智能大廈綜合防雷,四川中光高科產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團(tuán)2005年7月,概述,智能大廈的綜合防雷系統(tǒng)，是除如像石油天然氣管網(wǎng)與罐區(qū)、加油站、加氣站、專用通信局（站）等特殊行業(yè)以外，電子信息系統(tǒng)最多，最集中的典型建筑。作為防雷而言，它既有建筑物自身直接雷擊（含側(cè)擊雷）的防護(hù)，同時(shí)也有電源線路雷電高電壓和雷電電磁脈沖的防護(hù)。對(duì)有線通信、無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、消防報(bào)警與控制系統(tǒng)、安全保衛(wèi)系統(tǒng)、電器設(shè)備控制系統(tǒng)、廚房智能化系統(tǒng)、家庭保健護(hù)理系統(tǒng)、物業(yè)管理智能系統(tǒng)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)，衛(wèi)星及閉路電視網(wǎng)系統(tǒng)、水、電、氣、電視、電話、物管可尋址收費(fèi)系統(tǒng)等通信與控制線路與設(shè)備，進(jìn)行雷電電磁脈的防護(hù)。因此，智能大廈的防雷是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。它的設(shè)計(jì)應(yīng)在建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中同時(shí)完成。預(yù)防帶來(lái)建筑物設(shè)計(jì)或施工完成以后再作防雷設(shè)計(jì)而造成的重復(fù)施工費(fèi)用或無(wú)法再補(bǔ)救防雷工程的某項(xiàng)措施而造成的防雷缺陷，留下防雷隱患。綜合防雷是將直接雷擊點(diǎn)引至有泄流線的防雷裝置上用以達(dá)到建筑及其它需保護(hù)的對(duì)象不被直接雷擊損壞。同時(shí)將雷擊發(fā)生時(shí)其近距離（500m）空間范圍內(nèi)造成的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化致使金屬線路和設(shè)備感應(yīng)（耦合）雷電高電壓與雷電電磁脈沖，造成耐壓水平低的設(shè)備損壞的因素取適當(dāng)?shù)慕鉀Q措施。智能大廈內(nèi)及外部相關(guān)的電子設(shè)備均屬耐壓水平低的設(shè)備。因此，應(yīng)在其線路與設(shè)備端口上采取防雷電感應(yīng)的措施。為了使設(shè)備及其金屬線路不受雷電電磁干擾和帶來(lái)?yè)p害，法拉第籠的原理用在它們上面，就是將設(shè)備本身置于避免電磁輻射的金屬殼體內(nèi)，而金屬線路則采用金屬屏蔽線纜或穿入金屬管內(nèi)進(jìn)行電磁屏蔽。電磁屏蔽措施，是因防雷電而造成電磁脈沖的一項(xiàng)重要措施之一。為了防止雷擊時(shí)引起空間電磁場(chǎng)的變化造成各接地點(diǎn)的地電位差及設(shè)備之間的對(duì)地電位差，采用聯(lián)合接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及等電位連接方式是十分必要的。合理的布線與在設(shè)備端口加裝相適配的防浪涌保護(hù)器（SPD）也是保證設(shè)備正常工作的因素之一?？傊?，防雷應(yīng)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，只是每一個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境因素的不同或設(shè)備配置有所差異而有某些變化，對(duì)其進(jìn)行防護(hù)的基本措施沒(méi)有改變。智能大廈本身的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)可按以下公式計(jì)算：N1=KNgAe（次/年）1建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度：Ng=0.024Td1.3(次/km2年)2建筑物等效截收面積Ae:當(dāng)建筑高度100m時(shí)：Ae=LW+2（L+W）+H（200-H）10-6（Km2）當(dāng)H100m時(shí)Ae=LW+2H(L+W)+h210-6（Km2）,一、什么是雷電？