防雷工程設計方案

1、目錄一、前言二、現代防雷基本知識三、現場分析四、設計依據五、防雷設計思路六、防雷設計方案七、產品的安裝及說明八、結束語九、工程預算 學校綜合防雷工程設計方案 一、前言 雷擊已成為大自然的嚴重自然災害之一，學校是教書育人，學生聚集的地方，防雷設施尤其重要。近幾年來，隨著教育事業(yè)的快速發(fā)展，學校高層建筑物不斷增多，電化教育、遠程教育等信息技術應用日益普及，雷電隱患也隨之增加。2007年5月23日，重慶市開縣興業(yè)小學遭受雷擊，造成7名學生死亡、39人受傷的重大雷擊事故,由此可見，學校做好防雷設施的預防是多么的重要。 為了保證電子設備的正常運行和人員的安全，必須設計完整有效的防雷方案。二、現代防雷基本

2、知識 根據不同的破壞機理，雷這種特殊的自然放電現象表現為兩種形式：直擊雷和感應雷。 直擊雷是指帶電云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現象。其破壞原理主要是機械破壞作用，體現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，以至出現局部高電壓；或者由于直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物產生電磁感應發(fā)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現象，叫做“二次雷”或稱“感應雷”，其破壞機理主要是電子設備的過壓擊穿，造成設備故障或損壞，嚴重者造成設備整機報廢。 “直擊雷”

3、是在短時間內以脈沖的形式通過強大的電流，它的峰值有幾十KA乃至幾百KA，峰值時間很短，以us計的；“感應雷”沒有直擊雷那么猛烈，但它發(fā)生的機率遠比直擊雷高得多。因為直擊雷只發(fā)生在雷云對地閃擊時才會對地面造成災害，而感應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)生并造成災害。此外，直擊雷一次只能襲擊一兩個小范圍的目標，而一次雷擊可以在比較大范圍內多個小局部同時發(fā)生感應雷過電壓現象，并且這種感應高電壓可以通過電力線、網絡線等金屬導線傳輸到很遠，致使雷害范圍擴大。特別是隨著大規(guī)模集成電路的應用，防雷已由以前的防直擊雷為主發(fā)展到今天的綜合防雷。直擊雷的防護一般采用樓頂安裝避雷帶、避雷針等，

4、配合引下線、地網以保護建（構）筑物及建（構）筑物內人員的安全；感應雷的防護主要采用線路上安裝雷擊過電壓保護器，即防雷器，配以線路屏蔽接地、等電位接地處理等綜合運用，以保護設備的安全。因此，只是防直擊雷或只防感應雷都是不全面的，而應進行綜合防雷。三、現場分析 該學校的建筑物主要有一號樓、二號樓、科技樓、體育館、食堂、二棟學生宿舍樓組成，其中一號樓是機房所在地，機房內有在較多電子設備，需要做為一個重點防感應雷保護。另外在場外還有監(jiān)控系統(tǒng)的前端設備也在重點防感應雷保護之內，七棟建筑物不但需要安裝完善的直擊雷防護設施，還要做好接地、等電位連接和防感應雷保護措施，從而形成一個完善的綜合防雷系統(tǒng)。四、設計

5、依據 1、GB5005794建筑防雷設計規(guī)范 2、GB5017493電子計算機房設計規(guī)范 3、JGJT1692民用建筑電氣設計規(guī)范 4、GB9361-88 計算機場站安全要求 5、GB7450-87 電子設備雷擊保護導則 6、GB2887-89 計算站場地技術文件 7、GB9361-88 計算站場站安全要求 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 11、XQ3-2000 氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范五、防雷設計思路 由于學校供電、信號系統(tǒng)防護點多、面廣，因此，為了保護建筑物和

