第一篇:配电网的防雷措施探究(共)
配电网的防雷措施探究
摘 要:每年夏季的雷电灾害,都给配电网的安全带来了极大的影响,进而对人们的生产生活造成很多不便之处。虽然近年来我国的配电网不断发展改善,但是依旧存在绝缘水平、防雷措施、网络结构等方面的问题。本文主要分析了配电网的雷害原因和防护现状,并提出相应的改善措施,希望能为有关单位提供一些帮助,促进我国配电网的安全发展。
关键词:配电网;防雷;措施
中图分类号:TM723 文献标识码:A
在我国的配电网中,6kV~35kV电网是最容易出现雷害灾害的,虽然目前我国城乡电网的发展有所改善,但是在雷电灾害频繁地区,防止雷电灾害、雷击跳闸的状况并没有得到根本好转,极大的威胁了中压电网的运行。因此,对配电网的防雷研究是十分必要的。
一、配电网防雷实际状况
6kV~10kV电网是使用频率最多的电网之一,但是6kV~10kV电网并没有避雷线的保护,而且绝缘水平比较差,最容易受感应雷和直击雷的危害。经调查研究发现,在河南、广东、浙江等地配电网出现故障率中,遭受雷击跳闸率高于80%,柱上刀闸、开关、套管、变压器、避雷器等设备经常被雷击破坏,严重的甚至在雷电活动强烈时,变电所10kV线路整体跳闸,对电网安全和供电可靠性产生了极大的影响。
二、配电网雷害问题的主要原因
(一)电网通常是依靠配电变压器高压侧和变电所出线侧的避雷器进行保护,在线路中间一般都缺少避雷线的保护,而最先容易受到雷击,即使避雷器全部运作,在出现较高的雷电通过电压时,依旧会发生线路绝缘子击穿放电的问题。
(二)在配电网中,避雷器接地经常存在一些问题受场地的限制,很多配电型避雷器都存在接地电阻超标的现象。接地引下线受到破坏,引下线的使用是带有绝缘外皮的铅线,如果内部发生折断,通常情况下不易被人发觉,而且在两边连接处极易锈蚀;还有部分在埋入土中后,和接地体连接处结合发生电化学腐蚀,严重的会出现断裂,致使避雷器等防护设备无法发挥作用。
(三)柱上刀闸和开关处没有安装避雷器保护,或者只是安装在开关的一侧,当刀闸或开关线路处受到雷击时,雷电压并不会沿着线路传播,而会在断裂的地方经反射后增强一倍,严重的会导致刀闸或开关的绝缘设备被击穿。
(四)有些公司为了节约线路的投资,使用多回路同杆架设,一旦线路被雷击中,绝缘子会对地闪络,并且产生大量的工频续流,这样会使持续的接地电弧波及到同杆架设的其他线路,出现短路情况。
(五)现在的电网大部分都是直接向用户供电,而用户一般没有备用电源,出现雷击情况,会影响到用户的正常生活。在实际工作中,还存在防雷和线路得不到及时的检查和维修,绝缘弱点无法消除,抗雷电水平低,跳闸率高等众多问题。
三、配电网完善的具体措施
(一)对避雷器进行保护 在柱上的刀闸和开关的两侧都装上避雷器。淘汰碳化硅避雷器,采用防护性能强的氧化锌避雷器。35kV的终端安装线路避雷器进行防护,这样在受到雷击后,就可以防止击坏开关,在正常使用时,也能限制雷电波的入侵。在配电变压器的低压、高压侧全部安装适合的避雷器保护,防止逆变换或者正变换过电压,损坏配变设备。加强对避雷器的维修、试验,避免因为自身的故障问题,造成电网出现短路。在易受雷击或雷电频繁的地区,加装避雷器实行多重保护,线路杆塔的顶部使用钢绞线制作的避雷针即可。
(二)改善配电网防雷装置和杆塔的接地 防雷设备中,接地引下线采用扁钢或者圆钢,以防止地下部分或连接部分锈蚀,导致开路。配电变压器和避雷器的接地电阻不应大于10Ω,重要变压器和避雷器的接地电阻不应大于4Ω。35kV的进线段,设有架空地线杆塔的终端杆接地电阻不应大于4Ω,接地电阻不应大于10Ω。
(三)安装自动跟踪补偿消弧装置。在电流电容大于10A的电网中,安装自动跟踪补偿消弧装置,能有效的降低见弧度线,增强供电安全性。虽然雷电过电压的幅值高,但是时间短,绝缘子热破坏大多是由电网的电流电容引起的,而一些型号的自动跟踪补偿消弧装置可以把残流限制在5A下,这样为雷电流经过后的熄弧创造了条件。
(四)加强重合闸投运率。在配电网中,加强自动重合闸投运率,对中压电网进行维护,尽早排除缺陷问题,提高配电网的抗雷水平,减少跳闸率,以此来保证电网的安全。
