南京火工品总库办公区雷电综合防护设计方案.docx
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南京火工品总库办公区雷电综合防护设计方案
南京市化工轻工责任有限公司
火工品总库办公生活区
雷电综合防护
设
计
方
案
目录
一、概述……………………………………………………………….3
二、防雷方案设计依据………………………………………….........4
三、雷害的途径分析………………………………………………….4
四、火工品总库办公生活区雷电综合防雷设计………………………….5
五、防雷接地及等电位连接改造…………………………………….9
六、工程预算…………………………………………………………11
南京市化工轻工责任有限公司
火工品总库办公生活区
雷电综合防护
设计方案
南京捷雷科技有限公司第一分公司
《防雷工程专业设计资质证》21102006014
一、概述
雷电直接击到建筑物顶部,如果没有适当的泄流途径,雷电流的能量以极高的温度、极大的热量、强力冲击波、极大的电动力对建筑物顶部的其它设施造成严重的损害。
直击雷蕴含极大的能量,电压峰值可达500KV,具有极大的破坏力。
如建筑物直接被雷电击中,巨大的雷电流沿引下线入地,会造成以下三种影响:
A、巨大的雷电流在数微秒时间内流下地,使地电位迅速抬高,造成反击事故,危害人身和设备安全。
B、雷电流产生强大的电磁波,在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
C、雷电流流经电气设备产生极高的热量,造成火灾或爆炸事故。
随着通信设备的高度集成化、通信网络的系统化、通信设备管理的集成中央化,广泛使用在各类通信系统中的大量精密电子设备,其耐过电压过电流水平的下降,雷电灾害事故常常发生,已经成为我们“网络化时代、电子化时代”的一大公害。
智能系统在工作时可能受到过电压的侵袭,过电压可能以电压或电流波形侵入电源系统和信号系统,并通过其电气连接线传播。
施加在电子设备上浪涌过电压分为纵向过电压和横向过电压,纵向冲击主要损坏跨接在接地线与地间的元器件或绝缘介质,击穿线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层间或线对地绝缘等;横向冲击则同信息一样,可在线路中传输,损坏内部电路的电容、电感及耐冲击能力较差的固体元件。
二、防雷方案设计依据
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)
《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
《计算机机房场地安全要求》GB9361-88
《电信专用房屋设计规范》YD5003-94
《民用建筑电气设计规范》YGJ/T16-92
《计算机信息系统防雷保安器》CA173-1998
《电力系统通信站防雷运行管理规程》DL548-94
《雷电电磁脉冲的防护》GB/T19271.1-2003IEC-61312-1,2,3,4/98
《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》YD/T5098-2001
《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》GA267-2000
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
《电子设施和设备防雷电、防电涌接地、等电位连接及屏蔽技术要求》
《民用爆破器材工厂设计安全规范》GB50089—9
三、雷害的途径分析
雷电对电气设备的影响,主要由以下四个方面造成:
①直击雷;②雷电波侵入;③雷电感应;④开关过电压。
直击雷:
雷电直接击中建筑物,雷电的不到50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地,其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流,其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流,其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。
这里的能量分配比例会随着建筑物内的布线状况和管线结构而变化。
直击雷波形为10/350us
雷电波侵入:
在更大的范围内(几公里甚至几十公里),雷电击中电力或信息通讯线路,然后沿着传输线路侵入设备。
其中地电位反击也是传导雷中的一种:
雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面,导致地电压升高,并在周围形成巨大的跨步电压。
雷电可能通过接地系统或建筑物间的线路入侵雷电延建筑物内部设备形成地电位反击。
雷电感应:
在周围1000m左右范围内(有资料为500m或1500m,距离应随着雷击大小和屏蔽措施而变化)。
发生雷击时,LEMP在上述有效范围内,在所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。
因此分布于建筑物内外的各种电力、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。
随着现代高科技的发展,精密仪器,通讯设备,数据网络的应用越来越广泛,因而感应雷造成的雷击事故也越来越多,除直接造成了巨大的经济损失外,因重要设备损坏使系统网络陷入瘫痪后造成间接的损失更是惊人。
四、火工品总库办公生活区雷电综合防雷设计
1设计说明
1)勘察情况
南京火工品总库办公生活区位于江宁山区,由于其特殊地理位置—山脚下,此地
为土壤电阻率骤变区,存在很大雷击风险。
南京火工品总库办公生活区建筑物为砖混结构,长28米,宽8米,高11米,未采取任何直击雷防护措施。
南京火工品总库办公生活区配电系统未采取任何雷电过电压防护措施,配电系统没有接地,总控制开关前端无漏电保护器,电源线路因长期未维护,有老化迹象。
南京火工品总库办公生活区监控室内设备主要有视频矩阵、UPS等,监控设备未采取任何雷电过电压防护措施。
南京火工品总库办公生活区网络进线为光纤进线,因为光线不导电,只需将光纤加强筋做好接地,将光纤盒做好等电位连接即可。
