便等電位連接施工，應(yīng)在一些合適的地方預(yù)埋等電位連接預(yù)留件。
進(jìn)入系統(tǒng)所在建筑物的各類水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道的金屬外層在進(jìn)入建筑物處應(yīng)做等電位連接，燃?xì)夤艿廊霊艉髴?yīng)在法蘭盤連接處插入一塊絕緣板，并在絕緣板兩端用開關(guān)型SPD連接后戶內(nèi)金屬管道要參加等電位連接，并與建筑物組合在一起的大尺寸金屬件連接在一起，按GB50054的要求做總等電位連接之后，接向總等電位連接帶，并可靠連通接地。
5-4-3在建筑物入口處，即LPZOB與LPZ1區(qū)交界處進(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，連接主體應(yīng)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、金屬屏蔽線纜外層、管道、屏蔽槽、電涌保護(hù)器SPD的接地等均應(yīng)以最短的距離就近與這個(gè)等電位連接帶直接連接。連接基本方法應(yīng)采用網(wǎng)型（M）結(jié)構(gòu)或星型（S）結(jié)構(gòu)。網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的環(huán)行等電位連接帶應(yīng)每隔5m經(jīng)建筑物墻內(nèi)鋼筋、金屬立面與接地系統(tǒng)連接。當(dāng)采用S型等電位連接網(wǎng)格時(shí)，系統(tǒng)的所有金屬組件除在接地基準(zhǔn)點(diǎn)，即ERP處連接外，均應(yīng)與共同接地系統(tǒng)的各組件有足夠的絕緣（大于10KV，1.2/50μs）。
5-4-4宜利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)作為共同接地系統(tǒng)。如建筑物沒有基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)，宜在建筑物四周埋設(shè)人工垂直接地體和水平環(huán)型接地體。接地體的接地電阻不宜大于４Ω。原則上應(yīng)在各雷電防護(hù)區(qū)界面處做等電位連接，但由于工藝要求或其它原因，被保護(hù)設(shè)備的安裝位置不會(huì)正好設(shè)在界面處而是設(shè)在其附近，在這種情況下，當(dāng)線路能承受可能發(fā)生的電涌電壓時(shí)，電涌保護(hù)器安裝在被保護(hù)設(shè)備處，而線路的金屬保護(hù)層工屏蔽層宜首先在界面處做一次等電位連接接地。
5-4-5埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用銅包鋼接地極。其直徑不應(yīng)小于10mm扁鋼截面不應(yīng)小于100mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm；人工垂直接地體的長(zhǎng)度宜為2.5m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離為5m，當(dāng)受條件限限制時(shí)可適當(dāng)減小。人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5m，在凍土區(qū)人工接地體應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下。接地體應(yīng)遠(yuǎn)離由于磚窯、煙道等高溫影響土壤電阻率升高的地
第六章 具體實(shí)施方法
1 現(xiàn)場(chǎng)勘察
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察該廠區(qū)位于河床地帶。計(jì)算機(jī)現(xiàn)有基礎(chǔ)坑為5M*5M*2.6M。要求計(jì)算機(jī)接地電阻小于2Ω。
1實(shí)施方法
根據(jù)客戶要求本公司只做計(jì)算機(jī)接地電阻故方案如下：
鑒于現(xiàn)場(chǎng)土壤為沙石地宜采用換土法。制作接地體時(shí)在現(xiàn)有深度上在深挖1.5米左右。然后鋪設(shè)1米左右黃土，再開始制作接地體。接地體制作好后上面覆蓋0.5米左右黃土這樣能夠保障接地體與土壤有良好接觸。接地體宜采用垂直接地極、水平接地體和降阻劑配合使用。埋在土壤中的接地裝置，其連接應(yīng)采用焊接，并在焊接處作防腐處理。垂直接地體宜直接打入地網(wǎng)溝內(nèi)，其間距不宜小于其長(zhǎng)度的2 倍并均勻布置。垂直接地體坑內(nèi)、水平接地體溝內(nèi)宜用低電阻率土壤回填并分層夯實(shí)。鋼質(zhì)接地裝置應(yīng)采用焊接連接。其搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合下列規(guī)定：
①扁鋼與扁鋼搭接為扁鋼寬度的2 倍，不少于三面施焊；
②圓鋼與圓鋼的搭接為圓鋼直徑的6 倍，雙面施焊；
③圓鋼與扁鋼搭接為圓鋼直徑的6 倍，雙面施焊；
④ 扁鋼和圓鋼與鋼管、角鋼、互相焊接時(shí)，除應(yīng)在接觸部位兩側(cè)施焊外，還應(yīng)增加圓鋼搭接件；
⑤焊接部位應(yīng)作防腐處理。
接地裝置連接應(yīng)可靠，連接處不應(yīng)松動(dòng)、脫焊、接觸不良。
接地裝置施工完工后，測(cè)試接地電阻值必須符合設(shè)計(jì)要求，隱蔽工程部分應(yīng)有檢查驗(yàn)收合格記錄。