(五)采用新型的防雷装备。半导体少长消雷装置,简称为SLE,它是在避雷针的基础上,研发出的一种新型防雷设备,能有效的降低雷电流陡度和幅值,救民于水火之中。SLE是由接地引下线、接地装置、半导体针组共同组成的,其接地电阻可以放宽到3Ω,是当前最先进的装置之一。SLE对上行雷有抑制作用。经过研究证明,上行雷的形成要在100A以上,SLE能把电流抑制在100A以下,从而控制了上行雷的组成。SLE对雷击次数有削弱作用。SLE对空间电荷有屏蔽作用,可以中和电晕电流;因为在SLE的设计中,充分考虑了电源减小的问题,有效的阻止雷击现象;SLE可以削弱上部的电场强度,阻止了先导放电的发生。
结语
综上所述,通过以上对配电网的雷害原因和防护现状分析以及改善措施的提出,希望以此能促进我国配电网的安全发展。为了提高我国配电网的安全运行,应采用科学的、专业的综合防雷手段,有效的解决雷击问题,保障人们的生产生活。在不断的进行经验总结和教训中,研究改善电网的防雷设备,增强其安全性,促进我国配电网的可靠发展。
参考文献
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第二篇:防雷安全施工措施
防雷安全施工措施
高空作业安全措施对施工安全极为重要,应逐级进行安全技术教育及交底,落实所有安全技术措施和人身防护用品,未经落实不得进行施工。高空作业所需料具、设备等根据施工进度随用随运,禁止超负载乱堆乱放。高空作业人员必须经过专业技术培训及专业考试合格,持上岗证并须体检合格。高空作业人员所用的工具应随时放入工具袋内,严禁高空相互抛掷传递。遇四级以上大风或雷雨、浓雾、雨季施工和冬季下霜时禁止高空作业。在进行上、下立体交叉作业时首先必须具有一定左、右方向的安全间隔距离,不能确实保证此距离,应设置能防止下落物伤害下方人员的防护层。
特制定以下施工措施,施工人员必须严格遵守:
一、施工人员进入现场前,负责工程的项目经理必须对其进行安全教育,并宣讲甲方要求的各种注意事项。分组施工时,每组施工人员必须保证四人以上,且分工明确,并设专职安全员看护、监督。
二、所有施工人员持证上岗,统一着装,并配备胸卡,进入现场必须戴安全帽,屋面作业时必须系好安全带,并检查安全带是否安全有效,有无破损,必须使用合格安全带。
三、安全带必须固定在牢固的建筑物上,并且有专人看护。
四、施工队安全负责人必须在现场监护,严禁违章作业或损害甲方利益。
五、施工现场材料堆放整齐、分类、分规格标识清楚,不占用施工道路和作业区。必须按平面布置搭设临设,布置电焊机具,堆放扁钢,角钢以及各种材料,使之井然有序。
六、管网保护措施。对施工现场内已安装到位的各种管道,主动向建设单位了解管道位置及标高,掌握管道走向,分析是否与本工程相互交叉。查清管道位置后,在距管道中心两侧各500mm距离,各钉一排木桩,并油漆标记,作为管道保护边线,施工时尽量不要在保护线内开挖、通行载重汽车。沟槽开挖时,在管道附近轻挖慢进,并挖空一段、支撑一段,确保管道安全。当施工管网与已有管网存在相交时,协调设计方,更改管道走向或坡度。现场内的所有市政管网、管线等采取围、盖、挡等措施加以保护。
七、避雷网(带)施工前应检查工作面是否平整,脚手架是否牢固,有无探头板,并绑牢后方可施工。
八、避雷网(带)钢筋用大绳由地面运至屋顶,必须先检查大绳有无破损,必须有可靠拉力,方可使用,并且工人拉动时不能有勒手的感觉。
九、垂直运输时,大绳与圆钢必须绑扎牢固,检查是否有其它工种在附近施工,必须在无其他工种施工和无闲杂人员时,才可施工。垂直运输前应先清理现场保证有效工作面,并设防护栏,设专人看护防止闲杂人员进入运输场地。看护人必须高度警惕观察四周情况。
夏季施工安全技术措施
一、组织落实
1、成立由项目经理为首的雨、夏季施工领导小组,制定一系列的安全、质量、工期保证措施,做到加强管理、周密计划、措施到位、责任落实、奖罚分明。
2、设专人定时收听天气预报,并充分利用无线对讲系统的灵活性,如遇雷阵雨、台风等恶劣天气,及时向领导汇报,并通知各个系统负责人,采取相应对策,将灾害造成的损失尽量减少,直至零损失。
3、适当调整作息时间,尽量避开中午高温时间作业,必要时按排凌晨和晚间气温降低时施工,并备好防暑降温用品,防止中暑事故的发生。
二、材料准备
1、雨季来临之前,备足、备齐防雨、防洪物资,如外加剂(减水剂、早强剂等)、彩条布、水泵等。
2、易损及易耗物资应备足、备齐,防止雨天脱货,造成停工。
三、施工措施
