1、 PAGE31 / NUMPAGES37 分類號：TM862 U D C：D10621-408-（2013）0629-0密 級：公 開 編 號：2009024066信息工程學(xué)院學(xué)位論文市污水處理廠綜合防雷設(shè)計(jì)論文 申請學(xué)位專業(yè)：雷電防護(hù)科學(xué)與技術(shù)申請學(xué)位類別：工學(xué)學(xué)士指導(dǎo)教師（職稱）：論文提交日期：2013年06月14日獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得信息工程學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何

2、貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示意。簽名： 日期： 2013年 06 月 01 日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解信息工程學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)信息工程學(xué)院可以將學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名： 日期：2013年 06 月01 日市污水處理廠綜合防雷設(shè)計(jì)摘 要隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，人口不斷增長，城市用水資源日益短缺，需要更加環(huán)保有效的治理。因此污水處理廠在水循環(huán)中起著核心作用。

3、污水處理廠在降低成本的同時，也要求整個系統(tǒng)的高效率運(yùn)行，所以近年來大量電子測量設(shè)備以與自動化控制設(shè)備也大量投入使用。然而與傳統(tǒng)的工藝相比，電子系統(tǒng)對電涌的抵抗能力很差。敏感電子設(shè)備很難在大的電流沖擊下保持完好。再加上污水處理廠一般都位于露天開闊地段，設(shè)備分布分散，就進(jìn)一步增加由于雷電放電或者電磁脈沖侵襲帶來的風(fēng)險。一旦設(shè)備損壞，對整個城市水循環(huán)造成停滯，則會有更嚴(yán)重的后果。為了有效地應(yīng)對這種威脅、提高系統(tǒng)地可利用率，必須采取外部和部的綜合防雷措施。因此本設(shè)計(jì)除了采取常規(guī)建筑的部和外部防雷措施，用到了等電位，SPD等方法來加強(qiáng)防止電磁脈沖以與地電位反擊。關(guān)鍵詞：自動化控制，電磁脈沖，綜合防雷，S

4、PD，等電位Lightning and Surge Protection for Sewage Plants in LoudiABSTRACTWith enlarging of the city and the growth of population , the lack of water resource is becoming a problem.So that water running short require a more efficient treatment. Therefore ,sewage plants play a central role in the circle

5、 of water.Now there are considerable financial efforts for electronic measuring equipment and decentralized electronic control and automation systems .However ,the new electronic systems provide a low resistance against transient surges. The structural conditions of the spacious open-air plants with

6、 wastewater treatment technology and spread measuring devices ,so it is highly probable to expect that if only the system failed, there were undefinable lost.In order to come up to the threat effectively and increase the availability of the systems,external and internal lightning protection must be

7、provided. Keywords: sewage plants, lightning protection, comprehensive protection 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc18077 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc18077 1 HYPERLINK l _Toc9136 1.1 雷電危害性 PAGEREF _Toc9136 1 HYPERLINK l _Toc11143 1.1.1 直擊雷的危害 PAGEREF _Toc11143 2 HYPERLINK l _Toc10369 1.1.2 閃電感應(yīng)的危害 PAGEREF _T

8、oc10369 2 HYPERLINK l _Toc24329 1.1.3 閃電電涌的危害 PAGEREF _Toc24329 3 HYPERLINK l _Toc12862 1.1.4 雷擊電磁脈沖的危害 PAGEREF _Toc12862 4 HYPERLINK l _Toc5797 第二章污水處理廠綜合設(shè)計(jì)思想 PAGEREF _Toc5797 6 HYPERLINK l _Toc18444 2.1 雷暴日等級的劃分 PAGEREF _Toc18444 6 HYPERLINK l _Toc28144 2.2 雷電防護(hù)區(qū)劃分 PAGEREF _Toc28144 6 HYPERLINK l

9、_Toc3111 2.3 雷擊風(fēng)險評估方法 PAGEREF _Toc3111 7 HYPERLINK l _Toc1867 2.3.1 計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)確定建筑物的防雷分類 PAGEREF _Toc1867 7 HYPERLINK l _Toc17462 2.3.2 計(jì)算防雷裝置的攔截效率確定電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級 PAGEREF _Toc17462 8 HYPERLINK l _Toc13152 2.4 雷電保護(hù)的整體概念 PAGEREF _Toc13152 11 HYPERLINK l _Toc8533 2.4.1 現(xiàn)代防雷技術(shù)系統(tǒng) PAGEREF _Toc8533 11 HYPERL

10、INK l _Toc23948 2.4.2 外部防雷 PAGEREF _Toc23948 12 HYPERLINK l _Toc11604 2.4.3 部防雷 PAGEREF _Toc11604 12 HYPERLINK l _Toc11426 第三章 市污水處理廠防雷工程設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc11426 14 HYPERLINK l _Toc12025 3.1 概況 PAGEREF _Toc12025 14 HYPERLINK l _Toc674 3.2 市污水處理廠雷擊風(fēng)險評估 PAGEREF _Toc674 15 HYPERLINK l _Toc9545 3.3 防雷設(shè)計(jì)依據(jù)

