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      安防監控系統防雷設計方案2

      www.youpinjn.com  2020-4-26 15:22:57  河北德實科技有限公司

       
      三、方案設計思想
      (1)直擊雷的外部防護措施
        雖然有不少專家學者在努力的研究有效的防止直擊雷的方法,但直到今天我們還是無法阻止雷擊的發生。實際上現在公認的防直擊雷的方法仍然是200年前富蘭克林先生發明的避雷針。
      A. 接閃器
        避雷針及其變形產品避雷線、避雷帶、避雷網等統稱為接閃器。歷史上對接閃器防雷原理的認識產生過誤解。當時認為:避雷針防雷是因為其尖端放電綜合了雷云電荷從而避免了雷擊發生,所以當時要求避雷針頂部一定要是尖端,以加強放電能力。后來的研究表明:一定高度的金屬導體會使大氣電場畸變,這樣雷云就容易向該導體放電,并且能量越大的雷就越易被金屬導體吸引。這樣接閃器的防雷是因為將雷電引向自身而防止了被保護物被雷電擊中,F在認為任何良好接地的導體都可能成為有效的接閃器,而與它的形狀沒有什么關系。
        為了降低建筑被雷擊的概率,宜優先采用避雷網、作為建筑物的接閃器,如果屋面有天線等通信設施可在局部加裝避雷針保護,這樣接閃器的高度不會太高,不會增大建筑的雷擊概率。避雷網的網格尺寸應不大于10mX10m,避雷針應與避雷網可靠連接。
      B. 引下線
        引下線的作用是將接閃器接閃的雷電流安全的導引入地,引下線不得少于兩根,并應沿建筑物四周對稱均勻的布置,引下線的間距不大于18米,引下線接長必須采用焊接,引下線應與各層均壓環焊接,引下線采用10毫米的圓鋼或相同面積的扁鋼。對于框架結構的建筑物,引下線應利用建筑物內的鋼筋作為防雷引下線。
        采用多根引下線不但提高了防雷裝置的可靠性,更重要的是多根引下線的分流作用可大大降低每根引下線的沿線壓降,減少側擊的危險。的目的是為了讓雷電流均勻入地,便于地網散流,以均衡地電位。同時,均勻對稱布置可使引下線瀉流時產生的強電磁場在引下線所包圍的電信建筑物內相互抵消,減小雷擊感應的危險。
      C. 接地體
        接地體是指埋在土壤中起散流作用的導體,接地體應采用:
        鋼管 直徑大于50毫米,壁厚大于3.5毫米;
        角鋼 不小于50×50×5毫米
        扁鋼 不小于40×4毫米。
        應將多根接地體連接成地網,地網的布置應優先采用環型地網,引下線應連接在環型地網的四周,這樣有利于雷電流的散流和內部電位的均衡。垂直接地體一般長為1.5-2.5米,埋深0.8米,地極間隔5米,水平接地體應埋深1米,其向建筑物外引出的長度一般不大于50米?蚣芙Y構的建筑應采用建筑物基礎鋼筋做接地體。
      (2)直擊雷電流在電源系統的分配:
        根據GB50057-94的標準對直擊雷電流分類:
        第一類 200KA 10/350us
        第二類 150KA 10/350us
        第三類 100KA 10/350us
        一個能量為200KA的直擊雷,由整個系統的電源、管線、地網、通信網絡線來分擔。以一棟建筑的防雷來講,電源部分承擔其中近45%(100KA),以三相四線為例,每線承擔大約有25KA(10/350us)的雷電流。通信站基本無管道系統,不計。地網和通信線路承擔剩余55%的雷電流。由此可見,電源系統對直擊雷的防護非常關鍵。
        由此可見,直擊雷的內部防護措施應選用10/350us沖擊雷電流的開關型SPD產品。另外,對于個別架空線引入的傳導雷,也應采用上述一級防護措施。
      (3)感應雷的防護
        前面已提到感應雷是因為直擊雷放電而感應到附近的金屬導體中的,其實感應雷可通過兩種不同的感應方式侵入導體,一是靜電感應:在雷云中的電荷積聚時,附近的導體也會感應上相反的電荷,當雷擊放電時,雷云中的電荷迅速釋放,而導體中原來被雷云電場束縛住的靜電也會沿導體流動尋找釋放通道,就在電路中形成電脈沖。二是電磁感應:在雷云放電時,迅速變化的雷電流在其周圍產生強大的瞬變電磁場,在其附近的導體中產生很高的感生電動勢。研究表明:靜電感應方式引起的浪涌數倍于電磁感應引起的浪涌。
        感應雷可以通過電力電纜、視頻線、網絡線和天饋線等侵入,由于電力電纜的距離長且對雷電波的傳輸損耗小,所以由電源侵入的感應雷造成的危害十分突出,按原郵電部的統計約占了雷擊事故的80%。因此,對建筑物內的系統設備進行感應雷防護時,電源是重點。
        感應雷還可以通過空間感應侵入通信站的內部線路,雖然經過建筑物和機殼的屏蔽衰減后其能量大為減小,但站內許多電信設備的抗過壓能力也很弱,如果處理不當也可能造成設備故障。
      (4)接地匯集線的布置
        接地匯集線(匯流排)應布置在靠近避雷器的地方,以使避雷器的接地連接線最短,各樓層的分匯集線應直接與樓底的總匯集線相連,這樣能保證實現單點接地方式,當樓層高于30米時,高于30米部分的分匯集線應與建筑物均壓環相連,以防止側擊。
        近年來IEC的研究認為:接地匯集線的多重互連是有益的,但部標尚未采納。
      (5)等電位連接
      各種系統的防雷要求種類很多,但其防雷思想是一致的,就是努力實現等電位。絕對的等電位只是一個理想,實際中只能盡量逼近,目前是綜合采用分流、屏蔽、箝位、接地等方法來近似實現等電位。
      (6)電源避雷器的選擇和應用原則
      考慮到電源負荷電流容量較大,為了安全起見及使用和維護方便,數據通信電源系統的多級防雷,原則上均選用并聯型電源避雷器。
      電源避雷器的保護模式有共模和差模兩方式。共模保護指相線-地線(L-PE)、零線-地線(N-PE)間的保護;差模保護指相線-零線(L-N)、相線-相線(L-L)間的保護。對于低壓側第二、三、四級保護,除選擇共模的保護方式外,還應盡量選擇包括差模在內的保護。
      殘壓特性是電源避雷器的最重要特性,殘壓越低,保護效果就越好。但考慮到我國電網電壓普遍不穩定、波動范圍大的實際情況,在盡量選擇殘壓較低的電源避雷器的同時。還必須考慮避雷器有足夠高的最大連續工作電壓。如果最大連續工作電壓偏低,則易造成避雷器自毀。
      電源系統低壓側有一、二、三級不同的保護級別,應根據保護級別的不同,選作合適標稱放電電流(額定通流容量)和電壓保護水平的電源避雷器,并保證避雷器有足夠的耐雷電沖擊能力。原則上,每一級的交流電源之間連接導線超過25m以上,都應做該級相應的保護。
      電源低壓側保護用的電源避雷器,應該選擇有失效警告指示、并能提供遙測端口功能的電源避雷器,以方便監控、管理和日后維護。
      電源避雷器必須具有阻燃功能,在失效、或自毀時不能起火。
      電源避雷器必須具有失效分離裝置,在失效時,能自動與電源系統斷開,而不影響通信電源系統的正常供電。
      電源避雷器的連接端子,必須至少能適應25mm²的導線連接。安避避雷器時的引線應采用截面積不小于25mm²的多股銅導線,建議使用 25mm²的多股銅導線,并盡可能短(引線長度不宜超過1.0m)。當引線長度超過1.0m時,應加大引線的截面積;引線應緊湊并排或綁扎布放。
      電源避雷器的接地:接地線應使用不小于25~35mm²的多股銅導線,并盡可能就近與交流保護地匯流排、或總匯流排、接地網直接可靠連接。
      另外根據GB50057-94 關于雷擊概率計算中環境參數的選擇(見附件2),根據YD/T5098-2001條文說明中2.0.4款10/350 和 8/20 us波能量換算的公式:
        