1、雨季施工时,应保证现场运输道路的畅通。经常打扫路面,清除积水。
2、雨季施工现场应有可靠的排水设施,雨季来临前,应对原有的排水系统进行检查,疏浚、修补、加固,必要时增加排水设施。
3、雨季土方开挖时,应及时挖好排水沟、积水井,随时把积水用水泵抽出。土方开挖要求速度要快,工作面不宜过大,应逐段、分期完成,挖好一个及时验槽、隐蔽,如基槽、坑挖好后不能立即进行下道工序,可在基底预留300mm厚土层,待垫层施工时再予以挖除。雨期应加强边坡稳定观测,作业指导书编写时护坡措施可采取放大边坡或加设固壁支撑的方法,且下雨时并用彩条布覆盖边坡,实际施工时严格按作业指导书内容进行。
4、土方回填前,要及时排除基坑内积水,回填土要严格控制含水率,且分层回填并夯实,夯填要连续完成。把安全工程师站点加入收藏夹
5、混凝土浇筑应尽量避开雨天,如确需施工时,应搭设防雨棚,防止雨水对混凝土的冲刷。另外混凝土搅拌站要定期测定砂、石的含水率,及时调整混凝土配合比。高温天气对混凝土用湿草包覆盖养护,浇水次数适当增加,以草包保持湿润为度。夏季施工要加强混凝土的养护,砌筑砂浆在规定时间用完。
6、雨季砌体施工时,应严格控制砂浆稠度,在保证墙体稳定性的前提下,适当降低砌体的砌筑高度,砌筑砂浆浸雨后,应增加干水泥和水重新搅拌后使用。每天收工后或雨停后,砌体竖缝应填满砂浆,砌体顶面应摆干砖一皮或覆盖防雨材料,以防雨水冲刷。有大风、大雨等异常天气,应检查砌体的垂直度的变化,及时调整。晴天高温时,墙体砌筑前,砖或砌块应充分湿润,这时砂浆的稠度可适当增加。
7、焊接用电焊条受潮后,应烘干后再使用,雨天室外无遮蔽设施应停止施焊。
8、预制构件进场后,要集中堆放在指定地点,堆放地点应夯压密实,构件下垫枕木,四周设排水沟。
9.设备堆场、建筑加工场旷地太大,应增加防雷接地装置,并在雷雨季节前,组织对现场所有的防雷接地装置进行安全测试。
10.有关物资存放仓库要有防潮、吸湿、加热等设施。
11.构件联结(螺栓联结或焊接联结)时,如遇突变天气要采取必要措施坚持干完最低限度联结量,并与吊具脱钩;
12.做好已到设备的维保工作,露天放置的设备应做好防雨措施,随设备供应的仪表以及其他精密设备应入库保存,设备裸露的接口应可靠封闭;
13.特别要加强对电缆线及接头的绝缘性能进行检查,如发现破损现象应及时进行绝缘处理,以防发生触电事故;
14.在潮湿的环境里从事焊接作业,应采取防触电措施;
四、现场实施措施
1、雨季来临前,应组织一次电气设备接零、接地的检查,塔吊、门吊、等高空作业机械应安装避雷装置,雨天施工机械的电动机应进行覆盖防雨;电源开关箱要防雨,露天照明灯具设防雨罩,如有大风警报,行走式起重机械应提前系好风缆绳,固定好夹轨器。
2、雨季施工现场应有值班电工巡检,对用电设备进行检查维护,防止绝缘破坏,造成触电事故。
3、雨后应对门吊轨道的沉降情况进行一次检查,如有问题及时处理。
第三篇:监控机房防雷措施
监控机房防雷措施
一、概述
随着经济建的高速发展,安全监控系统在煤矿安全生产中的迅速普及应用,由于这些系统和设备耐过电压能力低,雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰和永久性损坏,其后果可能会使整个监控系统运行失灵,并造成难以估计的经济损失。
为了对煤矿安全监控系统采取有效的防雷保护措施,保障监控系统正常可靠的运行,首先应明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径,尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备,在分析其损坏原因的基础上,正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置,以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等,对提高监控系统的抗雷电能力,优化系统的防雷水平起到很好的作用。
二、监视系统的组成及雷害分析
1、监控系统一般由以下三部分组成:
前端部分:主要由摄像枪、镜头、云台、防护罩、支架等组成。
传输部分:使用同轴电缆、电源线、多芯控制线组成,采取架空、地埋或沿墙等敷设方式传输视频、音频或控制信号。
