防雷工程

設計方案

工程名稱：炸 藥 庫 防 雷 工 程

工程地址：

建設單位：

設計單位：長沙科盛雷防雷技術有限公司

編 號   ：KSL19-FSJ-056

日  期：  2019年4月22日

前 言

              雷電是一種自然現(xiàn)象。隨著微電子、計算機技術的迅速發(fā)展，以集成電路為核心的各種測控及網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)已廣泛應用于現(xiàn)代生活的各個領域。這類設備對過電壓、過電流、電磁脈沖等外來干擾極其敏感且耐受能力極低。通過對雷電的能量波譜分析可知，雷電波能量主要集中在低頻段，極易與工頻（50HZ）的供電線路形成耦合，造成雷電波的侵入；加之機房內(nèi)的計算機設備采用了大量的微電子技術，由于微電子設備的特殊性，其速度快、精度高，但抗干擾能力差，極易毀壞。而雷電電磁脈沖是一種強電磁干擾源，以不同的途徑侵入電子設備內(nèi)部，輕則干擾設備的正常運行，造成數(shù)據(jù)失真；重則使電子設備局部損壞或整機報廢。

一、雷電的防護原理

在低壓供電系統(tǒng)、測量和控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡，有許多因素可引起過電壓浪涌。下面所述的四種造成的危害最大。

直擊雷：

    如果雷電直接對有外部防雷裝置的建筑物或者直接打到建筑物頂部的可以通過某種途徑傳輸雷電流入地的裝置放電(如室外天線，衛(wèi)星接收裝置等)，使得地電位抬升，一大部分雷電流通過保護接地線進入到建筑物的裝置和連接的設備。

雷電也可能直接對電源線(低壓架空線)或數(shù)據(jù)線放電，大部分高能雷電流被引入到建筑物里。

附近的雷擊：

一是，即使建筑物本身沒有遭到雷擊，附近的雷電閃擊也可能引起建筑物裝置上的過電壓。這個浪涌過電壓直接或通過電感性或電容性耦合到達電子裝置、設備的線路上。或者通過雷電放電通道散發(fā)出的磁場，在設備的線路上感應出過電壓，建筑物內(nèi)的長導線回路特別容易感應出過電壓。容性耦合是通過具有高電位差的兩點之間的電場產(chǎn)生的，例如在雷電放電通道和金屬導線之間。

附近的雷擊----雷擊電磁脈沖輻射

二是，雷電擊中附近建筑物或附近其他物體、地面，導致地電壓升高，并在周圍形成巨大的跨步電壓。部分雷電流可能通過大地傳送到接地系統(tǒng)從而入侵建筑物內(nèi)部設備形成地電位反擊。或者其它防雷裝置在對地泄放防雷流時引起接地裝置的電位升高，并沿接地系統(tǒng)入侵建筑物內(nèi)部設備形成地電位反擊。

附近的雷擊----地電位反擊

遠處的雷擊：

一是在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)，雷電擊中電力或信息通訊線路，然后沿著傳輸線路侵入設備。

二是在幾公里的范圍內(nèi)的雷電閃擊，也可能在低壓導線、數(shù)據(jù)線上感應過電壓，該過電壓也可能將高電壓傳導到建筑物的接地裝置上，從而對電子設備造成極大的危害。甚至云層之問或云層內(nèi)部的放電產(chǎn)生的瞬變電磁場也能耦合過電壓到導線中。

遠處的雷擊----傳導雷

開關浪涌：

開關浪涌來自電路的閉合、斷開的轉(zhuǎn)換操作，來自感性和容性負載的開關操作，也來自短路電流的阻斷。特別地，大型用電系統(tǒng)或變壓器的斷開可能引起對鄰近的電子設備的損壞。

雷電的破壞力主要表現(xiàn)為：

1   產(chǎn)生電效應、熱效應和機械力破壞。

2   由于雷電引發(fā)的電荷分布不均勻，通過靜電感應而產(chǎn)生的局部過壓使電子設備損壞。

3   由于雷電流形成的電磁場變化，通過電磁感應使周圍導體產(chǎn)生過壓。

4   雷擊使微電子設備地電位升，導致高電位地反擊。

二、雷擊的防護

對雷電防護，概括的講就是在良好接地前提下，通過安裝合適的過電壓（流）保護器預防雷電感應，利用性能良好的避雷針（網(wǎng)、帶）預防直接雷擊。防雷系統(tǒng)應包括三個方面：直接雷擊的防護、感應雷擊的防護和良好的接地系統(tǒng)，缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潛在危險的。

A、直接雷擊的防護：直接雷擊的防護應采用避雷針或避雷帶。按照滾球法計算被保護物應在接閃器的保護范圍內(nèi)，接地沖擊電阻不大于10Ω。避雷裝置包括：接閃器、引下線和接地裝置。

B、感應雷擊的防護：感應雷擊防護應主要從線路防護考慮。機房電源進線處應加裝電源避雷器，機房信號進線處應加裝信號避雷器。計算機場地的安全保護接地應不大于4Ω，交流工作接地應不大于4Ω。直流工作接地如果設備有特殊要求，按設備的特殊要求接地，無特殊要求則參照交流工作接地的要求，應不大于4Ω；防靜電表面電阻率應在10⁶~10¹¹Ω范圍內(nèi)，防靜電接地應不大于100Ω。