6、建筑物內各向電子網絡設備不受雷電損害或使雷擊損害降低到最低程度，應從整體防雷的角度來進行防雷方案的設計?，F在都采取綜合防雷，綜合防雷設計方案應至少包括5個方面：直擊雷的防護、感應雷的防護、屏蔽、等電位聯(lián)結、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的。 （一）、直擊雷的防護 如果無直擊雷防護，按IEC1312的估算幾乎所有雷電流都流經進出建筑物的導體型線路（如電源線、信號線等）侵入設備，這樣的損害就非常之嚴重，因此做好直接雷擊防護是做感應雷擊防護的前提；直擊雷防護按照國標GB50057建筑物防雷設計規(guī)范設計和施工，主要使用避雷針、避雷網、避雷線、避雷帶及良好的接地系統(tǒng)，其目的是

7、保護建筑外部不受雷擊的破壞，給建筑物內的人或設備提供一個相對安全的環(huán)境。 （二）、感應雷的防護 1、主供電源系統(tǒng)的防護統(tǒng)計數據資料表明，微電子網絡系統(tǒng)80%以上的雷害事故都是因為與系統(tǒng)相連的電源線路上感應的雷電沖擊過電壓造成的。因此，做好電源線的防護是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。 2、信號系統(tǒng)的防護 盡管在電源外接引入線路上安裝了防雷保護裝置，由于雷擊發(fā)生時，在各種信號線路（如雙絞線）感應到的過電壓，仍然會影響電子設備的正常運行，甚至徹底破壞電子設備系統(tǒng)。雷擊時產生巨大的瞬變磁場，在1公里范圍內的金屬線路，如網絡金屬連線等都會感應到極強的感應雷擊；另外，當電源線或信號線路傳輸過來雷擊電壓時，或建

8、筑物的地線系統(tǒng)在瀉放雷擊時，所產生強大的瞬變電流，對于信號傳輸線路來說，所感應的過電壓已經足以一次性破壞電子設備。即使不是特別高的過電壓，不能夠一次性破壞設備，但是每一次的過電壓沖擊都加速了設備的老化，影響數據的傳輸和存儲，甚至死機，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 國家標準<建筑物防雷設計規(guī)范>GB6005794(局部修訂條文)明確規(guī)定，各防雷區(qū)交接處，必須進行等電位聯(lián)結；尤其建筑物內的計算機房等弱電機房，遭受直擊智的可能性比較小，所以在此處除采取電涌保護器進行感應雷防護外，還應采用等電位聯(lián)結方式來進行防雷保護。

9、不僅要將進出機房線路的金屬屏蔽管、金屬橋架、配電盤的外殼、進入室內的水管、采暖瞥、機房的金屬屏蔽膳、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)上，同時還應將電氣保護的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，同時雷電也會產生強烈的電磁干擾，而屏蔽是抗電磁干擾最有效的方法。要將弱電機房內的金屬門窗與吊頂內的龍骨進行多次連接，如有必要，可在機房內單獨作屏蔽網，采用金屬管與等電位聯(lián)結，與屏蔽措施相配合，所有的信息設備均應與建筑物墻壁保持1m遠的距離，可有效地屏蔽電磁干擾。靜電也是產生浪涌的原

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高達21 0KV，可以產生對弱電系統(tǒng)的危害。因此防靜電也是弱電機房的重要任務之一。比較常用的方法是在機房內鋪設防靜電地板，此外，機房內裝修材料也必須是防靜電的，內墻和頂棚表面應使用防靜電防火墻板或噴涂導靜電環(huán)氧涂料，送風管道和送風口應使用導電三聚氰氨材料，避免空氣流動時產生靜電積聚。 （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，合格的地網是有效防雷的關鍵。建筑物的聯(lián)合地網通常由建筑物基礎（含地樁）、環(huán)形接地（體）裝置、工作（電力變壓器）地網等組成。對于敏感的數據通訊設備的防雷，接地系統(tǒng)的良好與否，直接關系到防雷的