终端部分:主要由画面分割器、监视器、控制设备,录像设备等组成。
2、监控系统雷害成因
直击雷:;雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏;雷电直接击在架空线缆在上造成线缆熔断。
雷电波侵入:监控系统的电源线、信号传输或进入监控室的金属管线到雷击或被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线侵入设备,造成电位差使设备损坏。
雷电感应:当雷击避雷针时,在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势。这现象叫电磁感应。当有带电的雷云出现时,在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云相反的电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kv,信号线路上可40-60kv。这种现象叫静电感应。电磁感应和静电感应称为感应雷,又叫二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛然,但它要比直击雷发生的机率大得多。
三、监控系统防雷设计方案
(一)设计依据
1、IEC61024《建筑物防雷》
2、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
3、JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
4、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
5、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
6、GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
7、GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》
8、GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
9、GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
10、XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》
(二)防雷设计方案
1、前端设备的防雷
前端设备有室外和室内安装两种情况,安装在室内的设备一般不会遭受直击雷击,但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害,而室外的设备则同时需考虑防止直击雷击。
前端设备如摄像头应置于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。当摄像机独立架设时,避雷针最好距摄像机3-4米的距离。如有困难避雷针也可以架设在摄像机的支撑杆上,引下线可直接利用金属杆本身或选用Φ12的镀锌圆钢。为防止电磁感应,沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。
为防止雷电波沿线路侵入前端设备,应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器,如电源线(220V或DC12V)、视频线、信号线和云台控制线。
摄像机的电源一般使用AC220V或DC12V。摄像机由直流变压器供电的,单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端,如直流电源传输距离大于15米,则摄像机端还应串接低压直流避雷器。
信号线传输距离长,耐压水平低,极易感应雷电流而损坏设备,为了将雷电流从信号传输线传导入地,信号过电压保护器须快速响应,在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平,启动电压以及雷电通量等参数。
