智能楼宇防雷设计方案

智能楼宇防雷设计方案内容摘要：

雷设计规范》 GB5005794 设计的外部防雷系统在接闪雷电通过主钢筋引下线（或单设引下线）对地泄放过程中，将在引下线周围形成比较强大的瞬变磁场，从而使引 入到建筑物的电力电缆线、通信电缆线、有线电视电缆线感应产生感应电势，从而有可能击坏与其联接的各种电子设备。 或使电子设备经常处于浪涌冲击状态而降低电子设备的使用寿命，增加故障：根据在避雷针引下线附近开口金属环上产生感应电势的计算公式： Em=2 107L Ln（ 1+X1）/X1 dI/dt，取一个 5m 5m 的开口金属环，在 内雷电流峰值为 100KA（概率大于 11%），距离接闪点 200m 处，其感应电势为 1000V，因此建筑物内紧靠接闪器引下线的各种电缆有可能感应出几千伏的高电压，足以击坏附近的电子设备。 平时，我们在计算机旁接通移动电话的瞬间，计算机显示屏会出现闪动现象，这就是电磁波对计算机的干扰现象，移动电话的信号强度约为 3dB，其对计算机的干扰已见一斑，更何况强大的雷电波信号。 这也是我们在雷雨天气关机的直接原因； 1． 2引入建筑物的电力电缆线、通信电缆线、有线电视电缆线在远处遭受雷击，浪涌沿着电力电缆线、通信电缆线、有线电视电缆线传导至室内，从而冲击电子设备； 1． 3 大楼总配电的变压器高压侧、低压侧分别安装使用高压和低压避雷器，能保证变压器的绝缘不会击穿，但其低压避雷器在接闪雷电 35KA 后，其残压将达到 21002600V，将沿着电力电缆线传输到建筑物内用电设备，从而破坏电子设备； Page 13 of 26 杭州尚普电气科技有限公司 1． 4 各种自动化控制设备使用了大量的接触器、可控硅和变频技术，在这些设备开关工作时，瞬间会产生大量的开关过电压、谐波等，尤其是采用变频控制技术后，其产生谐波过电压过电流遇到容性阻抗的放大作用，将有可能击毁电子设备；各种控制技术产生的开关过电压我们平时也能时常感受到，如在看电视突然开灯，电视画面出现瞬间闪动现象；从侧面说明，由于我国电网质量较差，电子产品的寿命会比国外低得多的原因； 1． 5 工作内域在使用电焊机、电锤、电钻进行维 修作业或装修作业时，会产生工业过电压，从而沿着电力电缆线传输到居家电子设备，冲击或毁坏电子设备； 1． 6 电子设备随着集成化程度的提高，其抗过电压过电流能力的下降， PC 机浪涌承受 /保护电压见下表（单位伏）： 对 象 绝缘耐压值 标称安全电压 推荐保护电压 数据来源 交流电源插口 1800 800 300 PC Magazine 电话 RJ11接口 1300 800 260 FCC Part68 RS232 接口 / 25 27 ELA 232D 标准 以 太 网 / 10 10 Metallic 当瞬间电压超过其绝缘耐压值时，电子设备的安全性能降低，甚至被毁。 因而电子设备的瞬间旱灾电压应该小于其绝缘耐压值，正常的工作电压应小于保护电压。 以下公布的是国内外集成电路损伤功率值表： 型 号 器 件 功 能 损 伤 功 率（ W） 输入线 输出线 电源线 仙 童 9930 双 路 四 输 入 门 730 290 660 Motorola Mcl539G 运 算 放 大 器 890 15000 5400 Motorola Mc301G 5 输 入 门 2020 950 4400 T 1946 4 路双输入与非门 40 60 870 元器件的损伤功率小，就有可能遭到损坏。 1． .7电子设备在设计过程中，已经采用了许多保护器件，如快熔、空气开关、继电保护器件等，每种器件都有特有的动态响应时间，每种电子设备也有保护响 Page 14 of 26 杭州尚普电气科技有限公司 应时间，如空气开关、继电保护器件其动态响应时间约在 200ms 左右，而雷电波浪涌的波峰约在 25μ s前到达，我们平时以 8/20μ s 或 10/350μ s 波型用来模拟雷电波，当雷电波到达时，电子设备的各种保护器件无法及时响应，从而损坏电子设备。 1． 8 有些电子设备，如 UPS、功率放大器、交换设备等已经考虑了相应的防雷 措施。 