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1、电力公司防雷系统第一章 引 言雷电是一种非常常见的自然现象，但它具有极强的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。1987年联合国确定的“国际减灾十年”中，雷电为对人类最大的十种灾害之一。随着现代电子技术的不断发展，各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用，通讯系统也广泛应用于政府机关、学校、交通、公安、银行、证券、邮电等企事业单位中，由于这些控制系统的电子设备内部结构的高度集成化，耐过电压、耐过电流的水平极低，避雷针对这些电子设备的保护也无能为力，因而极易遭受雷电流的冲击而损坏，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信息无法传递；重者使网络主机损坏，致使网络瘫痪，工作无法
2、进行。因此，为了使控制系统正常运作，防止雷击而带惨重损失，有必要对通讯系统进行综合雷电浪涌防护措施，除了要安装良好的避雷针、避雷带，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护工作，并具备可靠的接地装置。所以雷电电磁干扰损坏计算机、自动化控制系统硬件造成的直接经济损失仅仅是全部经济损失的一小部分。计算机、控制系统停用,致使生产、业务中断所造成的间接经济损失一般都比直接经济损失大的多。为了保证信息机房的正常运行，工作设备的安全稳定。使其尽可能免遭雷击，有效抑制雷击电磁脉冲的侵入，根据国家标准结合机房内部信号系统的运行情况，特为贵单位提供一套系统的防雷设计方案，供各位领导和专家参考。1. 现代防
3、雷技术概述现代意义上的防雷系统，本着安全可靠，技术先进，经济合理的设计原则，强调立体防护、综合治理、层层设防，把防雷看成一个系统工程。IEC防雷理论认为雷电的侵入通过以下三种方式：直击雷、雷电波侵入及雷电感应。一个有效的防雷系统分为外部防雷和内部防雷两个系统。外部防雷即为防直击雷，含防止防雷装置受到直接雷击时向其它物体的高电位反击；内部防雷包括：防雷电感应、防高电位反击以及防雷电波侵入和防生命危险。防雷措施（如下图所示）主要是采用接闪分流、接地、屏蔽、等电位连接、综合布线和安装浪涌保护器六种方法，形成一个多层次的完整的防护体系。接闪分流：利用避雷针、避雷带（网）等外部接闪装置，将雷电流沿引下线
4、安全导入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。接地：在控制系统中，为保证其工作稳定可靠、保护系统设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。而防雷接地体的作用在于将引下线引入的雷电流安全地散入大地。屏蔽：进入建筑物内的所有金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，尽可能埋地敷设，并尽量在靠近入户点将电缆金属屏蔽层、金属管作等电位连接。并利用建筑物钢筋网和其他金属材料与接地装置连接，形成一个法拉第笼，用以防止或减少雷电电磁脉冲（静电感应和电磁感应）干扰机房内设备。等电位连接：为减少在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险，等电位是一项很重要的措
5、施。等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置、建筑物内的金属架构、金属装置、外来的金属管道导体、电气和电讯装置等进行电气连接以减少需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。安装浪涌保护器：在计算机网络及通信控制系统设备的电源线、传输信号线上安装相应的过电压保护器-安装浪涌保护器，利用其元件的非线性特点，限制线路上的瞬态过电压和分走电涌电流，保护设备不受损害。主要有电压开关型（如间隙放电型、气体放电管等）、限压型（压敏电阻、快速抑位二极管等）和组合型三类过电压保护器件，可根据需要进行组合，形成多级防雷保护。第三章设计依据本方案主要依据国家有关标准及各行业标准，并参考
6、国际电工委员会（IEC）标准：1、IEC61024建筑物防雷2、IEC61312雷电电磁脉冲的防护3、GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范4、GB50057-94建筑物防雷设计规范5、GB50174-93计算机机房设计规范6、GB2887-89计算机场地技术条件7、GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范8、XQ3-2000气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范9、ITU K25光缆的防雷10、GB50200-94有线电视系统工程技术规范11、GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范12、GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设
7、计规范第四章防雷设计方案雷电流接闪后会形成强大的磁场，电磁场将通过电力线路，信号线路，网络数据线路和各种管道感应到设备，当感应电压达到一定能量时会将设备损坏。因此只有直击雷的防护是不合理也不全面的，它容易导致安全事故的发生。考虑到防雷工程的安全性，合理性，经济性和实效性，根据现场实际，在考虑雷击的各种入侵途径后提出设计方案如下：4.1电源系统雷电侵害主要是通过线路侵入。对高压部分电力局有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电力限制到小于6000伏（IEC62.41），而线对线则无法控制。所以，对380v低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建议在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆
