南京市建筑工地的防雷系统设计

    一、雷电的危害

    近二十年来出现的新的雷灾的起因是闪电的电磁脉冲辐射（LEMP），它无孔不入，波及的空间范围很大，微电子设备越先进，耗能越小、越灵敏，则LEMP的危害范围越大。以往年代的防雷主要是强电系统，LEMP的存在危害不了它，而现在的防雷则转向弱电系统，涉及科技知识要复杂得多，特别是高频电子学方面，因此，防雷工程技术面临着一个大转变，包括观念上、方法上的转变。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，因而由于感应雷造成的雷击事故也越来越多。直接造成了巨大的经济损失，因而重要设备损坏使网络陷入瘫痪后造成间接的损失更是惊人。

    二、防雷设计

    1、接地网

    南京市建筑施工现场远程监控中心机房已经设计了接地网，弱电系统可通过弱电接地干线（BV75mm2，1根）接至接地网上，智能化系统要求接地电阻小于1欧姆。如果无法满足要求，需要设置单独的接地网。

    地网的选址可根据具体情况来选定，原则是: 一是无人走动，二是土壤的接地电阻比较小。按国家有关标准进行施工，地桩采用50×50×5mm的热镀锌角钢（或ф50镀锌钢管），长度为2.5米，用40×4mm的扁钢相连，地网埋地深度大于0.5米。同时该地网与建工局原有避雷地相连接。预计用地桩20根，预计占地面积20×15m，做到接地电阻1欧姆以下。如接地电阻达不到要求，则分批将地桩数量递增，以及采用换土，增加降阻剂等方法达到降阻的要求。

    （1）避雷针底座与楼顶原避雷带用40×4mm的镀锌扁钢连接，连接点不少于两处。
    （2）地网的网格为5×5米，与原避雷的引下线用40×4mm的扁钢连接，连接点不少于两处。
    （3）地网的接地电阻小于1欧姆。
    （4）地网埋地部分用40×4mm的扁钢连接。

    2、设备接地

    在监控室机房内用30×3mm的铜排设一接地汇流排，用塑料线槽固定在地板上，用6mm2 铜芯电缆布设保护地线布设在机房内，包括设备工作地、防雷器接地、光纤的钢芯、铜芯电缆的屏蔽层等等，形成单点接地。再由35mm2或60mm2的铜芯电缆接线到弱电竖井30×3mm的铜排上。
电源间的接地引下线与地网间的连接采用铜铁过渡，并在距地面1.5米左右设断接测试卡。

    3、系统防雷

    依照有关防雷规范和建议: “电力供电系统应采用不少于三级的防雷分流限压保护”。据IEC统计，在所有雷击损电子设备的事故中，由电力线路引入的雷击过电压造成的比率在70％左右。中国现阶段高压电网有一定程度的防雷能力，但低压端很多地方无任何防护措施，低压线路大多架空铺设，线路长、线径粗，极易招致雷击的破坏。所以，良好的电源防护是智能化系统保护的基础。根据《雷电电磁脉冲与防护》（IEC-1312）防雷区的概念，建议按照IEC标准进行三级配合的保护: 根据南京远程施工现场远程监控系统的情况，建议采用深圳著名品牌CAN品牌系列防雷产品。

    供电系统雷电波侵入防护

    这里采用三级防雷保护的方式。

    （1）电源第一级保护

    由于机房电力供给是由南京远程施工现场远程监控系统管理中心的建筑物变配电室引入，电源高压端的防雷（一级保护）保护一般由电力供电部门实施。电源第一级保护的作用是防止直击雷击和较强的感应雷击，经过这级的保护，使雷击电流绝大部分泻地。

    如果电力部门没有采取措施，可选用深圳CAN  Can-TP100第一级电源防雷器，最大防雷击能力100KA，8/20μs波形测试，响应时间≤100ns，并联安装在总电源开关后端，具体数量待与电力专业协商后确认。

    （2）电源第二级过压保护

    并联安装在机房配电柜或分配电柜空气开关后端（UPS前），共需要25只。其作用是为降低第一级避雷器所产生的残压和防止后端线路二次感应上雷电流。第二级选用深圳CAN  Can60-V/2第二级电源防雷器，防雷强度60KA，8/20μs波形测试，响应时间≤25ns，残压降低到1.5KV以下。