,雷電是因強(qiáng)對(duì)流氣候而形成的雷雨云層間和云層與大地間強(qiáng)烈瞬間放電現(xiàn)象。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)大的雷擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、瞬變的電磁場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射,基本防雷措施,1.直接雷擊防護(hù)智能建筑本身所處的位置（地理、環(huán)境、雷暴頻度）應(yīng)是在設(shè)計(jì)前要獲取的重要資料。根據(jù)大廈的面積、高度及前期資料確認(rèn)本大廈直接雷擊防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的措施。如，一類建筑在建筑距地面高度超過(guò)30m后采取每層或隔層做防側(cè)擊雷的措施（均壓環(huán)）。建筑物天面加裝直接雷擊避雷帶或避雷針。以上是對(duì)大廈（建筑物體）自身的防直接雷擊和側(cè)擊雷措施。當(dāng)大廈頂部安裝有無(wú)線通信天線或中央空調(diào)等設(shè)備時(shí)，應(yīng)在與它們水平距離大于3m的適當(dāng)位置，設(shè)置獨(dú)立避雷針對(duì)其進(jìn)行直接雷擊的保護(hù)。避雷針的高度可按滾球法計(jì)算。,直擊雷聲光并發(fā)，電閃雷鳴，老少皆知。直擊雷是雷雨云對(duì)大地和建筑物的放電現(xiàn)象。,ZGU-5A2,2綜合接地系統(tǒng)的設(shè)置智能大廈本身防雷接地電阻要求并不高。一般建筑物基礎(chǔ)（自然接地裝置）均能滿足其接地電阻的要求（既直接雷擊雷電流對(duì)大地的泄流要求）。作為電子信息系統(tǒng)、設(shè)備接地電阻值對(duì)接地電阻的要求要高很多。因此，在智能大廈建設(shè)前應(yīng)將設(shè)備接地作同時(shí)考慮，在建設(shè)施工中將地網(wǎng)、接地引入線、等電位接地端子同時(shí)納入施工中，這是一種最優(yōu)的方式。為了避免直接雷擊時(shí)通過(guò)接地線引入大地而使該點(diǎn)地電位升高，并通過(guò)設(shè)備接地線引接至設(shè)備工作地。造成設(shè)備因地電位升高而損壞（高電位擊穿）。因此，在建筑物基礎(chǔ)水平距離大于3m的位置設(shè)置人工輔助接地網(wǎng)（一般設(shè)環(huán)形網(wǎng)），它可多點(diǎn)與建筑物自然接地地網(wǎng)在地下進(jìn)行電氣連接。設(shè)備接地點(diǎn)可由輔助接地網(wǎng)距建筑物直接雷擊泄流線入地點(diǎn)大于10m的位置引接。引接至設(shè)備房的總接地引線應(yīng)采取屏蔽措施后引至大廈低壓豎井中。然后在豎井中用總干線由一樓引至各樓層。在各樓層低壓豎井處設(shè)接地端子板，各設(shè)備用戶端接地線，均由此引接。,ZGD-3,3電磁屏蔽措施：凡進(jìn)入智能大廈（建筑）的金屬線路，大廈內(nèi)設(shè)備間連接的金屬導(dǎo)線，均采用帶有金屬屏蔽層的鎧裝電纜屏蔽線纜。沒(méi)有帶屏蔽層的線纜或屏蔽能力較弱的線纜應(yīng)采用金屬管或金屬布線槽作電磁屏蔽處理。凡設(shè)置在大廈外的線纜應(yīng)采取屏蔽后埋地進(jìn)入建筑物。埋地深度一般1m。有凍土層的地區(qū)，應(yīng)埋設(shè)在土層以下，當(dāng)敷設(shè)在有壓力、扭力威脅的地方，應(yīng)采取相應(yīng)的抗壓、抗拉措施。線纜屏蔽層由外進(jìn)入建筑物時(shí)，除端頭處作一次可靠接地處理外，在進(jìn)入建筑物的介面處應(yīng)作接地處理。線纜進(jìn)入用戶端時(shí)，線纜屏蔽層應(yīng)與室內(nèi)接地端子作連接。若采用有金屬層或有金屬加強(qiáng)芯的光纖纜線時(shí)，纜兩端的金屬體應(yīng)作接地處理。重要的設(shè)備控制中心機(jī)房（特別是處于電磁環(huán)境條件極差的機(jī)房）應(yīng)對(duì)整個(gè)機(jī)房作電磁屏蔽處理。其措施采取在建筑設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)墻內(nèi)鋼筋進(jìn)行加密處理、將金屬網(wǎng)或金屬板材增設(shè)在墻表面或墻體內(nèi)的措施。