已具备了一定的防（雷击）浪涌能力，但大部分的电子设备至多只考虑了一级防雷措施，而且其最大放电电流一般只有 500A，最大也只有 3000A 左右，较大的雷电流将可能击坏保护器件而串入到后续设备，也因雷电波经一级泄流后产生的较大残压（一般为 12002020 伏）经常冲击后续设备而损坏或降低了设备使用寿命，尤其对使用在野外的设备； 2. 雷害途径 2. 1 直击雷 雷电直接击中地面建筑物，然后经接地装置泄放入地。 雷击全过程包括首次雷击、后续雷击和长时间雷击，首次雷击幅值最大，后续雷击的陡度最大，按照 GB5005794《建筑物防雷设计规范》附录六“雷电流”中的相关规定，按二类防雷建筑物设计，其首次雷击、后续雷击的相关数据如下表：着次雷击和后续雷击持雷电流参量表 首次雷击 后续雷击 备 注 电流幅值 I（ kA） 150 波头时间 T1（ μ s） 10 半值时间 T2（ μ s） 350 100 平均陡度 I/ T1（ kA/μ s） 15 150 根据我国对年平均雷暴日大于 20 天的地区统计强度概率公式为 LgP=（ 1/108） *I 的统计计算所得的概率表如下： 雷电流（ kA） 150 100 65 40 24 概率 P 3% 11% 36% 70% 85% 历史气象资料统计表明：杭州年平均雷暴日多于 56 天，属雷电多发地域。 所处地理环境为平原水域，容易吸引空间雷电，相对增加雷击概率。 Page 15 of 26 杭州尚普电气科技有限公司 反击 因已经按照标准设计安装了相应的直击雷防护 系统，大楼的电子设备不大可能遭受直击雷的袭击，电子设备遭受破坏的可能方式是直击雷电流通过接地装置时造成的高电压使电子设备的薄弱环节击穿。 2. 3 雷电波侵入 与大楼各种供电设备、弱电设备相连的各种引入线缆（如电力电缆、有线电视线缆、卫星馈线线缆、邮电通信线缆、视频监控线缆、设备控制线缆等）遭受直击雷或感应，雷电流沿线侵入。 2. 4 雷电感应 大楼的外部防雷系统接闪直击雷通过引下线时引起大楼内部各种线缆感应产生感应过电压。 3. 雷击隐患 由于雷电 的 多发特征，对于强电而言，通过建筑物外部避雷设施引雷泄流过程中产生的雷击电磁脉冲容易造成智能楼宇室内现代化智能设备 受 损。 我们认为主要雷击隐患有： （ 1） 、 室内的现代化智能设备抗干扰能力脆弱，低压配电线路无防雷击电磁脉冲装置，易受雷击电磁脉冲侵入。 （ 2） 、 信息传输线路外部引入的光缆虽然雷击电磁脉冲不易侵入，但通过光电转换后的五类线 等各种信号线路 在各 设备的远距离 连接仍可能受雷击电磁脉冲侵入致损弱电设备。 四、设计说明 为最大限度地减少雷电对智能建筑的侵害，减少雷击事故发生概率，保障建筑大楼系统安全可靠运行，根据“浙江省实施《中华人民共和国气象法》办法” 、“省政府办 [1997]75 号”、“浙公 [1997]9 号文件”之规定，我们对其现场情况进行分析，提出合理解决办法。 1． 设计依据 Page 16 of 26 杭州尚普电气科技有限公司 1)、《中华人民共和国气象法》 2020 2)、《建筑物防雷设计规范》 GB 5005794（ 2020 版） 3)、 《电子计算机机房设计规范》 GB 5017493 4)、 《雷电电磁脉冲的防护》 IEC61312 5)、 《 民用建筑电气设计规范 》 YGJ/T16 6)、 《 计算机机房场地技术要求 》 GB288789 7)、 《 计算机机房场地安全要求 》 GB936188 8）、 GA 273 2．措施和要求 2． 1 措施 室内防雷 就三个方面对设备和系统进行雷击电磁脉冲防护： （ 1） 供电线路的雷击电磁脉冲防护 电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源线路对计算机及相关设备造成危害。 为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备，以及防止线缆遭受二次感应，依照有关防雷工程试行草案，应采取分级保护、逐级泄流的原则。 一是在楼电源的总进线处安装。