11、 PAGEREF _Toc9545 16 HYPERLINK l _Toc7009 3.4 市污水處理廠具體防雷設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc7009 16 HYPERLINK l _Toc14883 3.4.1 外部防雷設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc14883 16 HYPERLINK l _Toc18738 3.4.2 部防雷設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc18738 21 HYPERLINK l _Toc20148 第四章 結(jié)論 PAGEREF _Toc20148 30 HYPERLINK l _Toc2061 4.1 展 望 PAGEREF _Toc2061 30 HYPERLINK

12、 l _Toc6288 4.2 總 結(jié) PAGEREF _Toc6288 30 HYPERLINK l _Toc8913 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc8913 31 HYPERLINK l _Toc15464 致 PAGEREF _Toc15464 32 HYPERLINK l _Toc17282 附 錄 PAGEREF _Toc17282 33第一章 緒 論1.1 雷電危害性雷電是一種自然放電現(xiàn)象。由于雷電放電電壓高、放電時間短，它的產(chǎn)生人類目前無法控制。雷云的生成、移動、放電的整個過程伴隨多種物理效應(yīng)，如：靜電感應(yīng)、高溫高熱、電磁輻射、光輻射等，這些物理效應(yīng)的共同作用，已嚴(yán)重危害建筑

13、物弱電設(shè)備的安全運(yùn)行，甚至危與人員的安全。雷電災(zāi)害嚴(yán)重性還表現(xiàn)在波與面廣。主要有兩個方面的因素，首先積聚大量電荷的雷云有較大的活動圍與其放電過程的輻射圍可覆蓋達(dá)幾十公里的圍，其次地面各種網(wǎng)絡(luò)（電力、通信等網(wǎng)絡(luò)）的相互滲透、錯綜復(fù)雜。使雷電災(zāi)害的圍進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)氣象站的觀測情況統(tǒng)計(jì)，市年平均雷暴日為50天，排在全省地級市第3位，是省雷暴多發(fā)區(qū)域。據(jù)氣象資料分析，每年的5月至9月是雷雨高發(fā)季節(jié)，而從7月到9月是雷擊事故的多發(fā)季節(jié)。雖然這段時期雷電頻率較前幾年有所下降，但是雷電強(qiáng)度增大，容易造成災(zāi)害事故，如圖1-1所示。圖1-1雷電危害示意圖實(shí)現(xiàn)雷電防護(hù)的基本原理是提供一個使雷電過壓過電流與雷擊電

14、磁脈沖對地泄放的合理途徑，而不是任其隨機(jī)的選擇放電通道。其含義是控制雷擊能量的泄放與轉(zhuǎn)換。從綜合防護(hù)上講一個完整的防雷系統(tǒng)應(yīng)該包括三方面：直擊雷的防護(hù)、傳導(dǎo)雷（雷電波侵入）防護(hù)、雷電電磁脈沖的防護(hù)，缺少任何一面都是不完善和有潛在危險的。1.1.1直擊雷的危害1、雷電流的電效應(yīng)由安培定律可知兩平行導(dǎo)體間作用力公式 （1-1）由此可知，對于平行導(dǎo)線，此力足以導(dǎo)致其產(chǎn)生位移；對于彎曲導(dǎo)線，此力有可能造成其折斷。此外，雷（雨）云迅速放電造成放電通道周圍空氣突然收縮或膨脹會產(chǎn)生0.1至10Hz的次聲波，對人、畜也會有傷害作用。2、雷電流的機(jī)械力由于瞬間產(chǎn)生大量的熱量，致使物體部的水分劇烈蒸發(fā)變成氣體，氣

15、體膨脹形成的機(jī)械作用可使樹木劈裂、房屋倒塌、器物爆裂、爆炸。3、雷電流的熱效應(yīng)如果雷電流通過金屬體的截面較小溫升達(dá)到熔點(diǎn)可導(dǎo)致金屬物體熔化或非金屬易燃物體燃燒。1.1.2閃電感應(yīng)的危害1、靜電感應(yīng)當(dāng)金屬物體或架空線處于雷云和所形成的電場中時，導(dǎo)體上就會感應(yīng)出與雷云相反的電荷。當(dāng)雷云對線路附件的地而發(fā)生主放電時，先導(dǎo)通道中的電荷自下而上迅速中和，導(dǎo)體上的束縛電荷成為自由電荷，向線路兩側(cè)傳播形成雷電電磁脈沖電壓沖擊波，這個感應(yīng)電壓的幅值與雷電流的幅值成正比，與雷擊點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比。2、電磁感應(yīng)接閃器發(fā)生接閃時，巨大的能量會在瞬間流過防雷引下線對地泄放，在防雷引下線的周圍會感應(yīng)出強(qiáng)大的瞬變的電磁

16、場，處在這個電磁場中的。導(dǎo)體就會感應(yīng)出較大的電動勢。如果在附近存在閉合的回路，回路上就會感應(yīng)出感應(yīng)電流，當(dāng)自控系統(tǒng)的信號線近距離經(jīng)過，就會在信號線回路中感應(yīng)出強(qiáng)電流浪涌，可能擊穿控制模塊和變送器，損壞設(shè)備。1.1.3閃電電涌的危害直擊雷雷電的不到50%的能量將會從引下線等外部避雷設(shè)施泄放到，其中接近40%的能量將通過建筑物的供電系統(tǒng)分流，其中5%左右的能量通過建筑物的通信網(wǎng)絡(luò)線纜分流，其余的雷擊能量通建筑物的其他金屬管道、纜線分流。這里的能量分配比例會隨著建筑物的布線狀況和管線結(jié)構(gòu)而變化。雷電接閃后，雷電流在泄放過程中在導(dǎo)體上產(chǎn)生的高電壓或電位差對其它物體產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象為電流反擊。一般分為“擊