置于戶外的監(jiān)控設(shè)備，應(yīng)采用有金屬外殼且防水性能強(qiáng)的設(shè)備。設(shè)備端口的引接線，應(yīng)盡量置于有電磁屏的金屬層內(nèi)。,4等電位連接措施設(shè)置聯(lián)合地網(wǎng)，就是在地下做等電位連接。除此之外，我們還要在建筑物內(nèi)做等電位連接。低壓豎井內(nèi)貫穿各樓層的接地干線可視為建筑物內(nèi)總等電位接地連接帶。它對(duì)應(yīng)各樓層設(shè)接地端子板，這就是各樓層的等位接地匯集點(diǎn)。設(shè)備機(jī)房（用戶）設(shè)室內(nèi)等電位接地端子板，并根據(jù)機(jī)房的面積、設(shè)備的分散程度分別設(shè)置“S”型星形或“M”型網(wǎng)形等電位連接網(wǎng)絡(luò)，然后將室內(nèi)的交流工作接地，直流工作接地，安全保護(hù)接地，防靜接地，防雷保護(hù)接地及室內(nèi)一切外露可導(dǎo)電物（含金屬門(mén)窗、屏蔽體）均分別就近與室內(nèi)等電位接地網(wǎng)相接。,5合理布線智能大廈具有完備的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，物業(yè)保安系統(tǒng)、公共設(shè)施管理系統(tǒng)、溫度、濕度、采光等環(huán)控制系統(tǒng)、節(jié)能設(shè)備和控制系統(tǒng)等。因此各種線路措施復(fù)雜。首先在建筑設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中應(yīng)事先作出設(shè)計(jì)在施工過(guò)程中留出這些管線通過(guò)的路徑所需要的位置與空間。不同種類的設(shè)備進(jìn)出它們的線路上的工作電平、輸速率、抗干擾能力等性質(zhì)均不相同，若在布線時(shí)不充分考慮它們之間的布線距離，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備間的相互擾，甚至由于某線路高的電壓會(huì)直接耦合到低耐壓水平設(shè)備的線路上造成設(shè)備不能正常工作或損壞。綜合布線系統(tǒng)還必須考慮交流、直流、信號(hào)與控制線路、衛(wèi)星電視及線纜電視系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)的信息交互需求。綜合布線除參照IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)遵守GB50343-2004：5.3章的規(guī)定。電子信息系統(tǒng)線纜與其它管線的凈距,注：如線纜敷設(shè)高度超過(guò)6000mm時(shí)，與防雷引下線的交叉凈距應(yīng)按下式計(jì)算：S0.05H式中：H交叉處防雷引下線距地面的高度（mm）；S交叉凈距（mm）。,電子信息系統(tǒng)線纜與電力電纜的凈距,注：1、當(dāng)380V電力電纜的容量小于2kVA，雙方都在接地的線槽中，即兩個(gè)不同線槽或在同一線槽中用金屬板隔開(kāi)，且平行長(zhǎng)度小于等于10m時(shí)，最小間距可以是10mm。2、電話線纜中存在振鈴電流時(shí)，不宜與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在同一根雙絞線電纜中。,電子信息系統(tǒng)線纜與電氣設(shè)備之間的凈距,6加裝適配的SPD除光纖線纜和全程均采取了可靠的電磁屏蔽措施的金屬線纜外，其它金屬線纜均會(huì)因雷擊而感應(yīng)雷電高電壓和雷電電磁脈沖，當(dāng)其感應(yīng)上的電壓超過(guò)線路上設(shè)備的耐壓水平時(shí)，設(shè)備將會(huì)因此而受損。特別是智能大廈安裝的設(shè)備多屬低耐壓水平的。在它的出入線端口上加裝適配的防浪涌保護(hù)器（SPD）是完全必要的。電源供電輸送線路的高壓部分，一般不采取線路屏蔽措施，因此雷電將會(huì)由它進(jìn)入我們的低壓系統(tǒng)。在低壓輸電線路的設(shè)備端口處，根據(jù)線路的架空狀況、當(dāng)?shù)貧庀笠蛩?、設(shè)備的重要性和集中程度加裝雷電通流量、最大持續(xù)運(yùn)行電壓、保護(hù)水平與被保護(hù)設(shè)備相適應(yīng)的SPD。