室外的前端设备应有良好的接地,接地电阻小于4Ω,高土壤电阻率地区可放宽至 <10Ω。
2、传输线路的防雷
监控系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处引入,也可从监视点附近的电源引入。
控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线,架设(或敷设)在前端与终端之间。
传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时,可采用直埋敷设方式。当条件不充许时,可采用通信管道或架空方式,此时传输线缆与其它线路其沟的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距,可参照GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》进行敷设。如:传输线缆与220V交流电线线路共沟(隧道)的最小间距为0.5 m,与通讯电缆的最小间距为0.1 m;传输线缆与1?10KV电力线共杆架设的最小垂直间距这2.5 m,1KV以下电力线最小垂直间距为1.5 m,与广播线最小垂直间距为1.0 m,与通信线最小垂直间距为0.6 m。
传输部分的线路在建筑物内部敷设时,与其它线缆的最小间距则应参照GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》来做。
从防雷角看,直埋敷设方式防雷效果最佳,架空线最容易遭受雷击,并且破坏性大,波及范围广,为避免首尾端设备损坏,架空线传输时应在每一电杆上做接地处理,架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。
传输线埋地敷设并不能阻止雷击设备的发生,大量的事实显示,雷击造成埋地线缆故障,大约占总故障的30%左右,即使雷击比较远的地方,也仍然会有部分雷电流流入电缆。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设,保持钢管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效,这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时,可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入,但埋地长度不得小于15米,在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。
3、终端设备的防雷
在监控系统中,监控室的防雷最为重要,应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。
监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击雷措施应符合GB50057-94中有关直击雷保护的规定。
进入监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接引入时,在入户处应加装避雷器,并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。
监控室内应设置一等电位连接母线(或金属板),该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器(避雷器)的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。
良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。监控中心采用专用接地装置时,其接地电阻不得大于4Ω。采用综合接地网时,其接地电阻不得大于1Ω。
4、SPD的选择(1)电源系统
由于有70%雷击高电位是从电源线侵入的,为保证设备安全,一般电源上应设置三级避雷保护。
A、考虑到监控机房空间所限,建议在监控室配电箱安装B+C组合式电源防雷模块.可以解决第一、二级安装距离的限制,具有第一、二级合并安装,无需退耦器;通流容量大(80KA);输出残压低(≤2KV);并联安装,无需考虑设备功率;配置汇流排,适用各种电源制式;模块式、标准导轨安装等优点。