17、穿反擊”和“傳導(dǎo)反擊”，其中“傳導(dǎo)反擊”中的“地電位反擊”對信息系統(tǒng)的影響最人。所謂“傳導(dǎo)反擊”是指雷電被接閃后，雷電流在泄放過程中，在流經(jīng)的接地體、引下線以與與之相連的導(dǎo)體上形成的電位差，此電位差通過線纜、連接導(dǎo)體(包括SPD)傳導(dǎo)耦合到儀表、電氣設(shè)備的線路接口上而擊壞儀表和電氣設(shè)備，如圖1-2（a-b）所示。圖1-2(a) 地電位反擊圖1-2(b) 雷電波隨信號線入侵1.1.4雷擊電磁脈沖的危害雷擊電磁脈沖是指雷電流經(jīng)電阻、電感、電容耦合產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，包含閃電電涌和輻射電磁場。電磁干擾的傳輸途徑可分為兩大類：傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。傳導(dǎo)干擾是通過干擾源和被干擾設(shè)備之間的公共阻抗進(jìn)行傳播的，輻

18、射干擾是通過電磁波進(jìn)行傳播的。兩者之間會相互轉(zhuǎn)換，輻射干擾經(jīng)過導(dǎo)線可轉(zhuǎn)換成傳導(dǎo)干擾，傳導(dǎo)干擾又可通過導(dǎo)線形成輻射干擾。例如雷電泄放即為這一相互轉(zhuǎn)換的典型過程，如圖1-3所示。圖1-3雷電通過耦合侵入導(dǎo)線回路電磁干擾信號按其出現(xiàn)的方式，可分成兩種模式：差模干擾和共模干擾。以串聯(lián)的方式出現(xiàn)在信號源回路之中的干擾信號稱為差模干擾，主要是由長線路傳輸?shù)幕ジ旭詈纤隆６材８蓴_則是由網(wǎng)絡(luò)對地電位發(fā)生變化而引起的干擾，共模干擾有時也稱為對地干擾，它是造成自動化裝置不能正常工作的主要原因。在遠(yuǎn)處雷擊情況下，行波電涌沿信號線路傳播，產(chǎn)生的感應(yīng)或傳導(dǎo)的浪涌電壓和浪涌電流影響可達(dá)2 km外的電子設(shè)備。分雷電流在信

19、號電纜中流動時，將產(chǎn)生縱向與橫向電壓。芯線和電纜的金屬屏蔽層之間產(chǎn)生的縱向電壓，施加在所連接的電子設(shè)備的輸入端與接地外殼之間的絕緣層上。芯線之間產(chǎn)生的橫向電壓，施加在所連接電子設(shè)備的輸入端。浪涌電流在信號線上主要通過電阻性耦合、電感性耦合、電容性耦合損傷線路上和所連接的電子設(shè)備，目前的電子設(shè)備通常只能耐受數(shù)千伏的擊穿電壓，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于浪涌產(chǎn)生的數(shù)萬伏或者數(shù)十萬伏過電壓的威脅，LEMP干擾如圖1-4所示。圖1-4 雷電電磁脈沖干擾第二章 污水處理廠綜合設(shè)計(jì)思想2.1 雷暴日等級的劃分根據(jù)年平均雷暴日數(shù)將雷暴發(fā)生的地區(qū)劃分為：少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)。少雷區(qū)：年平均雷暴日在25d與以下的地區(qū)；中

20、雷區(qū)：年平均雷暴日大于25d，不超過40d的地區(qū)；多雷區(qū)：年平均雷暴日大于40d，不超過90d的地區(qū)；強(qiáng)雷區(qū)：年平均雷暴日超過90d的地區(qū)。市年平均雷暴日為50天，屬于多雷區(qū)。2.2 雷電防護(hù)區(qū)劃分雷電防護(hù)區(qū)的劃分應(yīng)根據(jù)需要保護(hù)和控制雷電電磁脈沖環(huán)境的建筑物，從外部到部劃分為不同的雷電防護(hù)區(qū)（LPZ），如圖2-1所示。圖2-1 雷電防護(hù)區(qū)劃分對雷電電磁脈沖（LEMP）的防護(hù)是基于雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）概念：包含被保護(hù)系統(tǒng)的空間可劃分成LPZ這些區(qū)域是理論上指定的空間，某空間的LEMP嚴(yán)重程度和該空間的部電子信息系統(tǒng)的耐受水平相匹配。根據(jù)LEMP強(qiáng)度的顯著變化劃分連貫的區(qū)域，如表2-1所示。表2-

