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【摘 要】本文介绍了雷电的危害及破坏分类, 及智能建筑弱电系统的防雷、 接地设计方案最后结合某工程事例,介绍了该智能建筑的防雷接地措施,并做了总结。.
【关键词】智能建筑;防雷设计;雷电危害;弱电系统;防雷措施;接地措施;等电位联结
Intelligent building systems design of lightning protection
Zhang Da-rong
(Hangzhou Zhejiang 310000)
【Abstract】This paper introduces the classification of lightning hazards and damage, and the Intelligent Building of the lightning protection, grounding design。At last, an example, introduced the Intelligent Building of the lightning protection and grounding measures, and made a conclusion.
【Key words】Intelligent building; mine design; Lightning hazards; Weak system; Lightning protection measures; Grounding measures; Other potential connection.
1. 引言
智能建筑中弱电系统众多,信号线路复杂、 纵横交错,其中采用了大量的联网型精密电子设备,这些电子设备抗电流、 抗电压或抗电磁脉冲的能力十分有限,很容易遭受雷电的袭击,不能仅依靠传统的避雷针对这些电子设备进行防雷保护。
近年来,各种通信控制系统和网络因雷击而受破坏的事例屡见不鲜,造成的经济损失逐年上升。防雷设计已成为智能建筑弱电系统能否安全运行的一个重要问题。因此,对智能建筑弱电系统作好全面、 完善的防雷措施是十分必要的。认真研究和科学设计智能建筑弱电系统的防雷和接地,具有深远的影响和现实意义。
2. 雷电的危害及破坏分类
2.1 雷电的危害。
在地球表面,每时每刻同时发生 2000个左右的闪电,其中落地闪电 (或称落地雷 )每秒钟有 30~100个。雷暴被联合国列为十大自然灾害之一,国际电工委员会 ( IEC)也将雷电称为电子化时代的一大公害。我国每年的雷害损失达100亿元 (其中80%以上为感应雷击造成。
2.2 雷电破坏的分类。
雷击破坏分为直接雷破坏与感应雷破坏。
2.2.1 直接雷破坏。
雷电 (指雷电放电中心区域 )直击在建筑物、树木、 动物等物体上,因电效应、 热效应和机械力效应等会造成建筑物损坏以及人员伤亡。雷电直击在露天的智能化系统设备 (如摄像机 )上可造成设备损坏;雷电直击在架空线缆上可造成线缆熔断。
2.2.2 感应雷破坏。
雷电感应 (感应雷 )又称二次雷,发生的机率大。它是指闪电放电时在附近导体上产生的静电感应和电磁感应,可能使金属部件之间产生火花和很高的电压。感应雷有以下 3种类型:
(1)静电感应。当有带电的雷云出现时,在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云极性相反的电荷,雷击发生后被束缚的电荷得到释放,将产生很高的脉冲电压。
(2)电磁感应。当雷击避雷针时,在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场,处在电磁场中的智能化系统设备和信号、 电源线路会感应出较大的感应脉冲电压。以上两种冲击过电压称为雷电感应过电压(浪涌过电压 )。浪涌过电压系统设备的损害没有直击雷猛烈,但其具有放电时间长、 发生隐秘、雷击破坏面积大的特点,比直击雷发生的机率大得多,占雷害事故的 80 %以上。
(3)雷电波侵入。智能化系统的电源线、 信号传输或进入中心控制室的金属管线遭到雷击或被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线侵入设备,造成电位差,使设备损坏。此外,高电位反击也可能导致电气线路和设备内部的绝缘击穿或电器损害。
3. 智能建筑弱电系统的防雷、 接地设计方案