C、在监控室UPS电源或监控设备前安装单相串联避雷器,串联安装,功率≤4KW,带LC滤波,超低残压输出,作为电源线路第三级保护。(2)信号系统
在视频传输线、信号控制线,入侵报警信号线进入前端设备之前或进入中心控制台前应加装相应的避雷保护器。
A、在摄像头到控制中心的监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端应安装视频信号SPD,以保护摄像头。
B、对室外云台,每条控制线路两端应安装云台控制线路避雷器。
四、防雷方案预算(略)
五、监控系统防雷方案示意图
六、机房电源系统简易选型方法
七、运行维护
(1)避雷器安装之后,应检查所有接线是否正确安装,然后运行测试,看系统和设备是否正常工作,有无异常情况,如有,应及时检查,直至整个系统均正常运作。
(2)每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常,必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况,如果发现问题应及时处理。
(3)接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
(4)每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测,雷雨季节中要加强外观巡视,如检测发现异常应及时处理。
八、竣工验收
(1)防雷工程施工单位须按设计要求精心施工,工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行随工验收,重要部位应进行拍照和专用设备项记录。
(2)设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。
九、售后服务及质量保证
(1)由本公司销售的产品和施工的工程均由保险公司承担产品质量和工程责任保险。
(2)工程中所使用的防雷器件,从工程验收合格之日起一年内免费保修,超过保修期两年内维修只收取工本费,终身负责维修。
(3)根据用户需求,免费提供防雷知识或防雷技术讲座;(4)保修期内,若防雷系统出现故障,公司技术人员在接到通知后的24小时内赶到现场。
第四篇:防风、防雨、防雷措施
二十、施工期间的防风、防雨及防雷等的措施
对该工程施工季节出现的雷电、风沙、雨水等不利施工的环境因素,应采取必要的防护等对应措施。
20.1、在雷雨、浓雾及潮湿的环境下,严禁带电作业。
20.2风沙季节进场道扬尘、大风等对施工影响较大,在业主方工期紧的情况下,我们要作为重点来对待。
20.2.1.加强计划安排风沙季节施工是全年性施工重要的一项战略性安排。
20.2.2抓施工准备,包括材料,专用设备、能源、暂设工程等准备工作。
20.2.3
编好技术措施,确定主要技术关键,规定单项工程雨季施工方案编制原则。
20.2.4.制好单项工程施工方案,内容包括:工程进度、施工方法、劳动组织、操作要点、质量要求、试验检测等。
20.2.5.重视技术培训,技术交底工作。
20.2.6.根据风沙期施工的特点分轻、缓、急;在施工布置上要根据晴、雨、内、外、相结合的原则。
20.2.7.要将风沙季节的几天施工准备工作纳入我们的生产计划,考虑定量动力,安排一定作业时间,搞好雨季期间材料的储备。
20.2.8.加强技术管理和安全工作,要认真编制和贯彻风沙季施工技术措施和安全措施,定期组织风沙施工交底和检查,积极督促做好有关工作,尽量减少风沙期带来的损失。
20.3
根据雨期施工的特点分轻、缓、急;在施工布置上要根据晴、雨、内、外、相结合的原则。
20.4要将雨季的几天施工准备工作纳入我们的生产计划,考虑定量动力,安排一定作业时间,搞好雨季期间材料的储备。
20.5加强技术管理和安全工作,要认真编制和贯彻雨季施工技术措施和安全措施,定期组织雨施工交底和检查,积极督促做好有关工作,尽量减少雨期带来的损失。
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第五篇:现代智能建筑防雷措施浅析