21、1防雷保護(hù)區(qū)防雷分區(qū)分區(qū)概念LPZ 0A本區(qū)的各類物體完全暴露在外部防雷裝置的保護(hù)圍之外，都可能遭到直接雷擊；本區(qū)的電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬完全暴露的不設(shè)防區(qū)。LPZ 0B本區(qū)的各類物體處在外部防雷裝置保護(hù)圍之，應(yīng)不可能遭到大于所選滾球半徑雷電流直接雷擊；但本區(qū)的電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬充分暴露的直擊雷防護(hù)區(qū)。LPZ 1本區(qū)的各物體不可能遭到直接雷擊，流經(jīng)各類導(dǎo)體的電流比LPZ 0B區(qū)進(jìn)一步減??；且由于建筑物的屏蔽措施，本區(qū)的電磁場強(qiáng)度也已得到了初步的衰減。LPZ 2為進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流或電磁場而增設(shè)的后續(xù)防護(hù)區(qū)。2.3 雷擊風(fēng)險評估方法2.3.1 計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)確定建筑物的防

22、雷分類在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū)，遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第三類防雷建筑物：1、省級重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物與省級檔案館。2、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于 0.01次/a，且小于或等于 0.05次/a 的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物，以與火災(zāi)危險場所。 3、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于 0.05次/a，且小于或等于 0.25次/a 的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。 4、在平均雷暴日大于 15d/a的地區(qū)，高度在 15 m與以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物；在平均雷暴日小于或等于 15 d/a的地區(qū)，高度在 20 m與以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。2.3.2 計(jì)算

23、防雷裝置的攔截效率確定電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級按防雷裝置的攔截效率確定雷電防護(hù)等級1、建筑物與入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N值可按下式確定：（2-1）N1建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a），N2建筑物入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a），2、建筑物電子信息系統(tǒng)設(shè)備因直接雷擊和雷電電磁脈沖可能造成損壞，可接受的年平均最大雷擊次數(shù)NC可按下式計(jì)算：（2-2）式中：C各類因子，3、確定電子信息系統(tǒng)設(shè)備是否需要安裝雷電防護(hù)裝置時，應(yīng)將N和Nc進(jìn)行比較：當(dāng)N小于或等于Nc時，可不安裝雷電防護(hù)裝置；當(dāng)N大于Nc時，應(yīng)安裝雷電防護(hù)裝置。4、安裝雷電防護(hù)裝置時，可按下式計(jì)算防雷裝置攔截效率E: （2-3）5、電子信息系統(tǒng)雷

24、電防護(hù)等級應(yīng)按防雷裝置攔截效率E確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)E大于0.98時，定為A級；當(dāng)E大于0.90小于或等于0.98時，定為B級；當(dāng)E大于0.80小于或等于0.90時，定為C級；當(dāng)E小于或等于0.80時，定為D級。風(fēng)險評估的N和Nc的計(jì)算方法建筑物與入戶服務(wù)設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N的計(jì)算建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N1可按下式確定： （次/a）（2-4）式中：K校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值：位于曠野孤立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)的建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處，地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以與特別潮濕地帶的建筑物取1.5；N

25、g建筑物所處地區(qū)雷擊密度（次/km2a）；Ae建筑物截收一樣雷擊次數(shù)的等效面積（km2）。建筑物所處地區(qū)雷擊密度Ng可按下式確定： （次/km2a） （2-5）式中：Td年平均雷暴日（d/a），根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_、站資料確定。建筑物的等效面積Ae的計(jì)算方法應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）當(dāng)建筑物的高度H小于100m時，其每邊的擴(kuò)大寬度D和等效面積Ae應(yīng)按下列公式計(jì)算確定： （m） （2-6） （km2）（2-7）式中：L、W、H分別為建筑物的長、寬、高（m）。（2）當(dāng)建筑物的高H大于或等于100m時，其每邊的擴(kuò)大寬度應(yīng)按等于建筑物的高H計(jì)算。建筑物的等效面積應(yīng)按下式確定: （km2）（2-8）（3）當(dāng)建筑物

26、各部位的高不同時，應(yīng)沿建筑物周邊逐點(diǎn)計(jì)算出最大的擴(kuò)大寬度，其等效面積Ae應(yīng)按各最大擴(kuò)大寬度外端的連線所包圍的面積計(jì)算。建筑物擴(kuò)大后的面積如圖2-2中周邊虛線所包圍的面積。L擴(kuò)大寬度擴(kuò)大寬度W圖2-2建筑物的等效面積入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N2按下式確定：（次/a）（2-9）式中：Ng建筑物所處地區(qū)雷擊密度（次/km2a）；Td年平均雷暴日（d/a），根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_、站資料確定；Ae1電源線纜入戶設(shè)施的截收面積（km2），按表2-2的規(guī)定確定；Ae2信號線纜入戶設(shè)施的截收面積（km2），按表2-2的規(guī)定確定。表2-2入戶設(shè)施的截收面積線路類型有效截收面積Ae（km2）低壓架空電源電纜2000L10

27、-6高壓架空電源電纜（至現(xiàn)場變電所）500L10-6低壓埋地電源電纜2dsL10-6高壓埋地電源電纜（至現(xiàn)場變電所）0.1dsL10-6架空信號線2000L10-6埋地信號線2dsL10-6無金屬鎧裝和金屬芯線的光纖電纜0注：L是線路從所考慮建筑物至網(wǎng)絡(luò)的第一個分支點(diǎn)或相鄰建筑物的長度，單位為m，最大值為1000m，當(dāng)L未知時，應(yīng)取L=1000m。ds表示埋地引入線纜計(jì)算截面積時的等效寬度，單位為m，其數(shù)值等于土壤電阻率的值，最大值取500。C各類因子C1、C2、C3、C4、C5、C6之和；C1為信息系統(tǒng)所在建筑物材料結(jié)構(gòu)因子，當(dāng)建筑物屋頂和主體結(jié)構(gòu)均為金屬材料時，C1取0.5；當(dāng)建筑物屋頂和