    （3）电源第三级保护

    其作用是防止过压及浪涌电压，对重要精密设备的侵袭，如服务器、交换机、HUB等，因此采取精细级保护。考虑到实用及维护方面，第三级防雷器选用深圳CAN  Can-D6P-10第三级电源防雷器或国产防雷插座，最大防雷击能力10KA， 8/20μs波形测试，响应时间≤1ns，残压降低到750V以下，接需保护设备前端。如图1所示:

    4、监控系统的防雷保护

    监控系统都是工作电压较低的弱电设备，耐过压能力低，传输信号易被干扰。如果网络连接线路大都是未加屏蔽层的架空线路，易感应上雷电流。因此，在与外线连接的线路接口处都应加防雷保护器进行保护。在服务器等贵重设备的进线接口处也要加装防雷器，防止系统工作受干扰和中断。根据IEC防雷要求，将信号线路的防雷保护分为粗级和精细级保护。为了安装方便、减少接口、降低插入损耗。因此，在信号防雷器选择上要选用性能参数好的产品。在整个监控系统中，本系统对前端摄像机作三合一防雷保护，选用CANJK-3/220/II 三合一防雷器（电源、控制线、视频），防雷击能力5KA，8/20μs波形测试，响应时间≤1ns，数据传输速率为155Mbit/s，带宽165MHz。装接于被保护设备前端。而硬盘录像机作二合一防雷保护，即视频和信号线路防雷，保护硬盘录像机。选用CANJK-2/220/II 二合一防雷器（控制线、视频），防雷击能力5KA，8/20μs波形测试，响应时间≤1ns，数据传输速率为155Mbit/s，带宽165MHz。

    根据中华人民共和国国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）要求，为防止由电源线侵入的感应雷破坏机房信息系统，在电源线路引入的配电箱处装设过电压保护器。

    主级防雷: 在机房配电箱电源进线处安装高容量防雷器，当感应雷袭击时，主级防雷器可迅速被击穿，将雷击高压浪涌就近泄入大地，从而保护机房设备。

    次级防雷: 为了防止雷电残压侵入设备，在设备电源线进线处安装小容量防雷器或防雷插座，可进一步减小感应雷电的影响，保护电子设备免受损坏。

    6、机房信号系统的防雷

    信号防雷器安装在各类信号线入端，用于保护与通讯网络、数据网络和计算机网络相连接的重要设备。所有信号防雷器都采用了无放射性三级放电管与快速箝位二极管相结合的两级保护技术，使得:

    放电容量（非破坏性）在8/20μS波中>5KA;
    保护反应时间<1ns;
    在持续性故障时具有失效性保护短路功能。

    由于采用三极放电管，三极同时放电特性保证即使在接地不良的情况下也能提供有效保护。它们能够承受不断的浪涌冲击波而不会损坏，在下列情况下，它们会安全断开:

    长时间持续过压;
    异常强烈的雷电冲击;
    在数据处理设备的防雷保护方面，我们考虑到了网络的两个显著特点，即:
    极低的工作电压;
    很高的传输频率;

    为了使防雷器最好地起到保护作用，安装信号防雷器时我们考虑了所有的系统特征:

    防雷器装置接地: 保护装置采用尽可能短的路径，通过具有足够的截面的导体连接至接地网络。
    接地、屏蔽网络: 所有设备的电气接地端互相连接，以限制电位差。
    防雷器与被保护设备的相对位置: 与设备有3米的距离，或在设备进线的入口处。
    防雷器的连接: 按规定方向连接进线（或电缆）和被保护的出线（或设备）; 屏蔽层不构成接地网络。

    7、对设备电力线另外加装保护

    针对具体设备保护，我们考虑了以下参数:

    被保护设备的线对数目;
    线路类型及保护级别;
    接线方式: 通常有绕线式、卡线式、RJ11或RJ45和螺丝紧固式等几种。

    （本文由深圳市浩铭安防工程有限公司提供）