      Q(10/350us)≌20Q(8/20us)
        
      由于10/350us模擬雷電電流沖擊波的能量遠大于8/20us模擬雷電電流沖擊波的能量,因此一般需要使用電壓開關型SPD(如放電間隙、放電管)才能承受10/350us模擬雷電電流沖擊波,而由MOV和SAD組成的SPD一般所承受的標稱放電電流是8/20us模擬雷電電流沖擊波。
      (7)電源避雷器的安裝要求
      在安裝電源避雷器時,要求避雷器的接地端與接地網之間的連接距離盡可能越近越好。如果避雷器接地線拉得過長,將導致避雷器上的限制電壓(被保護線與地之間的殘壓)過高,可能使避雷器難于起到應有的保護作用。
      因此,避雷器的正確安裝以及接地系統的良好與否,將直接關系到避雷器防雷的效果和質量。避雷器安裝的基本要求如下:
      電源避雷器的連接引線,必須有足夠粗,并盡可能短;
      引線應采用截面積不小于25mm²的多股銅導線;
      如果引線長度超過1.0m時,應加大引線的截面積;
      引線應緊湊并排或幫扎布放;
      電源避雷器的接地線應為不小于25~35m²多股銅導線,并盡可能就近可靠入地。
      四、防雷設計依據
       
        (1) 建筑物防雷設計規范 GB50057-94
        (2) 電子計算機機房設計規范 GB50174-93
        (3) 民用建筑電氣設計規范 JGJ/T16-92
        (4) 計算站場地安全要求 GB9361-88
        (5) 計算站場地技術文件 GB2887-89
        (6) 計算機信息系統防雷保安器 GA173-1998
        (7) 雷電電磁脈沖的防護 IECI312
        ( 微波站防雷與接地設計規范 YD 2011-93
        (9) 通信局(站)接地設計暫行技術規定 YDJ26E9

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