28、主體結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土材料時，C1取1.0；當(dāng)建筑物為磚混結(jié)構(gòu)時，C1取1.5；當(dāng)建筑物為磚木結(jié)構(gòu)時，C1取2.0；當(dāng)建筑物為木結(jié)構(gòu)時，C1取2.5；C2信息系統(tǒng)重要程度因子，表4.3.1中的C、D類電子信息系統(tǒng)C2取0.5；B類電子信息系統(tǒng)C2取1.0；A類電子信息系統(tǒng)C2取3.0；C3電子信息系統(tǒng)設(shè)備耐沖擊類型和抗沖擊過電壓能力因子，一般，C3取0.5；較弱，C3取1.0；相當(dāng)弱，C3取3.0；注：“一般”指現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)低壓系統(tǒng)設(shè)備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗(yàn)GB/T16935.1中所指的I類安裝位置的設(shè)備，且采取了較完善的等電位連接、接地、線纜屏蔽措施；“較弱”指現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)低壓

29、系統(tǒng)設(shè)備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗(yàn)GB/T16935.1中所指的I類安裝位置的設(shè)備，但使用架空線纜，因而風(fēng)險大；“相當(dāng)弱”指集成化程度很高的計(jì)算機(jī)、通信或控制等設(shè)備。C4電子信息系統(tǒng)設(shè)備所在雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）的因子，設(shè)備在LPZ2等后續(xù)雷電防護(hù)區(qū)時，C4取0.5；設(shè)備在LPZ1區(qū)時，C4取1.0；設(shè)備在LPZ0B區(qū)時，C4取1.52.0；C5為電子信息系統(tǒng)發(fā)生雷擊事故的后果因子，信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)中斷不會產(chǎn)生不良后果時，C5取0.5；信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)原則上不允許中斷，但在中斷后無嚴(yán)重后果時，C5取1.0；信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)不允許中斷，中斷后會產(chǎn)生嚴(yán)重后果時，C5取1.52.0；C6表示區(qū)域雷暴等級

30、因子，少雷區(qū)C6取0.8；中雷區(qū)C6取1；多雷區(qū)C6取1.2；強(qiáng)雷區(qū)C6取1.4。2.4雷電保護(hù)的整體概念2.4.1現(xiàn)代防雷技術(shù)系統(tǒng)接閃器、引下線（建筑物鋼筋）和接地等構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物本體免受雷擊引起的火災(zāi)事故與人身安全事故，而部防雷系統(tǒng)則是防止雷電電磁脈沖和其他形式的過電壓侵入設(shè)備造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的?，F(xiàn)代防雷技術(shù)主要有“ABCDEGS”七點(diǎn)：1、A-Avoid 躲避2、B-Bonding 等電位連接3、C-Conducting 傳導(dǎo)4、D-Dividing 分流5、E-Elimilating 消雷6、G-Gounding 接地7、S-Shiledin

31、g 屏蔽2.4.2外部防雷外部防雷包括接閃針、接閃帶、引下線、接地極等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過接閃器（帶）、引下線等泄放入。如果無直擊雷防護(hù)，幾乎所有雷電流都流經(jīng)進(jìn)出建筑物的導(dǎo)體型線路（如電源線、信號線等）侵入設(shè)備，這樣的損害就非常之嚴(yán)重，因此做好直接雷擊防護(hù)是做雷電電磁脈沖防護(hù)的前提；直擊雷防護(hù)按照國標(biāo)GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)設(shè)計(jì)和施工，主要使用接閃針、避雷網(wǎng)、避雷線、接閃帶與良好的接地系統(tǒng)，其目的是保護(hù)建筑外部不受雷擊的破壞，給建筑物的人或設(shè)備提供一個相對安全的環(huán)境。在接地裝置參數(shù)中，對于接地線，主要考慮它的電感，而忽略

32、它的電阻;對于接地，則主要考慮它的接地電阻，而忽略它的電感。通常的單根鋼筋接地引下線，其電感可按每米1微亨(1H/m)計(jì)算。而接地網(wǎng)的接地電阻國標(biāo)中已有要求，如果實(shí)測接地電阻比國標(biāo)的要求小，計(jì)算時按國標(biāo)的要求進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，如果實(shí)測接地電阻比國標(biāo)的要求大，就按實(shí)測的接地電阻進(jìn)行計(jì)算。2.4.3部防雷部防雷系統(tǒng)是為保護(hù)建筑物部的設(shè)備以與人員的安全而設(shè)置的。通過在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝合適的電涌保護(hù)器，使設(shè)備、線路與形成一個有條件的等電位體，將可能進(jìn)入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使部設(shè)施所感應(yīng)到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設(shè)備的安全。1、等電位連接將進(jìn)出機(jī)房線路的金屬屏蔽管、金屬橋架、配電盤的