现代智能建筑防雷措施浅析
当今人类科学技术的发展已进入了高度信息化的发展阶段,它给人类带来了前所未有的方便和快捷,在建筑领域表现的最为突出的是近年来大量兴建的智能楼宇。尤其是电子技术的飞速发展,各种先进的测量、控制、电信和计算机等电子产品正日益广泛的应用于其中,特别是计算机技术与通讯技术的发展相互结合,电子器件的集成化和超大规模集成化及新型网络通信技术的发展都为信息时代的发展起到了极大的推动和促进作用;但另一方面,这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低,过电压耐受能力差等致命弱点,一旦遭受雷击、浪涌过电压的冲击,轻则造成这些电子系统的运行中断,设备永久性损坏,重则造成其它相关系统的中断瘫痪,酿成不可估量的直接与间接的巨大经济损失和深远影响,对于金融、证券、医疗、保险、航空、航天、国防等国家重要机关尤其是这样,而且雷击侵害的程度已经越来越严重,发生的次数也越来越频繁。为此,我认为对雷电的防护,不但是必要的,而且是必须实施的。1 设计指导思想
系统防雷保护的应用涉及很多行业,系统防雷重点描述的是“计算机信息系统”的雷电防护设计原则。雷电防护设计是一项系统工程,那么从系统论的角度上讲,系统结构愈合理,系统的各个部分(要素)之间才可以有机结合,相互之间的作用就愈协调,从而使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。在系统防雷保护设计工作中,我们认为防雷设计工作主要的目的是将防雷设计工作与计算机信息系统的客观实际条件进行有机的结合,通过合理配置,使之溶为一体,确保系统的稳定工作,从而发挥出系统防护工作的最佳效果。2.系统防雷技术理念
直接雷击:雷电直接打在各种电力线数据线上,由此直接将雷电高压引入机房,直接破坏设备。雷电流波形为10/350us。由于直击雷脉宽较宽,雷电流较大,所以破坏力巨大,属于相对毁灭性破坏。直接雷击的防护是IEC1312标准规定的重点防范对象。
根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》2000年版的国家标准规定;与国民经济有重要意义的智能大厦属于2类防护单位,应该执行直击雷(波型为10/350us)防护标准,建筑物内部的计算机系统设备也必须承受10/350us 75kA的雷电流的冲击(IEC1312标准规定)。所以,在考虑机房系统防护时,必须首先考虑机房内10/350us 75kA的直接雷击防护。3.具体的防护方法
3.1 电源系统的防雷与过电压保护
由于计算机信息系统中心机房的电力供给是由大楼的建筑物配电室引入的,电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。因此,对于机房电源系统的雷电防护,我们采取以下的防雷保护方案:
大楼机房低压配电柜系统安装一级间隙放电防雷保护;
计算机专用配电回路设计安装防雷配电柜采取三级防雷保护(安装于 UPS输入端);
UPS电源输出端做一级过电压防雷保护;
终端设备电源输入端安装防雷箱进行末级电源防雷防护;见图-1
3.2 UPS电源系统的防雷保护
从机房目前的情况来分析,一般机房均采用大型 UPS不间断电源设备为机房内的部分负载提供安全可靠的供电运行方式,由于UPS是用于为机房内计算机信息系统各用电设备提供稳定、可靠和高质量用电环境的唯一重要设备,并且是由市电供电输入机房的主要途径,所以我们将电源系统防护的重点放在了对UPS不间断电源的输入和输出端的保护上。
即防雷保护设计采取第一级火花间隙放电保护,在UPS电源输入端安装两级半导体过电压防雷保护,在三级雷击电流放电器间安装解耦器来协调各级间对雷电波或浪涌电压的有效吸收和释放。
在三级防雷保护中,第一级防护为粗保护,对直击雷进行防护,吸收约90%的大能量雷电流;第二级为中级保护,选用浪涌电压雷电放电器,即半导体放电器,对雷电流进一步吸收;第三级为细保护,同样采用浪涌电压放电器,将残余的雷电流基本吸收,通过地线泄入大地。
在第二级及第三级采用过电压保护器件,进行有效的吸收,在第二级将第一级变量解耦后的4000伏残压降至900伏,第三级将第二级变量解耦后的900伏残压限制在550伏以下,同时第三级还将起到吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入线电压的保护。3.3终端设备的电源防雷保护
