防雷工程

設(shè)計(jì)方案

工程名稱(chēng)：炸 藥 庫(kù) 防 雷 工 程

工程地址：

建設(shè)單位：

設(shè)計(jì)單位：長(zhǎng)沙科盛雷防雷技術(shù)有限公司

編 號(hào)   ：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(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以集成電路為核心的各種測(cè)控及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域。這類(lèi)設(shè)備對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流、電磁脈沖等外來(lái)干擾極其敏感且耐受能力極低。通過(guò)對(duì)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(xiàn)路形成耦合，造成雷電波的侵入；加之機(jī)房?jī)?nèi)的計(jì)算機(jī)設(shè)備采用了大量的微電子技術(shù)，由于微電子設(shè)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(qiáng)電磁干擾源，以不同的途徑侵入電子設(shè)備內(nèi)部，輕則干擾設(shè)備的正常運(yùn)行，造成數(shù)據(jù)失真；重則使電子設(shè)備局部損壞或整機(jī)報(bào)廢。

一、雷電的防護(hù)原理

在低壓供電系統(tǒng)、測(cè)量和控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，有許多因素可引起過(guò)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(duì)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(guò)某種途徑傳輸雷電流入地的裝置放電(如室外天線(xiàn)，衛(wèi)星接收裝置等)，使得地電位抬升，一大部分雷電流通過(guò)保護(hù)接地線(xiàn)進(jìn)入到建筑物的裝置和連接的設(shè)備。

雷電也可能直接對(duì)電源線(xiàn)(低壓架空線(xiàn))或數(shù)據(jù)線(xiàn)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(méi)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(guò)電壓。這個(gè)浪涌過(guò)電壓直接或通過(guò)電感性或電容性耦合到達(dá)電子裝置、設(shè)備的線(xiàn)路上。或者通過(guò)雷電放電通道散發(fā)出的磁場(chǎng)，在設(shè)備的線(xiàn)路上感應(yīng)出過(guò)電壓，建筑物內(nèi)的長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)回路特別容易感應(yīng)出過(guò)電壓。容性耦合是通過(guò)具有高電位差的兩點(diǎn)之間的電場(chǎng)產(chǎn)生的，例如在雷電放電通道和金屬導(dǎo)線(xiàn)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(dǎo)致地電壓升高，并在周?chē)纬删薮蟮目绮诫妷骸?/span>部分雷電流可能通過(guò)大地傳送到接地系統(tǒng)從而入侵建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。或者其它防雷裝置在對(duì)地泄放防雷流時(shí)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(shè)備形成地電位反擊。

附近的雷擊----地電位反擊

遠(yuǎn)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(xiàn)路，然后沿著傳輸線(xiàn)路侵入設(shè)備。

二是在幾公里的范圍內(nèi)的雷電閃擊，也可能在低壓導(dǎo)線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)上感應(yīng)過(guò)電壓，該過(guò)電壓也可能將高電壓傳導(dǎo)到建筑物的接地裝置上，從而對(duì)電子設(shè)備造成極大的危害。甚至云層之問(wèn)或云層內(nèi)部的放電產(chǎn)生的瞬變電磁場(chǎng)也能耦合過(guò)電壓到導(dǎo)線(xiàn)中。

遠(yuǎn)處的雷擊----傳導(dǎo)雷

開(kāi)關(guān)浪涌：

開(kāi)關(guān)浪涌來(lái)自電路的閉合、斷開(kāi)的轉(zhuǎn)換操作，來(lái)自感性和容性負(fù)載的開(kāi)關(guān)操作，也來(lái)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(kāi)可能引起對(duì)鄰近的電子設(shè)備的損壞。

雷電的破壞力主要表現(xiàn)為：

1   產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力破壞。

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

3   由于雷電流形成的電磁場(chǎng)變化，通過(guò)電磁感應(yīng)使周?chē)鷮?dǎo)體產(chǎn)生過(guò)壓。

4   雷擊使微電子設(shè)備地電位升，導(dǎo)致高電位地反擊。

二、雷擊的防護(hù)

對(duì)雷電防護(hù)，概括的講就是在良好接地前提下，通過(guò)安裝合適的過(guò)電壓（流）保護(hù)器預(yù)防雷電感應(yīng)，利用性能良好的避雷針（網(wǎng)、帶）預(yù)防直接雷擊。防雷系統(tǒng)應(yīng)包括三個(gè)方面：直接雷擊的防護(hù)、感應(yīng)雷擊的防護(hù)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(xiǎn)的。

A、直接雷擊的防護(hù)：直接雷擊的防護(hù)應(yīng)采用避雷針或避雷帶。按照滾球法計(jì)算被保護(hù)物應(yīng)在接閃器的保護(hù)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(xiàn)和接地裝置。

B、感應(yīng)雷擊的防護(hù)：感應(yīng)雷擊防護(hù)應(yīng)主要從線(xiàn)路防護(hù)考慮。機(jī)房電源進(jìn)線(xiàn)處應(yīng)加裝電源避雷器，機(jī)房信號(hào)進(jìn)線(xiàn)處應(yīng)加裝信號(hào)避雷器。計(jì)算機(jī)場(chǎng)地的安全保護(hù)接地應(yīng)不大于4Ω，交流工作接地應(yīng)不大于4Ω。直流工作接地如果設(shè)備有特殊要求，按設(shè)備的特殊要求接地，無(wú)特殊要求則參照交流工作接地的要求，應(yīng)不大于4Ω；防靜電表面電阻率應(yīng)在10⁶~10¹¹Ω范圍內(nèi)，防靜電接地應(yīng)不大于100Ω。