在国际标准 IEC 1024 《建筑物防雷 》 和 IEC1312 《雷电电磁脉冲的防护通则 》 中,重点提出了防雷分区和等电位联结的概念。根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域,并在不同的防雷区域的界面上进行等电位联结。能直接连接的金属物就直接相连,不能直接连接的 (如电力线路和通信线路等 )则必须依据不同的防雷区域进行科学划分,采用不同防护等级的防雷设备器件,对后续被保护设备进行有效的保护,且必须实施等电位联结。实践证明,这种分区、分级等电位均压连接并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是实现有效防护的主要方法。
3.1 直击雷防护。
直击雷防护主要是指建筑物主体的防雷,一般是防止建筑物或设施避免直击雷危害而采取的防雷措施。它主要通过接闪器 (包括避雷网、避雷带、避雷针等 )利用引下线将雷电流引至接地体,将它泄放至大地。按照GB50057-1994(2000年版)《建筑物防雷设计规范》的要求,将雷电流引入大地时分散雷电流。建议采用联合接地方式构筑整个大楼的防雷防御网。
3.2电源系统的雷电防护。
目前,经实际运行经验验证,由电源系统耦合进入的感应雷击造成的设备损坏占雷击灾害损失60%以上的比例。因此,对电源系统的避雷保护措施是整个防雷工程中必不可少的一个环节。要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的侵入,使其在进入大楼电源系统之前将其泄放入地。
由于机房电力供给是由大楼的建筑物变配电室引入的,电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。按照国标GB50057-1994,为了将低压配电系统线路上的电压限制在一个安全的水平,在供电线路上需安装 SPD。弱电机房的电源浪涌保护通常作三级保护:电源引入的总配电柜处安装浪涌保护器,作为一级保护;通常弱电机房均由总配电柜单独配出一个回路为机房供电,因此需要在机房配电箱处安装浪涌保护器,作二级保护;在所有重要的、 精密的设备以及 UPS的前端应相对地加装浪涌保护器,作为三级保护。有了这三级的保护,就可将雷电过电压 (脉冲 )钳制在1KV以下,达到保护设备的目的。当然,浪涌保护的级数可根据工程的实际情况进行增减,以求经济合理的方案,达到抑制浪涌的目的,保护弱电设备。
3.3 信号系统的雷电防护。
信号系统防雷包括由户外引至户内的通信线路,主要线路包括电话线、 专线、 微波通信线 (天馈线 )等。网络通信设备的接口芯片抗过电压冲击的能力很差,一般 CMOS电路极限电压均在几十伏,极易遭受感应雷袭击。根据美国通用电气公司 R. D. Hill的试验结果,只需 0.07 GS的磁场强度就能使网络系统瘫痪,而24GS的磁场强度就能使计算机的元器件永久性损坏,轻则使部分通信线路中断,重则使整个网络瘫痪。
为了尽量避免上述灾害情况的发生,需针对不同的设备选用相应的数据通信信号避雷器,以作为通信线路上防感应雷电波的保护措施。由于信号避雷器串接在通信线路中,所以信号避雷器除了满足防雷性能特征外,还必须满足信号传输带宽等网络性能指标的要求。选择相关产品时,应充分考虑防雷性能指标以及网络带宽、 传输损耗、 接口类型等网络性能指标。
3.4 等电位联结。
通过设置等电位联结,可有效消除不同接地点可能存在的电位差,发生雷击时可有效避免因感应产生的不同接地点电压不同而导致的放电现象。在建筑物实际设计与施工中,通常按照设备、机房的不同位置,分别设置由共用接地系统引来的总等电位联结端子板和局部等电位联结端子板,将引入建筑物的给排水管、 电缆金属护套、 金属保护导管、 煤气管道、 金属构件等与等电位联结端子可靠连接。设备安装时将各设备间和管道间的各种金属管道、 金属构件、 电源 PE线等与各局部等电位联结端子板可靠连接,构成等电位联结。
高层建筑物内各种金属导体和管道 (如金属门窗、 设备的金属外壳等 )作等电位联结;电源线、 信号线通过电涌保护器实现等电位联结;建筑物各处的均压环、 起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、 各处的电气装置以及防雷等电位联结导体形成总等电位联结, 最后与联合接地系统相连, 形成一个理想的“ 法拉第笼 ” 。