33、外殼、進(jìn)入室的水管、機(jī)房的金屬屏蔽、金屬隔斷、金屬門窗以與靜電地板的金屬支架連接在等電位連接環(huán)(或網(wǎng))上，同時還應(yīng)將電氣保護(hù)的PE地也接至等電位連接體上。等電位連接在建筑的共用接地的方式，最好的方法是通過建筑的主筋來接地。2、電氣系統(tǒng)的防護(hù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料表明，微電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)80%以上的雷害事故都是因?yàn)榕c系統(tǒng)相連的電源線路上感應(yīng)的雷電沖擊過電壓造成的。因此，做好電源線的防護(hù)是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。3、電子系統(tǒng)的防護(hù)盡管在電源外接引入線路上安裝了防雷保護(hù)裝置，由于雷擊發(fā)生時，在各種信號線路（如雙絞線）感應(yīng)到的過電壓，仍然會影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至徹底破壞電子設(shè)備系統(tǒng)。雷擊時產(chǎn)生巨大的瞬變磁場

34、，在1公里圍的金屬線路，如網(wǎng)絡(luò)金屬連線等都會感應(yīng)到極強(qiáng)的感應(yīng)雷擊；另外，當(dāng)電源線或信號線路傳輸過來雷擊電壓時，或建筑物的地線系統(tǒng)在瀉放雷擊時，所產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電流，對于信號傳輸線路來說，所感應(yīng)的過電壓已經(jīng)足以一次性破壞電子設(shè)備。即使不是特別高的過電壓，不能夠一次性破壞設(shè)備，但是每一次的過電壓沖擊都加速了設(shè)備的老化，影響數(shù)據(jù)的傳輸和存儲，甚至死機(jī)，直至徹底損壞。所以對信號線的防雷對于系統(tǒng)的整體防雷來說，是非常重要的環(huán)節(jié)。第三章 市污水處理廠防雷工程設(shè)計(jì)方案3.1 概況1、工程土木概況市污水處理廠（北緯27.43，東經(jīng)111.58，海拔高度約180m左右）位于市婁星區(qū)大科街道，廠區(qū)占地54.85畝

35、，概算總投資1.72億元，設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理污水5萬噸，污水處理工藝采用改良型氧化溝加紫外線消毒工藝。市污水處理廠周圍四面環(huán)山，電源進(jìn)出線路采用架空引入，處于山區(qū)，易遭到雷電侵襲，污水處理廠平面布置如圖3-1所示。 圖3-1市污水處理廠平面布置圖2、工藝流程水資源的循環(huán)利用在城市的可持續(xù)發(fā)展以與節(jié)能減排起著核心作用。污水處理廠在減少成本的同時，對整個系統(tǒng)高效率的要求下，需要高效率的運(yùn)行。因此近些年來大量電子測量、控制以與自動化設(shè)備的應(yīng)用越來越廣，投資也越來越大。然后與傳統(tǒng)技術(shù)相比，電子設(shè)備對雷電電磁脈沖的抵抗能力很弱。所以為了有效地應(yīng)對雷電帶來的威脅和可能的損失，要提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須采取部和

36、外部防雷措施，污水廠拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2市污水處理廠拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3.2 市污水處理廠雷擊風(fēng)險評估經(jīng)過現(xiàn)場勘測，結(jié)合環(huán)境因素、設(shè)備的重要性和發(fā)生雷擊事故的后果嚴(yán)重程度等因素進(jìn)行雷擊風(fēng)險評估，并采用相應(yīng)的防護(hù)措施。1、綜合辦公大樓防雷分類的劃分綜合辦公樓建筑物長度L = 65 m，寬度W = 50m，高度H = 20m =0.028354根據(jù)計(jì)算，市污水處理廠綜合辦公大樓應(yīng)該劃分為第三類防雷建筑物。綜合辦公大樓電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級劃分K=1.5Td=50Ng=0.1Td =5.0N1=1.55.00.028354=0.212655N2=0.5（2.0+0.5+1+0.05+2.0+1

37、.0）=3.275N=N1+N2=3.487655C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=1.0+1.0+1.0+1.0+1.0+1.2=6.2Nc=5.810-1/C =0.0935484E=1- Nc/ N =1-0.0935484/3.487655=0.9731773所以，綜合辦公大樓的電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級確定為:B級3.3 防雷設(shè)計(jì)依據(jù)1、建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)GB50057-20102、建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)GB50343-20123、雷電防護(hù)第1、2、3、4部分GB/T 21714.1、2、3、4-20083.4 市污水處理廠具體防雷設(shè)計(jì)方案3.4.1 外部防雷設(shè)計(jì)1、接閃器市

38、污水處理廠綜合辦公樓建筑物長度 65 m，寬度50m，高度20m 。在樓頂安裝接閃帶進(jìn)行保護(hù)，沿墻一周布設(shè)墻頂接閃帶帶與支架，10鍍鋅圓鋼支架全長0.2m，埋深0.1m。水平間距1m，轉(zhuǎn)彎處0.3m，并通過10鍍鋅圓鋼下引下線可靠焊接連接，接閃帶安裝如圖3-3所示。圖3-3接閃帶安裝示意圖由于辦公大樓的面積較大，則需要在樓面布設(shè)18*18的金屬網(wǎng)格，與接閃帶一起，形成整體的接閃系統(tǒng)。敷設(shè)避雷網(wǎng)格采用12鍍鋅圓鋼。對超出接閃帶保護(hù)圍的天線、水塔、監(jiān)控?cái)z像頭等安裝接閃針。在室外每個監(jiān)控?cái)z像頭的支撐桿頂安裝一套高300mm，10不銹鋼接閃針，以保護(hù)攝像頭等設(shè)備免遭直擊雷危害。天線等較高設(shè)備用4.5m

