雷電及過電壓防護設(shè)計方案

一、概述

眾所周知，雷電具有極大的破壞性，其電壓高達數(shù)百萬伏，瞬間電流可高達數(shù)十萬安培。雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：①設(shè)備損壞，人員傷亡；②設(shè)備或元器件壽命降低；③傳輸或儲存的信號、數(shù)據(jù)（模擬或數(shù)字）受到干擾或丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動作而暫時癱瘓或整個系統(tǒng)停頓。目前，世界上各種建筑、設(shè)施大多數(shù)仍在使用傳統(tǒng)的避雷針防雷。用避雷針防止直接雷擊實踐證明是經(jīng)濟和有效的。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設(shè)備的使用和聯(lián)網(wǎng)，避雷針對這些電子設(shè)備的保護卻顯得無能為力。避雷針不能阻止感應雷擊過電壓、操作過電壓以及雷電波入侵過電壓，而這類過電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍首。

現(xiàn)代防雷技術(shù)系統(tǒng)的防雷方案包括外部防雷和內(nèi)部防雷兩個方面:

Ø  外部防雷包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，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避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。

Ø  內(nèi)部防雷系統(tǒng)是為保護建筑物內(nèi)部的設(shè)備以及人員的安全而設(shè)置的。通過在需要保護設(shè)備的前端安裝合適的防雷器，使設(shè)備、線路與大地形成一個有條件的等電位體。將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內(nèi)部設(shè)施所感應到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設(shè)備的安全。

避雷帶、引下線（建筑物鋼筋）和接地等構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護建筑物本體免受雷擊引起的火災事故及人身安全事故，而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止感應雷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。

二、防雷方案設(shè)計依據(jù)

(1)   建筑物防雷設(shè)計規(guī)范                               GB50057-94

(2)   電子計算機機房設(shè)計規(guī)范                           GB50174-93

(3)   民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范                             JGJ/T16-92

(4)   計算站場地安全要求                               GB9361-88

(5)   計算站場地技術(shù)文件                               GB2887-89

(6)   計算機信息系統(tǒng)防雷保安器                         GA173-1998

(7)   雷電電磁脈沖的防護                               IECI312

(8)   微波站防雷與接地設(shè)計規(guī)范                         YD 2011－93

(9)    通信局（站）接地設(shè)計暫行技術(shù)規(guī)定                 YDJ26E9

三、雷害的途徑分析

雷電對電氣設(shè)備的影響，主要由以下四個方面造成：①直擊雷；②傳導雷； ③感應雷；④開關(guān)過電壓。

直擊雷：雷電直接擊中建筑物，雷電的不到50%的能量將會從引下線等外部避雷設(shè)施泄放到大地，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內(nèi)的布線狀況和管線結(jié)構(gòu)而變化。直擊雷波形為10/350us

傳導雷（雷電波侵入）：在更大的范圍內(nèi)（幾公里甚至幾十公里），雷電擊中電力或信息通訊線路，然后沿著傳輸線路侵入設(shè)備。其中地電位反擊也是傳導雷中的一種：雷電擊中附近建筑物或附近其他物體、地面，導致地電壓升高，并在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵雷電延建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。

感應雷（雷電波感應）：在周圍1000公尺左右范圍內(nèi)（有資料為 500公尺或 1500公尺，距離應隨著雷擊大小和屏蔽措施而變化）。發(fā)生雷擊時，LEMP 在上述有效范圍內(nèi)，在所有的導體上產(chǎn)生足夠強度的感應浪涌。因此分布于建筑物內(nèi)外的各種電力、信息線路將會感應雷電而對設(shè)備造成危害。

隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，精密儀器，通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應用越來越廣泛，因而感應雷造成的雷擊事故也越來越多，除直接造成了巨大的經(jīng)濟損失外，因重要設(shè)備損壞使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓后造成間接的損失更是驚人。

四、防雷方案設(shè)計

1、電源系統(tǒng)防雷

根據(jù)IEC1312防雷及過電壓規(guī)范中有關(guān)防雷分區(qū)的劃分(見附件3)，針對重要系統(tǒng)的防雷應分為三個區(qū)，分別加以考慮。只做單級防雷可能會帶來，因雷電流過大而導致的泄流后殘壓過大破壞設(shè)備或者保護能力不足引起的設(shè)備損壞。電源系統(tǒng)多級保護，可防范從直擊雷到工業(yè)浪涌的各級過電壓的侵襲。