3.5 合理的屏蔽。
建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备进行防护。对有大量微电子设备的房间,要采取屏蔽措施, 使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳屏蔽体本身有关,还与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、 等电位联结和接地等措施有关。
为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响, 应采用金属管布线, 这样防止雷电反击的能力强, 对防止各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。电气线路的主干线一般集中于高层建筑物的中心部位 (其雷电电磁场强度最弱 ), 避免靠近作为引下线柱筋的位置, 缩小干扰的范围。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位联结板和接地母线相连接, 达到良好的屏蔽效果。
4. 应用示例
浙江某工程是集现代化、数字化、智能化为一体的建筑物, 总建筑面积约为130000m2,由 5栋高层建筑、2栋多层建筑组成。大楼的弱电系统包括计算机及其网络系统、 通信装置、安保监控系统、闭路电视系统、广播系统、智能卡管理系统等大量电子设备。为了保证该校区弱电系统正常运行,将雷电灾害降低到最低限度,根据其弱电系统的结构,采取以下具体措施。
4.1 电源系统的防雷措施。
电源系统包括电源主配电、 UPS电源设备等。对于机房的电源系统的雷电防护,采取以下的防雷保护方案: 大楼低压主配电系统做两级防雷保护 (三相电源 ) ;其他机房设备进出端采取第三级防雷保护 (防雷插座 )。
电源系统采用 T N- S系统。其特点是 N线(中线 )和 PE线 (地线 )在变压器的低压侧合为一条 PEN线。因此,需在相线和 PEN线之间安装防雷器。采用 T N- S接地系统的电源防雷器的安装如图 1所示。在建筑物内总配电屏中 (Ⅰ处 )、二级配电屏中 (Ⅱ 处 )、 在设备端前 (Ⅲ处 )分别安装一级、 二级、 三级防雷保护。
(1)一级感应雷防护。在楼宇的总配电柜进线端安装 ZGB153B100- 100型三相电源避雷器,雷电通流为 100 KA。利用其通流量大,予以先导分流,对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施泻放保护,作为大楼及机房用电设备的电源线路一级保护。
(2)二级感应雷防护。从高配进入低配后,再进入各个机房。对这一路低配做二级防雷处理。安装 ZG B153B (A) - 60型三相电源避雷器,通流容量为 40 kA,作为机房电源线路的二级保护,对侵入机房的雷电压进行细泄流保护。
(3) 三级感应雷防护。在机房 UPS至进线电源前采用 ZG B151A (B ) -20型单相电源避雷器,通流容量为 20 kA,作为机房 UPS电源的三级保护,确保网络机房的供电安全及机房内设备正常用电。
4.2 信号系统的防雷措施。
4.2.1 计算机局域网系统。
行政楼计算机网络中心及电视中心机房内安装网络线、 避雷器、 保护交换机、 计算机等设备。网线的端口各安装 1个 ZG B235F-3型信号避雷器,传输速率为 100Mb / s,作为信号线路的一级防护,用来保护主交换机免遭感应雷电压或雷电电磁脉冲的侵害;在主交换机引至各分交换机的出线端口各安装 1个 ZG B210F24-5H型信号避雷器,此避雷器为 24口输出,视几个交换机的出线口而定,传输速率为 100 Mb / s,作为信号线路的二级防护,用来保护主交换机及服务器和工作站免遭感应雷电压或雷电电磁脉冲的侵害。
4.2.2 卫星接收系统。
卫星天线进线端与学校有线电视台进线端均需安装 ZG B003N1避雷器,作为通信与线路保护,避免感应雷对有线电视机房设备的损坏。
4.2.3 有线广播系统。
在广播的出线端安装 ZG B232A-230避雷器,可以有效地避免感应雷在广播线路上产生的波动电压反馈到广播设备上,对广播设备连线造成损坏。
图1 采用TN-S接地系统的电源防雷器的安装
4.2.4 监控系统。