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50057-2000的相關(guān)規(guī)定，在土壤電阻率比較高的地方，接地電阻可以適當(dāng)放寬。

現(xiàn)場(chǎng)情況綜述

該炸藥庫(kù)安置在一個(gè)開(kāi)挖的巖層小山坡上，地勢(shì)較高，炸藥庫(kù)區(qū)域已做好直擊雷防護(hù)措施，但炸藥庫(kù)的10監(jiān)控裝置，由于雷擊原因裝置經(jīng)常被損壞，存在嚴(yán)重的雷擊安全隱患，完善好防雷措施十分必要。

設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)依據(jù)

1、　GB50057-94　　《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

2、　IEC60364-5-534《建筑物的電氣設(shè)施規(guī)范》

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

4、  GB5051-2003    《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》

5、　GB7450-87　　 《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》

6、  GB50058-92     《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

7、　IEC60364-5-534《建筑物的電氣設(shè)施—過(guò)電壓保護(hù)器件》

8、　IEC61024-1-1　《建筑物防雷—防雷裝置保護(hù)、級(jí)別的選擇》

9、 IEC6063　　　 《SPD電源防雷器》

10、 GB50054-95    《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》

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

方案達(dá)到的目的

保障炸藥庫(kù)內(nèi)所有人員、供電系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)的安全和正常運(yùn)行。

方案具體內(nèi)容

在防雷工程設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中一定要依據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，從直擊雷防護(hù)、接地措施、安裝SPD、屏蔽處理、等電位連接和綜合布線(xiàn)六個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。

1．直擊雷防護(hù)

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

2．地網(wǎng)的制作。

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50057-2000的相關(guān)規(guī)定，在土壤電阻率比較高的地方，接地電阻可以適當(dāng)放寬。

攝像機(jī)處需做防感應(yīng)雷接地，各制作一個(gè)簡(jiǎn)易的防雷接地地網(wǎng)，共10處。 

攝像機(jī)防雷地網(wǎng)制作方法

在攝像機(jī)周?chē)谝粭l寬0.3米，深0.5米，長(zhǎng)4米的溝，在溝的兩端各鉆一個(gè)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(jī)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(xiàn)，作為攝像機(jī)的防感應(yīng)雷接地，防直雷擊地線(xiàn)與防感應(yīng)地線(xiàn)不得共一根接地線(xiàn)。地網(wǎng)回填采用換土法，用土壤電阻率低的土壤回填，同時(shí)每個(gè)地網(wǎng)配高效降阻劑8包，每個(gè)深孔各配2包，水平接地體每米1包。

建議把相鄰的多個(gè)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(jī)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(xiàn)路上的，即接在各種線(xiàn)路和地之間。平時(shí)防雷器處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，即對(duì)地開(kāi)路；當(dāng)線(xiàn)路上有雷電流等過(guò)電壓時(shí)它將被導(dǎo)通，處于低阻抗?fàn)顟B(tài)，即對(duì)地短路。雷電流等過(guò)電壓消失后，它又自動(dòng)恢復(fù)到高阻抗?fàn)顟B(tài)。

A、供電系統(tǒng)

電源部分的防雷及過(guò)電壓保護(hù)是整個(gè)綜合防雷防護(hù)重點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電流及其高強(qiáng)度瞬變電磁場(chǎng)對(duì)周?chē)鷮?dǎo)體產(chǎn)生過(guò)電壓，絕大多數(shù)的雷害都是因?yàn)檫@類(lèi)二次感應(yīng)而造成的。因此具有長(zhǎng)距離的電力線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)都是二次感應(yīng)雷的侵犯途徑。此外，電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的操作或事故也同樣會(huì)有危險(xiǎn)的過(guò)電波，會(huì)損害設(shè)備。

在防雷工程中一般都根據(jù)截?cái)喔袘?yīng)源，防止二次感應(yīng)，重點(diǎn)保護(hù)以及多重保護(hù)的辦法，使瞬間過(guò)電壓電流被抑制到電子設(shè)備能夠承受的安全狀態(tài)。

具體措施是：

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

B+C級(jí)單相并聯(lián)式電源防雷箱是B級(jí)和C級(jí)組合型防雷箱，具有電源第一、二級(jí)兩級(jí)防雷擊電磁脈沖保護(hù)。標(biāo)稱(chēng)通流容量為60KA（8/20），響應(yīng)時(shí)間快，限制電壓低。內(nèi)有自保護(hù)電路及工作狀態(tài)顯示。

 2．電源第三級(jí)防雷：在炸藥庫(kù)控制室的主要設(shè)備前安裝一臺(tái)KSJ-220E/5，共3只。

B、信號(hào)系統(tǒng)

所有信號(hào)防雷器都具有兩級(jí)保護(hù)功能，即前級(jí)是防雷泄流單元，對(duì)雷電流起泄放作用，后級(jí)是鉗位電路，對(duì)前級(jí)殘壓起鉗位作用，兩級(jí)之間有退耦電路以達(dá)到雷電流能量在前后級(jí)之間匹配。

1)監(jiān)控系統(tǒng)防雷

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

監(jiān)控系統(tǒng)防雷工程預(yù)算表（略）