機房得到電源系統(tǒng)是由市電經(jīng)低壓配電柜再經(jīng)過分配電柜輸送到機房，而電源線路又是雷電入侵的主要通道，因此根據(jù)電源系統(tǒng)的防護原則，應對電源系統(tǒng)的防雷應采取多重保護、層層設(shè)防的原則、本次設(shè)計方案將在電源輸入端加裝相應的各級浪涌吸收裝置，這樣形成了多級的電源防雷體系。第一級：采用Asafe-25*4電源防雷器。并聯(lián)安裝于單位總配電低壓側(cè)，作為整個單位總電源的前級防護。

根據(jù)國家有關(guān)低壓防雷的有關(guān)規(guī)定，外接金屬線路進入建筑物之前必須埋地穿金屬管槽15米以上的距離進入建筑物，且要在建筑物的線路進入端加裝低壓防雷器。必須做到在電源的進入端安裝低壓端的總電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊高電壓引至大地泄放，以確保后接設(shè)備的安全，采用的防雷器能將雷擊過電壓限制到2000V以下。

具體措施：

◆在大樓總配電柜安裝Asafe-25*4電源防雷器1套，作為整棟大樓內(nèi)所有設(shè)備的電源前級防護。

第二級：采用限壓型防雷器，并聯(lián)安裝在各樓層電源前的分配電柜或機房UPS電源的進線段。

分配電柜的電源防雷器，可將幾千伏的過電壓進一步限制到1點幾千伏，雷電多發(fā)地帶需要具有40KA的通流容量，防雷器可并聯(lián)安裝在分配電室的電源配電柜端。（三相的電源可以采用AM2-20/3+NPE，單相的電源可以采用AM2-20/1+NPE）

具體措施：

◆在單位各樓層分配電電源端，各安裝1套40KA電源防雷器：三相電源選用AM2-20/3+NPE、單相電源選用AM2-20/1+NPE，作為大樓內(nèi)設(shè)備的電源二級防護。

◆在單位機房分配配電柜端，安裝1套40KA的電源防雷器：三相電源選用AM2-20/3+NPE、單相電源選用AM2-20/1+NPE，作為機房的電源二級防護。

第三級：采用電源防雷插座，串聯(lián)安裝在各需要保護終端設(shè)備前端。

目的是將雷電及其他浪涌電壓限制到對設(shè)備沒有損害的水平，特別是對日常天天發(fā)生的電源系統(tǒng)操作過電壓、電源高次諧波等具有限制和保護作用，可以延長設(shè)備的正常使用壽命，減少運行維護成本。

具體措施：

◆在需要防護的各終端電子設(shè)備的前端，分別安裝LT A6-420NS電源防雷插座，作為各電子設(shè)備的電源第三級防雷保護。

電源系統(tǒng)三級防雷示意圖：

2、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷

計算機網(wǎng)絡(luò)中由于大量使用集成電路芯片等微電子元器件。這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏，最大允許工作電源也只是mA級的，對感應雷、靜電干擾、電磁輻射干擾等引起的瞬間過電壓及浪涌電壓的承受能力大為減弱，因此必須在信號線中安裝雷器：如RS232串口防雷器、RJ45接口防雷器、饋線防雷器等；從而保證計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作。

具體措施：

◆在網(wǎng)絡(luò)機房或樓層的交換機進線端安裝網(wǎng)絡(luò)防雷器RJ45N-24E（24口網(wǎng)絡(luò)防雷器）、RJ45N-16E（16口網(wǎng)絡(luò)防雷器）、RJ45N-8E（8口網(wǎng)絡(luò)防雷器），數(shù)量根據(jù)實際情況而定。

◆在網(wǎng)絡(luò)機房的服務器網(wǎng)絡(luò)進線端安裝網(wǎng)絡(luò)防雷器RJ45N-E100/4S，數(shù)量根據(jù)實際情況而定。

◆在電話中繼線端安裝電話線路防雷器RJ45-TELE/2S、SR-E170V/4S，數(shù)量根據(jù)實際情況而定。

機房信號線路系統(tǒng)防雷方案示意圖：

1)        為確保服務的延續(xù)性，為貴公司所安裝之防雷器，在正常使用中出現(xiàn)任何問題，均提供五年的保修期。其中前兩年為免費保修，若因雷擊而出現(xiàn)的質(zhì)量故障，均可無條件更換同類產(chǎn)品。

2)        為了進一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量的可靠性,確�？蛻舻睦�益,我司所銷售的防雷浪涌保護器即防雷器,另附上總額一百萬元每次十五萬元的產(chǎn)品責任保險(人身五萬元、財產(chǎn)十萬元)，保險單號是：PZAH200244920123000003。

3)   由工程承包商提供相關(guān)的保養(yǎng)及維修文件以及24小時的技術(shù)支持服務。

4)   服務支持：用戶如果遇到有關(guān)防雷產(chǎn)品或是其他相關(guān)的技術(shù)問題，（工作日內(nèi)）撥打公司售后服務電話，既可得到有關(guān)人員的響應