在各个监控设备引入机房前,为防止感应电压对监控设备造成损坏,在监控系统的视频信号输入端安装 ZG B235B-5信号避雷器,在云台控制线端 安 装 ZG B236J-24, 在 摄 像 机 端 加 入ZGB235B-5。同 时 监 控 机 房 的 电 源 可 以 用ZGB148或 ZGG620 /20来保护监控系统的正常工作。摄像机的供电根据情况予以确定,是交流可以选用 ZGG620 /20,是直流则可以采用 ZG B170。
4.3 接地措施。
4.3.1 接地引线。
从大楼的接地体中引出一路接地铜排(40mm×4mm×1000mm),作为弱电机房接地系统的接地极。从接地铜排上分别引出接地线至各个机房,敷设方式采用铜软线穿管至机房,这样就避免了其他接地系统的干扰。铜线的截面应大于16mm2。
4.3.2 机房接地。
电视、 广播、闭路监视等设备必须有单独设置的接地线,测量电阻≤0.5Ω。在土建施工过程中,最好将穿线缆的管从弱电间直埋到各个弱电机房,每个机房设置两根。
4.3.3 机房均压环。
沿计算机机房、 通信机房等墙体四周分别均布安装环形均压环,并将均压环至少两处连接到机房所在楼层的弱电管道井内的共用接地排 (楼层弱电等电位汇集点 ) ;机房内的防雷地、 静电地、 屏蔽地、 直流地、 绝缘地、 安全保护等接地直接连接到均压环上。
4.3. 4 等电位汇流排。
为了彻底消除雷电引起的毁坏性电位差,特别需要实施等电位联结,电源线、 信号线、 金属管道等都要通过过电压保护器进行等电位联结,各个内层保护区的界面处同样要进行局部等电位联结。各个局部等电位联结棒互相连接,并最后与主等电位联结棒连接。
5. 结语
该工程通过实施以上综合解决方案, 很好地解决了智能建筑弱电系统防雷问题。如今弱电系统已运行一年多, 其硬件设备和软件系统从未遭受雷击损坏, 说明上述的防护措施对该校的弱电系统已有了一定的防雷效果,为系统的安全、 可靠运行提供了有力保障。
随着信息技术的飞速发展,智能建筑的智能化设备越来越多,对智能建筑弱电系统的雷电防护也提出了许多新的内容和要求。若设计不当,会直接影响智能化系统的功能与价值,造成极为严重的经济损失。智能建筑弱电系统的防雷接地设计必须根据其自身特点,从系统性的角度进行全方位综合考虑。只有这样,才能搞好防雷接地的设计和施工,最后才能有效地保护智能建筑弱电系统安全、 稳定的运行。
[文章编号]1006-7619(2010)06-25-605
【关键词】智能建筑;防雷设计;雷电危害;弱电系统;防雷措施;接地措施;等电位联结
Intelligent building systems design of lightning protection
Zhang Da-rong
(Hangzhou Zhejiang 310000)
【Abstract】This paper introduces the classification of lightning hazards and damage, and the Intelligent Building of the lightning protection, grounding design。At last, an example, introduced the Intelligent Building of the lightning protection and grounding measures, and made a conclusion.
【Key words】Intelligent building; mine design; Lightning hazards; Weak system; Lightning protection measures; Grounding measures; Other potential connection.
1. 引言
智能建筑中弱电系统众多,信号线路复杂、 纵横交错,其中采用了大量的联网型精密电子设备,这些电子设备抗电流、 抗电压或抗电磁脉冲的能力十分有限,很容易遭受雷电的袭击,不能仅依靠传统的避雷针对这些电子设备进行防雷保护。
近年来,各种通信控制系统和网络因雷击而受破坏的事例屡见不鲜,造成的经济损失逐年上升。防雷设计已成为智能建筑弱电系统能否安全运行的一个重要问题。因此,对智能建筑弱电系统作好全面、 完善的防雷措施是十分必要的。认真研究和科学设计智能建筑弱电系统的防雷和接地,具有深远的影响和现实意义。
2. 雷电的危害及破坏分类
2.1 雷电的危害。