11、效果和質量。如果地網不合要求，應改善地網條件，適當擴大地網面積和改善地網結構，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間，以達到防雷要求。六、防雷設計方案 （一）、直擊雷的防護 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）筑物應做避雷帶或安裝避雷針，避雷針保護范圍應符合相關標準，有效保護建（構）筑物；避雷帶應平整、順直、牢固，無倒狀、斷裂；旗桿應做好接地；接地引下線應牢固、平整，且遠離出入口，在距地以上1.8米以下設立絕緣保護層。 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。如果大樓的面積過大，則需要在樓面布設避網，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敷設在金屬管道內，這些金屬管道從一端到另一端應全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應連到這些連接帶上。 將進入大樓的各類金屬管線的屏蔽層、機架等在進入大樓前進行等電位連接后接地，在進入設備房前再進行二次等電位連接后接地。 在建筑物入口處，即LPZ0B與LPZ1區(qū)交界進行總等電位連接后接地，在后續(xù)的雷電防護區(qū)交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接，連接主體包含系統(tǒng)設備本身（含外露可導電部分）、PE線、機柜、機架、電氣和電子設備的外殼、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等電位連接帶直接連接。 架空電力線由于終端桿引下后應更換為屏蔽電纜，進入大樓前應水平直埋50m以上，埋深于地面下0.6m以上，屏蔽層兩端接地，非屏蔽電纜應穿鍍鋅鐵管并水平直埋50m以上，鐵管接地。 在計算機機房、監(jiān)控機房、消防機房、程控交換機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。機房內的安全保護接地，信號工作地，屏蔽接地，防靜電接地和防雷器接地等均應連接到局部等電位接地端子板上。機房內金屬設備、機柜外殼等均連接到等電位銅排上做保護接地，保護接地線用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型等電位連接網絡。 各級防雷器（SPD）連接導線應平直，其長度不宜超0.5米。帶有接線端子的電源線路應采用壓接；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備免遭雷擊災害；等電位連接的目的，在于減小需要防雷的空間內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）設計： 根據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。地網的一般要求，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，可以達到優(yōu)化設計的目的。如下為常規(guī)地網的設計示例： 普通人工地網布置平面圖 普通地網施工大樣圖 （2）具體實施方法： 根據學校實際情況，在建筑物大樓四周離外墻3米遠處設置閉合人工地網，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合的方式。1 地網由垂直接地體（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）構成，如果土質條件差，比如土壤電阻率大于300m的情況下，應該增加長效降阻劑，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，一定要預留接地端，作為系統(tǒng)接地點及測試點使用。3 接地體（地網）埋設位置應盡量在距建筑物3m以外，當接地體裝置埋設在距建筑物出入口或人行道小于3m時，應采用在接地裝置上面敷設5090mm厚度瀝青層，

17、其寬度應超過接地裝置（地網）2m，當接地遇有白灰焦渣層而無法避開時，應換土或用水泥砂漿進行保護。 （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 用導線將E、P和C分別接于儀表上相應的端紐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，可用零位調整器將其調整指于中心線。4 將“倍率標度”置于最大倍數，慢慢轉動發(fā)電機的手柄，同時旋動“測量標度盤”，使零指示器和指針指于中心線。當零指示器指針接近平衡時，加快發(fā)電機手柄的轉速，使

18、其達到每分鐘120轉以上。調整“測量標度盤”，使指針指于中心線上。 圖5 接地電阻測量接線圖5 如果“測量標度盤”的讀數小于1，應將“倍率標度”置于較小的倍數，再重新調整“倍率標度盤”，以得到正確的讀數。 當指針完全平衡在中心線上以后，用“測量標度盤”的讀數乘以倍率標度，即為所測的接地電阻阻值 2、注意事項： 使用接地測量儀（接地搖表）時，應注意以下幾個問題：1 當“零指示器”的靈敏度過高時，可將電位探測針插入土壤中淺一些；若其靈敏度不夠時，可沿電位探測針和電流探測針注水使之濕潤。2 測量時接地線路要與被保護的設備斷開，以便得到準確的測量數據。3 當接地極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，其測量的誤差可以不計；但EC的距離小于20m時，則應將電位探測針P正確地插于EC直線中間。4 當實測接地電阻達不到要求時，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，可根據實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）、設備的進線端； 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，以防止短路電流導致系統(tǒng)故障（防雷箱中裝有空氣開關），直流的除外。 （2）信號防雷器的安裝要求 1、安裝于設備與信號線的連接端口，盡量靠近設備； 2、與數據線串聯(lián)； 3、確認與數據進線方向一致； 4、接地線采用2.5 mm2的標準黃綠雙色地線；