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1、4.10 、 防雷 接 地系统4.10.1 、系统 概 述雷电灾害从古到今都时有发生。每年在雷雨季节时我们都可以从电视、报 纸上看到，从电台广播中听到雷电对各种设备造成的损坏。随着现代科技的迅 猛发展，超大规模集成电路的广泛应用，使计算机和通信网络正以惊人的速度 在世界各地发展普及，但雷电常常“光顾”这些“娇嫩”的设备。因雷电而导 致各类电子设备的损坏、系统的中断或瘫痪事故，其经济损失是无法用设备本雷电对弱电系统的损害途径是多方面的。防雷保护是一个比较复杂的问题， 对机房防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在弱电系统的设 计施工之前，就要考虑到弱电系统所处的地理环境，设计合适的线缆
2、布放方式、 屏蔽及接地措施。总之，防雷接地保护的设计应综合全面的考虑，才能获得良 好的效果。一个欲保护的区域，从EMC （电磁兼容）的观点来看，由外到内可分为几级 保护区，最外层是 0 级，是直接雷击区域，危险性最高。一般在土建时基本已 考虑进去。也即顶层的钢筋外露环直引到地下。越往里，则危险程度越低。过 压主要是沿线窜入的。保护区的界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属管 道等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管道等则经过这些界面。从 0 级保护区到最内层保护区，必须实行分级保护。对于电源系统，分为 I、II、III、W级，从而将过电压降到设备能承受的水平。对于信息系统，则 分为粗保护和精
3、细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别，而精细保护则要 根据电子设备的敏感度来进行选择。从理论上讲，雷电流约有 50是直接流入 大地，还有 50将平均流入各电气通道（如电源线、信号线和金属管道等）。我们设计防雷系统，目的在于在最短的时间（纳秒级）内将被保护线路连 入等电位系统中。使设备各端口等电位，同时释放电路上因雷击而产生的大量 脉冲能量短路泄放到大地。降低设备各接口端的电位差，从而保护电路上用户 的设备。达到防雷目的。4.10.2 、防雷 措 施电源部分防护首先是电源部分的防护。控制室重要的、精密的设备以及UPS的前端都应对地加装避雷器。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设到机
4、房设备防护的关键。电源防雷第一级保护图信号部分保护：其次是信号部分的保护。对于弱电系统，分为粗保护和精细保护。粗保护 量级根据所属保护区的级别确定，精细保护则要根据弱电设备的敏感度来进行 确定。所有信息系统保护：不可忽略的所有信息系统都必需进行保护。进入楼宇的电缆的多芯线端， 都得对地加装避雷器，电缆中的无用空线也对应接地，并做好屏蔽接地，其中 应注意系统设备的在线电压、传输速率、接口类型等，以确保系统正常的工作4.10.3 、接地 处 理在控制室中，要求有一个良好的防雷接地系统，因所有防雷系统都需要通 过接地系统把雷电流泄放进入大地，从而保护设备和人身的安全。如果接防雷 地系统做得不好，不但
5、会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人 员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题等都需要通过建立良好的接地系统来解决。由于接地系统不好，雷电的强大电流立即损坏设备或轻者干扰设备的正常运行。在网络端口处，现选用外国公司的精细网络信号防雷器。最大传输频率100MHZ、插入损耗小于3dB。地（要求地阻小于10 欧）、逻辑地（也称信号地）、防雷地等。有的公司要求另设专用独立地，要求地阻小于4 欧（根据实际情况可能也会要求小于1欧）。各地必须独立时，如果相互之间距离达不到规范要求的话，则容易出现地 电位反击事故。因此，如果各接地系统之间的距离达不到规范要求时，应尽可 能地连接在一起
6、，如实际情况不允许直接连接在一起的话，则可通过地电位均 衡器实现等电位连接。为确保系统正常工作，应每年定期用精密地阻仪，检测 地阻值。接地装置由接地极及一些附件、辅助材料组成。接地装置的选材和施 工主要决定于土质结构，即土壤的地阻率P。不同层的土质结构不同，因而地 阻率P也不同，为了增加接地装置使用效率，应使用长效降阻剂。4.10.4 、弱电 系 统 的综合 防 雷1、终端设备的防雷：在弱电系统中，机房的防雷最为重要，我们从直击雷防护、雷电波侵入、 等电位连接和电涌保护多方面着手进行。控制室所在的建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击 雷措施应符合 GB5005794 中有关直击
7、雷保护的规定。进入机房的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接 引入时，在入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装 置上。控制室内设置一等电位连接母线（或金属板），该等电位连接母线应与建 筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。 各种电涌保护器（避雷器）的接地线以最直接和最短的距离与等电位连接母排 进行合理的电气连接。由于有 80雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，一般电源上 应设置三级避雷保护。在视频传输线、信号控制线，入侵报警信号线等进入前 端设备之前或进入中心控制台之前加装相应的避雷保护器。良好的接地是防雷中至关重
8、要的一环。接地电阻值越小，过电压值越低。控制中心采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Q。采用综合接地网时， 其接地电阻不得大于1Q。2对电磁环境进行宏观分析，确定建筑物内变压器（10KV220V/380V）的 位置并在弱电系统走线时设法避开。并检测建筑物周围是否存在电磁辐射干扰。3、检查供电系统是否干净、是否存在高频分量。4、根据建筑物内强电走向和变电所的布局设置通讯井。5、采用抗干扰性能较好的智能化产品和利用数字技术进行传输的产品。 具体措施：当然，消除干扰源为最佳抗干扰措施。如不能则，避开干扰源。在避不开又不得不面对的时候，我们将采取特殊的措施，如采用粗同轴电 缆，在有强电干扰的某一段