在地球表面,每时每刻同时发生 2000个左右的闪电,其中落地闪电 (或称落地雷 )每秒钟有 30~100个。雷暴被联合国列为十大自然灾害之一,国际电工委员会 ( IEC)也将雷电称为电子化时代的一大公害。我国每年的雷害损失达100亿元 (其中80%以上为感应雷击造成。
2.2 雷电破坏的分类。
雷击破坏分为直接雷破坏与感应雷破坏。
2.2.1 直接雷破坏。
雷电 (指雷电放电中心区域 )直击在建筑物、树木、 动物等物体上,因电效应、 热效应和机械力效应等会造成建筑物损坏以及人员伤亡。雷电直击在露天的智能化系统设备 (如摄像机 )上可造成设备损坏;雷电直击在架空线缆上可造成线缆熔断。
2.2.2 感应雷破坏。
雷电感应 (感应雷 )又称二次雷,发生的机率大。它是指闪电放电时在附近导体上产生的静电感应和电磁感应,可能使金属部件之间产生火花和很高的电压。感应雷有以下 3种类型:
(1)静电感应。当有带电的雷云出现时,在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云极性相反的电荷,雷击发生后被束缚的电荷得到释放,将产生很高的脉冲电压。
(2)电磁感应。当雷击避雷针时,在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场,处在电磁场中的智能化系统设备和信号、 电源线路会感应出较大的感应脉冲电压。以上两种冲击过电压称为雷电感应过电压(浪涌过电压 )。浪涌过电压系统设备的损害没有直击雷猛烈,但其具有放电时间长、 发生隐秘、雷击破坏面积大的特点,比直击雷发生的机率大得多,占雷害事故的 80 %以上。
(3)雷电波侵入。智能化系统的电源线、 信号传输或进入中心控制室的金属管线遭到雷击或被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线侵入设备,造成电位差,使设备损坏。此外,高电位反击也可能导致电气线路和设备内部的绝缘击穿或电器损害。
3. 智能建筑弱电系统的防雷、 接地设计方案
在国际标准 IEC 1024 《建筑物防雷 》 和 IEC1312 《雷电电磁脉冲的防护通则 》 中,重点提出了防雷分区和等电位联结的概念。根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域,并在不同的防雷区域的界面上进行等电位联结。能直接连接的金属物就直接相连,不能直接连接的 (如电力线路和通信线路等 )则必须依据不同的防雷区域进行科学划分,采用不同防护等级的防雷设备器件,对后续被保护设备进行有效的保护,且必须实施等电位联结。实践证明,这种分区、分级等电位均压连接并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是实现有效防护的主要方法。
3.1 直击雷防护。
直击雷防护主要是指建筑物主体的防雷,一般是防止建筑物或设施避免直击雷危害而采取的防雷措施。它主要通过接闪器 (包括避雷网、避雷带、避雷针等 )利用引下线将雷电流引至接地体,将它泄放至大地。按照GB50057-1994(2000年版)《建筑物防雷设计规范》的要求,将雷电流引入大地时分散雷电流。建议采用联合接地方式构筑整个大楼的防雷防御网。
3.2电源系统的雷电防护。
目前,经实际运行经验验证,由电源系统耦合进入的感应雷击造成的设备损坏占雷击灾害损失60%以上的比例。因此,对电源系统的避雷保护措施是整个防雷工程中必不可少的一个环节。要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的侵入,使其在进入大楼电源系统之前将其泄放入地。
由于机房电力供给是由大楼的建筑物变配电室引入的,电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。按照国标GB50057-1994,为了将低压配电系统线路上的电压限制在一个安全的水平,在供电线路上需安装 SPD。弱电机房的电源浪涌保护通常作三级保护:电源引入的总配电柜处安装浪涌保护器,作为一级保护;通常弱电机房均由总配电柜单独配出一个回路为机房供电,因此需要在机房配电箱处安装浪涌保护器,作二级保护;在所有重要的、 精密的设备以及 UPS的前端应相对地加装浪涌保护器,作为三级保护。有了这三级的保护,就可将雷电过电压 (脉冲 )钳制在1KV以下,达到保护设备的目的。当然,浪涌保护的级数可根据工程的实际情况进行增减,以求经济合理的方案,达到抑制浪涌的目的,保护弱电设备。