其加裝級(jí)數(shù)由以上因素而定，智能建筑在設(shè)計(jì)階段應(yīng)作充分的認(rèn)證，并將SPD的實(shí)際安裝位置同時(shí)加以考慮，不但要考慮與電源本身接地保護(hù)要求不同的SPD的接地問(wèn)題，同時(shí)要考慮安裝SPD引接線路及其本身與設(shè)備之間的安全距離。這些因素若前期沒(méi)有作設(shè)計(jì)，將給后期安裝留下不可逾越的困難。電源線路SPD的設(shè)置，在智能大廈基本建設(shè)中可按總配電柜（設(shè)B級(jí)），分配電柜（設(shè)C級(jí)），用戶配電箱或UPS端口（設(shè)D級(jí)），同時(shí)在所有房間（用戶端）用電設(shè)備電源接口插座處將不具備防雷功能的電源插座改為具有防雷功能的插座。這樣，電源線路防浪涌保護(hù)就可得到安全保證了。無(wú)線通信，微波接收線饋線是由LPZOB區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的，在LPZOB區(qū)由于雷電電磁感應(yīng)的強(qiáng)度沒(méi)有衰減，因此，雷電電磁脈沖還將通過(guò)高頻頭、無(wú)線天線與饋線直接傳到收、發(fā)設(shè)備端口造成設(shè)備損壞。因此，在設(shè)備端口上加裝適配的天饋線路SPD是十分必要的。智能大廈中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、保安系統(tǒng)，自動(dòng)取款（ATM）和各類計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)，電源、電表、水表、燃?xì)獗?、燃?xì)庑孤?、?bào)警系統(tǒng)，巡警、火警、急救中心聯(lián)動(dòng)告警應(yīng)急系統(tǒng)，門(mén)禁、電梯、供暖、照明、濕度、自動(dòng)消防、采光等自動(dòng)控制系統(tǒng)，電子公告、電會(huì)議、公共廣播系統(tǒng)，有線、無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，監(jiān)視指揮聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等等。它們具有對(duì)各設(shè)備的直流、交流供電線路和信號(hào)傳輸線路以及控制線路。當(dāng)這些線路為金屬線路且屏蔽達(dá)不到要求時(shí)，均應(yīng)在其設(shè)備的端口處加裝相適配的交流線路SPD，直流線路SPD、信號(hào)線路SPD和控制線路SPD。,建筑物電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù),電源防雷示意圖,耐沖擊電壓類別及電源SPD設(shè)計(jì)位置,圖例,：空氣斷路器；隔離開(kāi)關(guān)；熔斷器；電涌保護(hù)器；,等電位連接端子。,6KV總配電柜,耐沖擊過(guò)電壓類別耐沖擊電壓額定值SPD設(shè)計(jì)位置,1.5KV信息設(shè)備,2.5KV信息機(jī)房配電柜,4KV分配電柜,電源線路SPD的選擇要求,1、低壓架空線路引入宜安裝三相電壓開(kāi)關(guān)型SPD或限壓型SPD作為一級(jí)保護(hù)；埋地電纜引入的宜安裝限壓型SPD作為一級(jí)保護(hù)；可選擇中光ZGB153B-100或ZGB153B-60。2、分配電柜輸出端宜安裝限壓型SPD作為二級(jí)保護(hù)；可選擇中光ZGB149A-403、電子信息設(shè)備機(jī)房配電柜宜安裝限壓型SPD或可安裝串聯(lián)式限壓型SPD作為三級(jí)保護(hù)；可選擇中光ZGB149B-204、使用直流電源的信息設(shè)備，視其工作需要，宜分別選用適配的直流電源SPD，作為末級(jí)保護(hù)?？蛇x擇中光ZGB系列直流電源SPD。5、SPD連接導(dǎo)線應(yīng)短而直，SPD連接導(dǎo)線長(zhǎng)度不宜大于0.5m。當(dāng)開(kāi)關(guān)型SPD1至限壓型SPD2的線距長(zhǎng)度小于10m時(shí)、SPD2至SPD3的線距長(zhǎng)度小于5m時(shí)，應(yīng)在兩SPD之間加裝退耦裝置。6、為防止SPD老化造成短路，SPD安裝線路上應(yīng)有過(guò)電流保護(hù)裝置，應(yīng)選用有劣化顯示功能的SPD。,供電線路的SPD技術(shù)性能參數(shù)表,注；1、SPD應(yīng)有劣化顯示和故障自動(dòng)切除功能。2、SPD的外封裝材料應(yīng)為阻燃型材料。