39、接閃針，經(jīng)計(jì)算所有設(shè)備均在保護(hù)圍，接閃針安裝如圖3-4（a、b）所示。圖3-4（a）接閃針安裝示意圖圖3-4（b）接閃針安裝圖引下線接閃針的引下線利用鋼結(jié)構(gòu)柱做泄流線，從接閃針尖直接以最短路徑入地，以減少泄流時的雷擊電磁脈沖輻射而損壞微電子設(shè)備系統(tǒng)。辦公大樓設(shè)置4根引下線，用直徑15mm的鍍鋅圓鋼。接閃帶引下線對稱布置，四根引下線要做成工字形，引下線間平均距離不應(yīng)大于25m，距離地面1.2m處裝設(shè)斷接卡。室外單桿視頻監(jiān)控的雷電流引下線就利用支撐金屬桿。設(shè)置于屋頂?shù)谋O(jiān)控設(shè)備引下線與房屋的引下線焊接共用。3、接地 根據(jù)辦公大樓實(shí)際情況，在大樓四周離外墻3米遠(yuǎn)處設(shè)置閉合人工地網(wǎng)，水平接地體采用熱鍍鋅

40、扁鋼，垂直接地體采用熱鍍鋅角鋼和非金屬低電阻接地模塊相結(jié)合的方式。地網(wǎng)的埋深，不得小于0.5m，垂直接地體之間的間隔，為垂直接地體的深度的兩倍。人工地網(wǎng)，預(yù)留接地端，作為系統(tǒng)接地點(diǎn)與測試點(diǎn)使用。接地體（地網(wǎng)）埋設(shè)位置在距建筑物3m以外。地網(wǎng)設(shè)計(jì)在各樓的一側(cè)或四周，距建筑物出入口或人行道不小于3m。所有接地引線與地線排的連接使用銅鼻子，用螺栓加裝梅花墊片擰緊，以確保接觸可靠。接地引線與地網(wǎng)的連接宜焊接。水平接地體采用40mm4mm的鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用50mm50mm5mm的鍍鋅角鋼。垂直接地體每隔5打入一根，接地體離地面不小于0.5米。垂直接地體與水平接地體的連接采用雙面焊接，水平接地體與

41、水平接地體的搭接采用雙面焊接，凡焊接點(diǎn)均投瀝青防腐，焊接面積不小于10mm。由接地體引出404mm的鍍鋅扁鋼與引下線通過焊接連接（扁鋼與接地體的連接通過熱熔焊）。焊接處需平滑，不出現(xiàn)點(diǎn)焊、虛焊現(xiàn)象。焊接長度為12mm。焊接處做防銹處理。在每支室外攝像槍支撐桿周圍與所有信號機(jī)柜周圍，加做簡易輔助地網(wǎng)。輔助接地網(wǎng)，如圖3-5（a、b）所示。圖3-5（a） 輔助接地網(wǎng)圖3-5（b） 輔助接地網(wǎng)每個簡易地網(wǎng)就近與建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)鋼筋聯(lián)接，連接材料為12鍍鋅圓鋼。3.4.2 部防雷設(shè)計(jì)1、等電位連接（1）常規(guī)金屬部件等電位連接：等電位均壓環(huán)是網(wǎng)絡(luò)機(jī)房部防雷接地的一個重要組成部分：為了實(shí)現(xiàn)均壓和就近接地的

42、原則，一般我們在靜電地板下采用銅排做均壓網(wǎng)格（設(shè)在屋）為了更好的部防雷而安裝的圍繞設(shè)備四周的扁銅排。機(jī)房設(shè)備上所有需要進(jìn)行的接地，都必須先接到等電位均壓環(huán)上，等電位均壓環(huán)通過接地線再連接到地網(wǎng)上。市污水處理廠電纜溝、窗戶等金屬物就近與避雷設(shè)施作等電位連接。連接方式是焊接，焊接處需平滑，不出現(xiàn)點(diǎn)焊、虛焊現(xiàn)象。單面焊接長度為圓鋼直徑的12倍，雙面焊接長度為圓鋼直徑的6倍，焊接處需做防銹處理。污水處理廠各個管道也應(yīng)做等電位連接，如圖3-6所示。圖3-6 管道等電位連接（2）監(jiān)控機(jī)房等電位處理：在機(jī)房設(shè)等電位均壓網(wǎng)格，材料為40mm4mm的的紫扁銅，距地面高約5080mm，距墻四周約900mm，并每隔

43、300mm在銅排上鉆一個10的孔，以方便設(shè)備接地； 環(huán)形接地母排組成1.0m1.0m的均壓網(wǎng)格，母排之間采用搭接；且每隔1000mm用絕緣子與地面實(shí)現(xiàn)可靠絕緣；均壓網(wǎng)格引下線采用40mm4mm的熱鍍鋅扁鋼或95平方毫米的多股銅導(dǎo)線，對稱連接到機(jī)房接地網(wǎng)上或建筑物主鋼筋上，連接點(diǎn)不少于2點(diǎn)，機(jī)房等電位接地如圖3-7所示。圖3-7機(jī)房等電位接地大樣圖各類設(shè)備保護(hù)接地線采用多股銅芯線BVR25平方毫米的黃綠線，就近連接到等電位均壓網(wǎng)上；屏蔽處理：機(jī)房的動力電纜(線)、二次設(shè)備電纜(線)采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端就近接地。2、電源部分的雷電防護(hù)措施，如圖3-8所示。圖3-8 污水處理廠自控系統(tǒng)配電防雷示