3.3 信号系统的雷电防护。
信号系统防雷包括由户外引至户内的通信线路,主要线路包括电话线、 专线、 微波通信线 (天馈线 )等。网络通信设备的接口芯片抗过电压冲击的能力很差,一般 CMOS电路极限电压均在几十伏,极易遭受感应雷袭击。根据美国通用电气公司 R. D. Hill的试验结果,只需 0.07 GS的磁场强度就能使网络系统瘫痪,而24GS的磁场强度就能使计算机的元器件永久性损坏,轻则使部分通信线路中断,重则使整个网络瘫痪。
为了尽量避免上述灾害情况的发生,需针对不同的设备选用相应的数据通信信号避雷器,以作为通信线路上防感应雷电波的保护措施。由于信号避雷器串接在通信线路中,所以信号避雷器除了满足防雷性能特征外,还必须满足信号传输带宽等网络性能指标的要求。选择相关产品时,应充分考虑防雷性能指标以及网络带宽、 传输损耗、 接口类型等网络性能指标。
3.4 等电位联结。
通过设置等电位联结,可有效消除不同接地点可能存在的电位差,发生雷击时可有效避免因感应产生的不同接地点电压不同而导致的放电现象。在建筑物实际设计与施工中,通常按照设备、机房的不同位置,分别设置由共用接地系统引来的总等电位联结端子板和局部等电位联结端子板,将引入建筑物的给排水管、 电缆金属护套、 金属保护导管、 煤气管道、 金属构件等与等电位联结端子可靠连接。设备安装时将各设备间和管道间的各种金属管道、 金属构件、 电源 PE线等与各局部等电位联结端子板可靠连接,构成等电位联结。
高层建筑物内各种金属导体和管道 (如金属门窗、 设备的金属外壳等 )作等电位联结;电源线、 信号线通过电涌保护器实现等电位联结;建筑物各处的均压环、 起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、 各处的电气装置以及防雷等电位联结导体形成总等电位联结, 最后与联合接地系统相连, 形成一个理想的“ 法拉第笼 ” 。
3.5 合理的屏蔽。
建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备进行防护。对有大量微电子设备的房间,要采取屏蔽措施, 使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳屏蔽体本身有关,还与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、 等电位联结和接地等措施有关。
为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响, 应采用金属管布线, 这样防止雷电反击的能力强, 对防止各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。电气线路的主干线一般集中于高层建筑物的中心部位 (其雷电电磁场强度最弱 ), 避免靠近作为引下线柱筋的位置, 缩小干扰的范围。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位联结板和接地母线相连接, 达到良好的屏蔽效果。
4. 应用示例
浙江某工程是集现代化、数字化、智能化为一体的建筑物, 总建筑面积约为130000m2,由 5栋高层建筑、2栋多层建筑组成。大楼的弱电系统包括计算机及其网络系统、 通信装置、安保监控系统、闭路电视系统、广播系统、智能卡管理系统等大量电子设备。为了保证该校区弱电系统正常运行,将雷电灾害降低到最低限度,根据其弱电系统的结构,采取以下具体措施。
4.1 电源系统的防雷措施。
电源系统包括电源主配电、 UPS电源设备等。对于机房的电源系统的雷电防护,采取以下的防雷保护方案: 大楼低压主配电系统做两级防雷保护 (三相电源 ) ;其他机房设备进出端采取第三级防雷保护 (防雷插座 )。
电源系统采用 T N- S系统。其特点是 N线(中线 )和 PE线 (地线 )在变压器的低压侧合为一条 PEN线。因此,需在相线和 PEN线之间安装防雷器。采用 T N- S接地系统的电源防雷器的安装如图 1所示。在建筑物内总配电屏中 (Ⅰ处 )、二级配电屏中 (Ⅱ 处 )、 在设备端前 (Ⅲ处 )分别安装一级、 二级、 三级防雷保护。