9、加装镀锌钢管、供电线路或供电电压不正确、功率不够（或某一路供电线路的线径不够，降 压过大等）、供电系统的传输线路出现短路、断路、瞬间过压等。特别是因供电 错误或瞬间过压导致设备损坏的情况进有发生。感应雷对设备的影响1、操作瞬间过电压：众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流截流越 大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开 关时，便会产生瞬时过电压。2、地电位反击：是指雷击大地或接地体，引起地电位上升而波及附近的电子设备，对设备 产生反击，损害其对地绝缘。3、直击雷：雷电直接击在露天设备造成损坏；雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。4、雷电波侵入：智
10、能化系统的电源线、信号传输或进入机房的金属管线到雷击或被雷电感 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。5、雷电感应：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 的弱电系统设备和传输线路会感应出较大的电动势。这现象叫电磁感应。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相反 的电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达lOOkv,信号线路上可40 60kv。 这种现象叫静电感应。电磁感应和静电感应都称为感应雷，又叫二次雷。它对 设备的损害没有直击雷来得猛然,但它要比直击雷发生的机率大得多。 感应雷的防护措施根据对雷电波的频谱分析,雷
11、电波的绝大部分能量集中在工频附近。因此, 雷电波极易和电源线发生耦合。根据统计资料表明 70-80%的感应雷和雷电入侵 波来自于电力传输线。根据YD5078-98的有关规定，对雷电入侵波应分区泄 放,直到将感应过电压降到设备可以承受的水平。因此,电源系统的防雷应采取 “多重保护、层层设护”的原则，根据设备的重要程度和地理位置进行有重点、 有层次的保护。根据客户特殊要求目前电源系统设计为二级防护。针对网络中心UPS电源系统的防护在 网 络 中 心 办 公 楼 UPS 供 电 线 路 主 配 电 处 各 安 装 一 台 （ 共 1 台 ）AM1-80/3-NPE-XL 型三相总电源避雷器，作为防雷
12、系统的第一级保护。抑制外部 电源传输线引入的感应雷电流。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能，最大 放电电流达 80KA。在网络中机房主电源开关处安装一台（共1台）V25-B+C/3+NPE型三相分电 源避雷器，作为防雷系统的第二级保护。该避雷器带失效指示、可更换模块等功 能,最大放电电流达 40KA。在网络中UPS输出端安装一台（共1台）V25-B+C/3+NPE型三相分电源避雷 器，作为防雷系统的第三级保护。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能,最 大放电电流达 20KA。针对网络设备的防护 在重要设备如小型机、网络设备安装一台（数量待定） A6-420NS-XL 型防雷 插排，作为重要设
13、备的精细防护。针对网络设备的防护（可选）在光纤、 DDN 等外部接入的网络通讯线路处可安装RJ45-E100/4S-XL、RJ45-DDN/4S-XL 型网络信号防雷器。针对室外监控设备的防护前端设备：1）前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范 围之内。当摄像机独立架设时，避雷针最好距摄像机 34 米的距离。如有困难 避雷针也可以架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用 8 的镀锌圆钢。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管 屏蔽。2）带控制功能的前端：每个前端配置电源防雷器（交流电源防雷器或直流 电源防雷器）、视频防雷器、控制信号防雷
14、器各1 套。或者采用三合一防雷器一 套。3）不带控制功能的前端：每个配置电源防雷器（交流电源防雷器或直流电源防雷器）、视频防雷器各 1 套。监控中心机房：1）在监控中心机房大楼电源总配电柜的进线端，安装通流容量 100KA 电源 防雷器。采用三相线路防雷箱，作为监控中心机房设备电源第一级防护。2）在监控中心机房的 220V 电源的电源进线端，安装通流容量 40KA 电源防 雷器，采用三相线路或单相线路防雷箱，作为监控中心机房设备电源第二级防护。3）在监控中心机房各终端设备的前端，安装通流容量20KA电源防雷器，作 为监控中心机房内各终端设备电源第三级的防雷防护。4）在终端设备的视频线路接入端，
15、安装视频信号防雷器，作为监控中心机 房内视频连接端口的防雷保护。5）在终端设备的控制线路接入端，安装控制信号防雷器，作为监控中心机 房内控制连接端口的防雷保护。接地系统：根据GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范要求，计算机等 弱电设备的接地系统宜采用联合接地方式，当防雷接地与交流接地、直流工作接 地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备 中要求的最小值确定，现用电设备接地电阻要求RW4Q,（如不符合要求，需另 行整改）。机房的接地应优先考虑采用建筑物的自然接地网（采用大楼地网）。联合接 地的优点就是尽可能减少雷击时相互连接设备间的电压差，最大可能地实现等电 位。机房的接地装置包括机房内接地汇集环、设备接地线、接地引下线及室外人 工接地体。1、接地汇集环（排）采用BV-35mm2裸铜线作为机房设备闭合接地汇集环。以30X3的铜排作为 机房内的等电位汇集排与汇集环相连。2、接地线及等电位连接1）采用 BV-2.5mm2 的铜线作为机房内正常工作不带电的金属外壳（如机房 的金属门窗、金属吊顶、防静电地板支撑架、设备外壳等）的接地线。接到接地 汇集环上。2）机房内电源电涌保护器的接地线采用 BV-16mm2 的铜线。接到接地汇集排， 长度不宜超过 1 米，信号电涌保护器的接地线采用 BV-4mm2 的铜线与接地汇集环 相连