8、内芯线两端应对地加装电涌保护器，作一级保护；在建筑总配电盘至各楼层分配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装电涌保护器，作为三级保护。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备（电涌保护器）将雷电过电压（脉冲）的能量分流泄入大地，达到保护目的，所以，分流、等电位技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络防护的关键，因此，选择合格优良的电涌保护器至关重要。若只做单级防雷或二级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电
9、压的侵袭。根据GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范中的具体要求:第5.4.1条规定进、出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路 ； 浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜大于0.5m。当电压开关型浪涌保护器至限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能 ； 用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符合表5.4.4-2规定表5.4.1-2电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值保护分级
10、LPZ0与LPZ1区交界处LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3区交界处直流电源标称放电电流（KA）第一级标称放电电流*（KA）第二级标称放电电流（KA）第三级标称放电电流（KA）第四级标称放电电流（KA）8/20s10/350s8/20s8/20s8/20s8/20sA级208040201010B级15604020直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流10KA适配的SPDC级12.55020D级12.55010注： SPD的外封装材料应为阻燃型材料*第一级防护使用两种波形的说明见条文说明。故对机房的电源方面做以下方案。机房电源作为配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制
11、到2千伏以内，要求具有20KA以上的通流容量。防雷器并联安装在分配电柜处。可以对已经经过初级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器10-15米，以使防雷器的动作分级起效。具体措施：在机房配电柜(或UPS的电源)进线端并联安装1套二级电源防雷器，型号ASP AM2-40/3+NPE作为电源系统的第二级保护，且防雷器前需加装32A D型空气开关。设备电源第三级防雷即用电设备的末级防雷，这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是m
12、A级的，若不做第二级的防雷，由经过一级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。作为第三级的防雷器，要求有10KA以上的通流容量。根据不同的设备可选用插座式或其它组合式电源防雷器。具体措施：在机房的重要设备电源进线端使用电源防雷插座，型号ASP A6-42-0NS作为设备电源系统的第三级保护。对于在机房外楼层或设备间的光端机，网络交换机的电源防雷：若楼层或设备间的配电柜装有AM2-40/3+NPE的二级防雷器，则只需在设备的电源处使用ASP A6-420NS作为设备电源系统的第三级保护；否则，应先装一套AM2-40/3+NPE的二级防雷器，然后在设
13、备的电源处使用ASP A6-42-0NS作为设备电源系统的第三级保护。 电源线路浪涌保护器（SPD）的安装注意事项：1电源线路的各级浪涌保护器（SPD）应并联安装在主线路过流保护装置的负荷侧，被保护设备电源线路的前端，其接地端与配电箱的保护接地线（PE）接地端子板连接，然后可靠接地。AM系列的电源浪涌保护器（SPD）前端必须串联过流保护装置，具体情况如下：AM1防雷模块安装时，其每个模块前应分别串联安装壹套动力型D63A（或D60）空开AM2防雷模块安装时，其每个模块前应分别串联安装壹套动力型D32A（或D40）空开AM3防雷模块安装时，其每个模块前应分别串联安装壹套动力型D16A（或D20）
14、空开3. 各级浪涌保护器（SPD）连接导线应平直，其长度应不超过0.5m；若超过，必须加大连接导线的截面积。电源浪涌保护器（SPD）的连接导线和接地线用多股铜线, 截面积参考下表：电源浪涌保护器SPD连接线最小截面积保护级别SPD的类别导线截面积（mm2）SPD连接相线铜导线SPD接地端连接铜导线第一级开关型或限压型1625第二级限压型1016第三级限压型610第四级限压型46注：组合型SPD参照相应保护级别的截面积选择。 4.安装距离要求：开关型 SPD与限压型SPD之间的线距应大于10m,限压型SPD与限压型SPD之间的线距应大于5m；否则，应在线路上串接退耦器.2.2信号系统信息系统除了
15、遭受直击、传导雷以外。由于网络通信信息系统设备的工作电压较低，系统浪涌的破坏效果因而被放大，感应雷的破坏性因而也变的更为突出。根据国内外对雷击的研究，95%以上的雷击是发生在云对云的放电，而云对云的放电时产生的巨大雷电磁脉冲辐射(LEMP),对地面设备的影响则全部是通过感应雷产生作用的。因此这部分的感应雷击灾害的发生几率较其他雷击灾害高很多，对网络通信系统的雷击保护因此也显得突出和重要。由于防雷是一项系统工程，所以依据等电位连接的原则，应该将设备所有引出线路对某一个基点作等电位连接，安装了电源防雷器的系统必须要配套信号系统的雷击保护措施，才能真正起到系统的雷击保护效果。我们用下图描述电源防雷和信息防雷缺一不可的因素：只有当A、B、C三点等电位时，图中的元件 1，