根據(jù)國標GB50057-2000的相關規(guī)定，在土壤電阻率比較高的地方，接地電阻可以適當放寬。

現(xiàn)場情況綜述

該炸藥庫安置在一個開挖的巖層小山坡上，地勢較高，炸藥庫區(qū)域已做好直擊雷防護措施，但炸藥庫的10監(jiān)控裝置，由于雷擊原因裝置經(jīng)常被損壞，存在嚴重的雷擊安全隱患，完善好防雷措施十分必要。

設計方案

設計依據(jù)

1、　GB50057-94　　《建筑物防雷設計規(guī)范》

2、　IEC60364-5-534《建筑物的電氣設施規(guī)范》

3、　GB50343-2004　《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》

4、  GB5051-2003    《輸氣管道工程設計規(guī)范》

5、　GB7450-87　　 《電子設備雷擊保護導則》

6、  GB50058-92     《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》

7、　IEC60364-5-534《建筑物的電氣設施—過電壓保護器件》

8、　IEC61024-1-1　《建筑物防雷—防雷裝置保護、級別的選擇》

9、 IEC6063　　　 《SPD電源防雷器》

10、 GB50054-95    《低壓配電設計規(guī)范》

11、 IEC61643      《接至低壓配電系統(tǒng)的瞬態(tài)電涌保護器》

方案達到的目的

保障炸藥庫內(nèi)所有人員、供電系統(tǒng)、監(jiān)控設備系統(tǒng)的安全和正常運行。

方案具體內(nèi)容

在防雷工程設計和施工的過程中一定要依據(jù)相關規(guī)范的要求，從直擊雷防護、接地措施、安裝SPD、屏蔽處理、等電位連接和綜合布線六個方面進行綜合考慮。

1．直擊雷防護

炸藥庫內(nèi)存在著大量弱電監(jiān)控設備，因此必須做好防直擊雷的保護措施，因此建議在炸藥庫四周安裝避雷塔保護（已做好）

2．地網(wǎng)的制作。

根據(jù)國標GB50057-2000的相關規(guī)定，在土壤電阻率比較高的地方，接地電阻可以適當放寬。

攝像機處需做防感應雷接地，各制作一個簡易的防雷接地地網(wǎng)，共10處。 

攝像機防雷地網(wǎng)制作方法

在攝像機周圍挖一條寬0.3米，深0.5米，長4米的溝，在溝的兩端各鉆一個直徑150MM孔，深2米，每孔植入一根50*50*5*2000的熱鍍鋅角鋼，角鋼間的距離為4米，兩角鋼用40*4的熱鍍鋅扁鋼或φ10的圓鋼連接，然后扁鋼的兩端一端接攝像機安裝桿的底座，作為安裝桿的防直擊雷接地，另一端接防雷器的地線，作為攝像機的防感應雷接地，防直雷擊地線與防感應地線不得共一根接地線。地網(wǎng)回填采用換土法，用土壤電阻率低的土壤回填，同時每個地網(wǎng)配高效降阻劑8包，每個深孔各配2包，水平接地體每米1包。

建議把相鄰的多個地網(wǎng)可靠的連接的一起，以增大地網(wǎng)的泄放雷電流的能力，使接地電阻值有效降低。

攝像機防雷地網(wǎng)共制作10處。

3．安裝防雷器

防雷器是并聯(lián)在線路上的，即接在各種線路和地之間。平時防雷器處于高阻抗狀態(tài)，即對地開路；當線路上有雷電流等過電壓時它將被導通，處于低阻抗狀態(tài)，即對地短路。雷電流等過電壓消失后，它又自動恢復到高阻抗狀態(tài)。

A、供電系統(tǒng)

電源部分的防雷及過電壓保護是整個綜合防雷防護重點。當發(fā)生雷擊時，強大的雷電流及其高強度瞬變電磁場對周圍導體產(chǎn)生過電壓，絕大多數(shù)的雷害都是因為這類二次感應而造成的。因此具有長距離的電力線和信號線都是二次感應雷的侵犯途徑。此外，電力網(wǎng)絡內(nèi)部的操作或事故也同樣會有危險的過電波，會損害設備。

在防雷工程中一般都根據(jù)截斷感應源，防止二次感應，重點保護以及多重保護的辦法，使瞬間過電壓電流被抑制到電子設備能夠承受的安全狀態(tài)。

具體措施是：

1．電源第一、二級防雷：在機房的配電室處安裝一臺B+C級單相并聯(lián)式電源防雷箱KSJ-220/B+CJ/60一臺，以保證供電線路的安全運作。（共1臺）

B+C級單相并聯(lián)式電源防雷箱是B級和C級組合型防雷箱，具有電源第一、二級兩級防雷擊電磁脈沖保護。標稱通流容量為60KA（8/20），響應時間快，限制電壓低。內(nèi)有自保護電路及工作狀態(tài)顯示。

 2．電源第三級防雷：在炸藥庫控制室的主要設備前安裝一臺KSJ-220E/5，共3只。

B、信號系統(tǒng)

所有信號防雷器都具有兩級保護功能，即前級是防雷泄流單元，對雷電流起泄放作用，后級是鉗位電路，對前級殘壓起鉗位作用，兩級之間有退耦電路以達到雷電流能量在前后級之間匹配。

1)監(jiān)控系統(tǒng)防雷

在每個攝像頭前端安裝監(jiān)控系統(tǒng)防雷器KSJ-V/2（共10臺），以保證攝像頭的正常工作。

監(jiān)控系統(tǒng)防雷工程預算表（略）