,信號(hào)線路的防護(hù),雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為A、B等級(jí)的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝二至三級(jí)信號(hào)線SPD進(jìn)行防護(hù)；雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為C、D等級(jí)的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)安裝一至兩級(jí)信號(hào)線SPD進(jìn)行防護(hù)。,信號(hào)線SPD保護(hù),一級(jí)安裝在總配線架上二級(jí)安裝在MODEM前三級(jí)安裝在MODEM后與主設(shè)備間,信號(hào)線應(yīng)選擇中光系列產(chǎn)品：SPD1ZGB235j110接線柱；SPD2ZGH235H110Rj11；SPD3ZGB235F12Rj45；,信號(hào)防雷示意圖,計(jì)算機(jī)信號(hào)避雷器,中光公司應(yīng)用氣放管、瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管、固體放電管和降容設(shè)計(jì)及組合設(shè)計(jì)等多種技術(shù)設(shè)計(jì)的各種計(jì)算機(jī)信號(hào)避雷器具有標(biāo)稱放電電流大（10KA），限制電壓低（20V），傳輸速率高（155Mbit/s），響應(yīng)速度快（1ns），插入損耗?。?.1dB），安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防護(hù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷與接地，應(yīng)以中心機(jī)房網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為主要保護(hù)對(duì)象，實(shí)施綜合防雷措施。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、集線器、調(diào)制解調(diào)器、配線柜等設(shè)備的輸入輸出端口處，根據(jù)設(shè)備的重要性，裝設(shè)適配的計(jì)算機(jī)信號(hào)SPD。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號(hào)線路SPD應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的工作電壓、接口類型、特性阻抗、信號(hào)傳輸速率、頻帶寬度及傳輸介質(zhì)等參數(shù)選用插入損耗小、限制電壓不超過(guò)設(shè)備端口耐壓的SPD。,信號(hào)線路SPD選擇參數(shù)表,注：Uc額定工作電壓,天饋線的防護(hù),天饋線SPD其標(biāo)稱導(dǎo)通電壓Un1.5Uc，標(biāo)稱通流容量In5KA（8/20s）。插入損耗對(duì)甚高頻系統(tǒng)（30300MHz）應(yīng)0.2db；對(duì)高頻系統(tǒng)（0.3GHz10GHz）應(yīng)0.3db。SPD的響應(yīng)時(shí)間一般應(yīng)低于10ns。天饋線上選用的SPD最大傳輸功率應(yīng)為平均功率的1.52.0倍。其它參數(shù)，如工作頻率、駐波、插損、特性阻抗、接口等均應(yīng)符合系統(tǒng)的要求。在視頻傳輸線同軸電纜上，宜在設(shè)備或系統(tǒng)的輸入、輸出端口上安裝視頻信號(hào)SPD。其工作頻率、帶寬、駐波、特性阻抗、插損、接口均應(yīng)滿足系統(tǒng)的要求。,天饋線路的防護(hù),天饋線路SPD性能參數(shù),SPD1SPD2,衛(wèi)星站天饋線SPD的設(shè)計(jì)安裝示意圖,參照標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,ITU.TSK31:1993用戶大樓內(nèi)電信裝置的連接結(jié)構(gòu)和接地ITU.TS.K11:1990過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)原則IEC/TS61312-1:1995雷電電磁脈沖的防護(hù)第一部分：一般原則（通