(1)一级感应雷防护。在楼宇的总配电柜进线端安装 ZGB153B100- 100型三相电源避雷器,雷电通流为 100 KA。利用其通流量大,予以先导分流,对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施泻放保护,作为大楼及机房用电设备的电源线路一级保护。
(2)二级感应雷防护。从高配进入低配后,再进入各个机房。对这一路低配做二级防雷处理。安装 ZG B153B (A) - 60型三相电源避雷器,通流容量为 40 kA,作为机房电源线路的二级保护,对侵入机房的雷电压进行细泄流保护。
(3) 三级感应雷防护。在机房 UPS至进线电源前采用 ZG B151A (B ) -20型单相电源避雷器,通流容量为 20 kA,作为机房 UPS电源的三级保护,确保网络机房的供电安全及机房内设备正常用电。
4.2 信号系统的防雷措施。
4.2.1 计算机局域网系统。
行政楼计算机网络中心及电视中心机房内安装网络线、 避雷器、 保护交换机、 计算机等设备。网线的端口各安装 1个 ZG B235F-3型信号避雷器,传输速率为 100Mb / s,作为信号线路的一级防护,用来保护主交换机免遭感应雷电压或雷电电磁脉冲的侵害;在主交换机引至各分交换机的出线端口各安装 1个 ZG B210F24-5H型信号避雷器,此避雷器为 24口输出,视几个交换机的出线口而定,传输速率为 100 Mb / s,作为信号线路的二级防护,用来保护主交换机及服务器和工作站免遭感应雷电压或雷电电磁脉冲的侵害。
4.2.2 卫星接收系统。
卫星天线进线端与学校有线电视台进线端均需安装 ZG B003N1避雷器,作为通信与线路保护,避免感应雷对有线电视机房设备的损坏。
4.2.3 有线广播系统。
在广播的出线端安装 ZG B232A-230避雷器,可以有效地避免感应雷在广播线路上产生的波动电压反馈到广播设备上,对广播设备连线造成损坏。
图1 采用TN-S接地系统的电源防雷器的安装
4.2.4 监控系统。
在各个监控设备引入机房前,为防止感应电压对监控设备造成损坏,在监控系统的视频信号输入端安装 ZG B235B-5信号避雷器,在云台控制线端 安 装 ZG B236J-24, 在 摄 像 机 端 加 入ZGB235B-5。同 时 监 控 机 房 的 电 源 可 以 用ZGB148或 ZGG620 /20来保护监控系统的正常工作。摄像机的供电根据情况予以确定,是交流可以选用 ZGG620 /20,是直流则可以采用 ZG B170。
4.3 接地措施。
4.3.1 接地引线。
从大楼的接地体中引出一路接地铜排(40mm×4mm×1000mm),作为弱电机房接地系统的接地极。从接地铜排上分别引出接地线至各个机房,敷设方式采用铜软线穿管至机房,这样就避免了其他接地系统的干扰。铜线的截面应大于16mm2。
4.3.2 机房接地。
电视、 广播、闭路监视等设备必须有单独设置的接地线,测量电阻≤0.5Ω。在土建施工过程中,最好将穿线缆的管从弱电间直埋到各个弱电机房,每个机房设置两根。
4.3.3 机房均压环。
沿计算机机房、 通信机房等墙体四周分别均布安装环形均压环,并将均压环至少两处连接到机房所在楼层的弱电管道井内的共用接地排 (楼层弱电等电位汇集点 ) ;机房内的防雷地、 静电地、 屏蔽地、 直流地、 绝缘地、 安全保护等接地直接连接到均压环上。
4.3. 4 等电位汇流排。
为了彻底消除雷电引起的毁坏性电位差,特别需要实施等电位联结,电源线、 信号线、 金属管道等都要通过过电压保护器进行等电位联结,各个内层保护区的界面处同样要进行局部等电位联结。各个局部等电位联结棒互相连接,并最后与主等电位联结棒连接。
5. 结语
该工程通过实施以上综合解决方案, 很好地解决了智能建筑弱电系统防雷问题。如今弱电系统已运行一年多, 其硬件设备和软件系统从未遭受雷击损坏, 说明上述的防护措施对该校的弱电系统已有了一定的防雷效果,为系统的安全、 可靠运行提供了有力保障。
随着信息技术的飞速发展,智能建筑的智能化设备越来越多,对智能建筑弱电系统的雷电防护也提出了许多新的内容和要求。若设计不当,会直接影响智能化系统的功能与价值,造成极为严重的经济损失。智能建筑弱电系统的防雷接地设计必须根据其自身特点,从系统性的角度进行全方位综合考虑。只有这样,才能搞好防雷接地的设计和施工,最后才能有效地保护智能建筑弱电系统安全、 稳定的运行。
[文章编号]1006-7619(2010)06-25-605