2)设计思路
(Ⅰ)做好建筑物、设备的直击雷防护,对不满足直击雷防护要求的,进行整改,完善对雷害的第一道防线,在南京火工品总库办公生活区建筑物顶部竖避雷针进行直击雷防护。
(Ⅱ)以配电系统为重点,防止雷击电磁脉冲对设备的影响;防止各种线路引入二次雷击,安装多级电涌保护器,防止雷电流从高电位和地电位引入导致设备损坏。
(Ⅲ)以监控室设备为重点,防止雷电电磁脉冲以及雷电过电压沿视频线侵入设备,采用视频信号浪涌保护器对其进行防护。
(Ⅳ)强调等电位连接的重要性,按照不同的防雷分区进行等电位连接,达到分流的目的。
(V)在完善等电位连接措施的同时,做好接地,直击雷接地和电力系统接地分开敷设,直击雷接地电阻小于10Ω,电力系统接地电阻小于4Ω,两者在地中的距离不小于2米。
2、直击雷防护
接闪器
在建筑物阁楼顶部敷设避雷针,根据滚球法计算避雷针的高度。
建筑物长L=28m,宽W=8m,高H=11m
Rx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)
H=7m
引下线
采用Ф10的热镀锌圆钢作为建筑物的引下线,引下线共2根,沿建筑物均匀对称布置。
3、配电系统的防护
由于雷击瞬间电流很大,可高达数百千安,电压很高,可高达几十万伏,只依靠一种防雷器不能达到既要泄放强大的雷电流,还要将线路瞬间过电压限制在低于被保护设备耐过电压值的要求,因此需要进行逐级泄流,分级限压。
针对供电系统的实际情况,防雷设计采用经国内、国际广泛使用的,经实践证明经济可靠的三级防雷系统。
实施方法:
根据现场实际情况,需要对配电系统采取三级防护,
电源总配电空开有老化迹象且没有漏电保护装置,需更换,一级防护在电源总配电处安装配电箱,配电箱内安装漏电保护断路器以及型号为YK1-B100/4的浪涌保护器。
浪涌保护器计1套。
各楼层配电空开有老化迹象,需更换,二级防护在电源分配电处安装PZ照明箱,在总空开前端安装型号为YK1-B60/4的浪涌保护器,浪涌保护器计1套。
在监控室UPS电源处安装YK3-D20/2的浪涌保护器,计1套。
将监控设备插座更换成防雷插座,型号为YK-FLC/20,计1套。
【产品性能特点】
第一级限压型防雷器YK1-B100/4型电源避雷器特点:
标称放电电流In:
60KA(8/20μs)
最大放电电流Imax:
100KA(8/20μs)
最大持续工作电压Uc:
385V
安装方式:
导轨式
使用场合:
设备柜空间
功能特点:
指示灯可视报警、通信、热备份、老化预报
第二级限压型防雷器YK1-B60/4型电源避雷器特点:
标称放电电流In:
30KA(8/20μs)
最大放电电流Imax:
60KA(8/20μs)
最大持续工作电压Uc:
385V
安装方式:
导轨式
使用场合:
设备柜空间
功能特点:
指示灯可视报警、通信、热备份、老化预报
第三级限压型防雷器YK3-D20/2型电源避雷器特点:
标称放电电流In:
10KA(8/20μs)
最大放电电流Imax:
20KA(8/20μs)
最大持续工作电压Uc:
385V
安装方式:
导轨式
使用场合:
设备侧
功能特点:
指示灯可视报警、通信、热备份、老化预报
末端精细防护防雷插座YK-FLC/20特点:
标称放电电流In:
10KA(8/20μs)
最大放电电流Imax:
20KA(8/20μs)
最大持续工作电压Uc:
320V
接线方式:
串接
使用场合:
设备前端
4、监控系统的防护
由于雷电发生时产生了巨大的电磁场,IEC指出“在距离雷电发生中心1500米范围内,电磁场的强度足以损坏任何没有屏蔽的电子设备”。
设备已经由机壳本身屏蔽保护,但各类传输线、接口线仍会感应一定的脉冲电流,进而损坏或干扰设备,因此在重要的监控设备端口需要安装精细浪涌保护器。
实施方法:
监控室防护措施:
在监控室视频矩阵前端安装视频信号浪涌保护器,型号为YK-CCTV,防止雷电过电压从视频线侵入设备,计8组。
【产品性能特点】
YK-CCTV视频信号防雷器特点:
标称放电电流In:
5KA(8/20μs)
最大放电电流Ima:
10KA(8/20μs)
最大持续工作电压Uc:
8V
限制电压Up:
<=15V
接线方式:
串接
适用范围:
摄像机、视频矩阵等视频线路信号端口
五、防雷接地等电位连接改造
接地和等电位连接在系统雷电防护工程中,是雷电防护成功与否的关键因素之一。
没有良好的接地和等电位连接措施,再好的电涌保护器也是形同虚设。
现在防雷技术要求全方位保护,综合治理,层层设防,把防雷看成一个系统工程。
本着对客户着想,对客户负责的原则,为客户建立起一套真正能够有效防止雷电侵害的防雷系统,需要重点对配电系统以及监控系统做防雷保护:
接地与等电位连接:
依据GB50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》第六章、防雷击电磁脉冲;第三节、屏蔽、接地和等电位连接第6.3.4条要求:
所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区的界面处做等电位连接;信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件应建立一等电位连接网络,并与建筑物的共用接地系统连接。
实施方法:
等电位
在监控机房设置一个等电位箱,用6mm2的多股铜芯线将光线盒外壳以及监控设备视频信号接地接至等电位箱,用35mm2的多股铜芯线将等电位箱接至室外的防雷电感应的接地系统。
接地系统
(1)直击雷接地
环绕建筑物敷设接地体,用50*50*5mm的镀锌角钢敷设垂直接地极,用40*4mm的镀锌扁钢敷设水平接地极,垂直接地体和水平接地体良好焊接,焊接处应做好防腐处理,使直击雷接地电阻降到10Ω以下。
(2)配电系统及防雷电感应接地
在建筑物附近空地处用50*50*5mm的镀锌角钢敷设垂直接地极,并且用40*4mm的镀锌扁钢敷设水平接地极,垂直接地极和水平接地极进行焊接,焊接处做防腐处理,使接地电阻降到4Ω以下。
六、工程预算
防雷工程预算书
科学先进安全至上
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- 南京 火工品总库 办公 雷电 综合 防护 设计方案
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