计算机信息系统中心机房设备包括小型机、服务器、交换机、路由器等,为了确保设备万无一失,考虑从电源配电室至机房有一定距离,而感应雷害又无孔不入,同时因考虑到电网的浪涌可能带来对设备的冲击,我们在网络设备电源输入端安装电源防雷箱,实施对终端用电设备的精细防护。同样我们还将采用以上的防护原理对其它重要设备实施同样电源终端的防雷保护,以确保整个计算机信息系统核心部分的安全运行。3.4 通讯、网络系统的防雷与过电压保护
通讯系统防雷包括由户外引至户内的通讯线路,主要线路包括电话线、专线、微波通信线(馈线),3.5 电话线及专线的保护
这两部分线路由户外传输线路直接引入机房,与传真机、调制解调器、路由器等设备相连。通常这两部分线路是最易将过电压引入室内击坏通信设备的,是机房通讯设备防护的重点,因此在与这些进线相连接的设备处,均需安装防雷器。
一般来讲,网络设备安装集中,MODEM、SWITCH、ROUTER、HUB等设备均安装于19″标准机柜中,由于剩余空间位置较小,我们推荐选用组合式防雷器件,即每10对线1组,可插拔模块结构,可大大节省安装位置,同时也便于安装与更换。3.6 局域网线路的保护
虽然局域网线路通常均布在室内,但由于设备接口耐压很低,加上线路的屏蔽、布线距离、布线方式等诸多因素的影响,感应雷击、浪涌过电压都可能通过网络线对设备连接端口造成破坏。考虑到网络带宽的现状及发展,防雷保安器的传输速率选用100M Bit/S,它可满足将来网络带宽不断升级的要求。3.7 卫星接收系统天馈线的防护
天馈线做为雷击电流的主通道,要特别注意防雷。应在馈线电缆进入机房时安装同轴天馈线保护器。对于卫星的N型粗缆接口应能截止频率3GHz功率700W,泄放电流20KA(8/20us)都可以安装在配线架上的主馈线与下跳线之间。3.8 接地系统
依据国家标准GB50174-93《电子计算机机房设计规范》规定,交流工作接地和安全保护接地,接地电阻均不应大于4W,根据IEC1024标准,机房交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置。
但是由于某些计算机设备的工作状态差异不同,接地系统的共地很难实现时,我们建议应该采用等电位理论,达到瞬间等电位方式和常态独立接地方式(即机房接地系统与其它交流地、安全保护地、防雷地进行软连接)。
目前大部分中心机房的市电供电系统采用三相四线制送入机房电源室,机房地线接地电阻应<1W,地线与大楼避雷系统接地网相连。中心机房应做等电位连接,安装均压等电位带。
均压等电位连接机房的各种地线间及地线与大楼结构的主钢筋之间,必须进行有效的连接,即全部采用共用接地系统,当雷电引起地电位高压反击时,整个大楼及机房呈现系统等电位,防雷系统呈现工作状态,保证网络系统的安全。
关于均压等电位带的实施,我们建议在机房的主机房、电源室、其他机房的地板下铺设均压等电位地线带,以25mm×3mm的紫铜带,在各室内分别形成网型(M型)结构的均压等电位带,且作好此带的绝缘支撑,最终以星形(S型)形式与机房的直流逻辑地线接通,另外机房UPS供电系统电源插座及信号地均在最近的距离内与均压等电位带直线相连,避免因设备间电势差而使设备损害。
4.总结
综上所述,我们可以借用IEC/TC-81的技术定义将系统防雷工作总结为:DBSE技术—即分流(Dividing)、均压(Bonding)、屏蔽(Shielding)、接地(Earthing)四项技术加之有效的防护设备的综合,如果从设计阶段开始体现这种综合系统的防护设计原则,必将起到事半功倍的理想防护效果,见图-3。
设计中应从建筑物结构本身、电源防护(以UPS为重点)、弱电各系统(网络通讯、楼控、安防等)的器件保护、接地系统几方面综合考虑。
参考文献:[1]温伯银.智能建筑设计技术.同济大学出版社,2002.12 [2]梁华.建筑弱电工程设计手册.中国建筑工业出版社,1998.6 作者介绍:王顺巍生于1974.1男工程师
简历: 1993年~1996年就学于天津城市建设学院 建筑电气专业 1996年~至今工作于天津建工集团建筑设计有限公司从事电气设计