44、意圖在LPZ0與LPZ1邊界處選用SP-B-100作為電源SPD（三相火線與零線分別對地保護(hù)）裝于建筑物的總配電箱。與供給機(jī)房電力回路總開關(guān)輸出端除PE線外并接。此款SPD為密閉式火花間隙，動作時不會噴出氣體火花，不會對周圍的物體和人身造成危害。在SPD前安裝熔斷器，以便在電涌保護(hù)器發(fā)生故障時與時將保護(hù)線路從主線路中斷開，防止因SPD老化出現(xiàn)續(xù)流過大，絕緣損壞，而引起的線路短路和起火現(xiàn)象。在熔斷器的選擇上應(yīng)當(dāng)參照電涌保護(hù)器說明書中的規(guī)定值。主要參數(shù)如表3-1所示表3-1電源SPD SP-B-100主要參數(shù)：序號 容過電壓保護(hù)參數(shù)1最大持續(xù)工作電壓Uc440V/50Hz2最大放電電流100kA3

45、標(biāo)稱放電電流60kA 4電壓保護(hù)水平Up1.8kV在LPZ1與LPZ2邊界處選用SP-C-40作為電源SPD，安裝在綜合樓的分配電箱處。因?yàn)樵摴こ讨泄╇娤到y(tǒng)采用TN-C-S制式，所以該級SPD選用三相對地保護(hù)模式。由于過電壓在前端已經(jīng)得到大部分的釋放，這一級防護(hù)是對前一級的SPD過濾后剩余的雷電流威脅以與電力網(wǎng)自身的波動浪涌和人為操作等引起的過電壓沿電力線侵入機(jī)房進(jìn)行保護(hù)。這時對SPD的要求關(guān)鍵在于反應(yīng)時間，通流容量可以適當(dāng)?shù)臏p少。因此選用SPD的核心元件是壓敏電阻，要求靈敏度很高，而且殘壓要低。主要參數(shù)如表3-2所示。表3-2電源SPD SP-C-40主要參數(shù)：序號 容過電壓保護(hù)參數(shù)1最大持

46、續(xù)工作電壓Uc440V/50Hz2最大放電電流40kA3標(biāo)稱放電電流20kA 4電壓保護(hù)水平Up1.5kV在LPZ 2與LPZ 3的邊界處選用SP-C-20安裝在整個保護(hù)線路的最末端同時也是被保護(hù)設(shè)備的前端。對該級SPD的選擇要求在于電壓保護(hù)水平和反應(yīng)時間，其要將殘余浪涌電壓的值降低到設(shè)備最高耐壓值以下，使浪涌的能量不至于損害到設(shè)備。由于此級選用的SPD帶有熔斷器，故在線路中就不必再安裝空氣開關(guān)了。主要參數(shù)如表3-3所示表3-3電源SPD SP-C-20主要參數(shù)：序號 容過電壓保護(hù)參數(shù)1最大持續(xù)工作電壓Uc440V/50Hz2最大放電電流20kA3標(biāo)稱放電電流10kA 4電壓保護(hù)水平Up1.2

47、5kV在前兩級安裝時在SPD前串聯(lián)一個與之匹配的空氣開關(guān)進(jìn)行過電流保護(hù),為了避免因?yàn)檫B接導(dǎo)線過長影響SPD的保護(hù)效果，同時解決SPD安裝空間問題，采用凱文接法。配電系統(tǒng)SPD安裝如圖3-9所示。圖3-9 TN-C-S系統(tǒng)SPD的安裝原理圖(3)接線標(biāo)準(zhǔn)：A、 采用6平方毫米的BVR銅線作為機(jī)房正常工作不帶電的金屬外殼（如機(jī)房的金屬門窗、金屬吊頂、防靜電地板支撐架、設(shè)備外殼等）的接地線。接到接地匯集排上，具體數(shù)量由施工現(xiàn)場而定。B、 電源防雷器安裝標(biāo)準(zhǔn)：1）在LPZ0與LPZ1界面處安裝SPD連接采用16平方毫米的BVR銅線2）在LPZ 1與LPZ 2界面處安裝SPD連接采用10平方毫米的BVR銅線3）在LPZ2與LPZ 3界面處安裝SPD連接采用6平方毫米的BVR銅線4）信號SPD連接采用6平方毫米或4平方毫米的BVR銅線C、 電源防雷器接地標(biāo)準(zhǔn)：1）在LPZ0與LPZ1界面處安裝SPD接地采用25平方毫米的BVR銅線2）在LPZ 1與LPZ 2界面處安裝SPD接地采用16平方毫米的BVR銅線3）在LPZ 2與LPZ 3界面處安裝SPD接地采用10平方毫米的BVR銅線4）信號SPD連接采用10平方毫米或6平方毫米的BVR銅線D、 建筑接地端子與均壓環(huán)或匯流排的連接采用35平方毫米的BVR銅線，匯流排或均壓環(huán)與