六、部分使用防雷產(chǎn)品簡介

1）、ASP Asafe-25電源防雷器，工作電壓380V，三相五線制，功率不限，反應速度10^-9秒，8/20us最大通流量140KA（10/350us直擊流模擬測試值為50KA），能有效抗擊直擊雷和感應雷擊。高通流容量、低殘壓（小于2000V），具備后備防雷功能，應用于電源端作為第一級電源防雷。其中采用的Asafe系列模塊防雷器采用了最新型的多層間隙技術(shù)，徹底解決了的續(xù)流問題并盡量保持一個   較低的起動電壓和良好的雷電電流承受能力。在ASafe的9層間隙中，有一層是帶有相對低阻間隙的絕緣層，并和其他的間隙層串聯(lián)在一起，并將電弧分割。高阻間隙解決了絕緣和起動的問題，而低阻間隙解決了滅弧的問題。

這樣實現(xiàn)了單片ASafe 擁有10/350us波形15-25KA的放電能力（8/20us波更可達到140KA以上）而限制電壓Up卻可以保證在2000V以內(nèi)。

2)、AM2-20/3+NPE  40KA三相電源防雷器，工作電壓230VAC，三相五線制，功率不限，反應速度10^-9秒，配備掛墻安裝配件，能有效抗擊直擊雷和感應雷擊。高通流容量，具備后備防雷功能，應用于電源端作為第二級防雷。

3)、A6系列插座式電源防雷器，通流容量12-19KA，有過熱、過流、濾波、接地監(jiān)測、相線監(jiān)測和失效指示等功能，反應速度10^-9秒，黃磷銅鍍鎳接觸片工作性能穩(wěn)定，五萬次插拔無故障，功率2000W，適用于單相高檔設(shè)備的未級電源防雷。

4）、RJ45N-24E  ASP 10/100M網(wǎng)絡(luò)集線器專用防雷器，獨特的24路端口保護，機架式安裝形式，可以方便在網(wǎng)絡(luò)機柜內(nèi)，一套防雷器可以作為24個網(wǎng)絡(luò)端口的防護。標準RJ45接口，配件RJ45-RJ45連接線，通流容量5KA，插入損耗〈2dB，反應速度10^-12秒，確保100M網(wǎng)絡(luò)傳輸，IEC最高級別的網(wǎng)絡(luò)防雷器，工作性能穩(wěn)定，安裝方便。（RJ45N-24E[24口]、RJ45N-16E[16口]、RJ45N-8E[8口]、RJ45N-E100/4S[單口]）

5）、SR-E170V/4S  ASP 電話線路專用防雷器，接線柱形式接口，每套防雷器可作為保護4芯線路，通流容量5000A，插入損耗〈0.2dB，反應速度10^-12秒，工作性能穩(wěn)定，安裝方便.

七、安裝說明

在工程施工的過程中，由于在安裝有關(guān)電源避雷器時需要短時間中斷相應的電源（注：電源避雷器是并接的），在安裝數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口保護裝置時可能需要中斷部分網(wǎng)絡(luò)（注：接口保護裝置是串接的）。為了盡可能減少對通信網(wǎng)絡(luò)的影響，在施工過程中，對電源避雷器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保護裝置的施工割接說明如下：

（1）    電源避雷器的安裝割接：

n   安裝前應做好充分的準備，如連接導線的長度、線餌和螺絲的大小等應先根據(jù)安裝位置和連接位確定好。嚴禁非電工安裝電源防雷器。

n   安裝各級電源避雷器時，應做好意外情況的應對方法（如：停電時間過長）。

n   在中斷市電來安裝第一級第二級保護用電源避雷器的同時，應確保油機或備用電源供電正常。低壓室一級避雷器的安裝時間應在30分鐘（市電拉閘時間）內(nèi)完成。

n   在電力室交流配電屏上安裝電源避雷器時，應在15min（配電屏開關(guān)拉閘時間）內(nèi)完成。

n   在UPS交流配電屏上安裝第三級電源避雷器時，先檢查和確保UPS供電滿載在可靠的放電時間前提下，安裝時應在15分鐘（配電屏開關(guān)拉閘時間）內(nèi)完成。

n   在UPS 交流輸出配電屏上安裝第四級電源避雷器時，此時，數(shù)據(jù)設(shè)備的交流供電設(shè)備將不可避免地停止供電。因此，安裝此級避雷器時，應與有關(guān)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)部門密切配合，商討最佳時機和制訂最佳應急方案，保證各種信息及時且不丟失，對用戶的影響降到最小。安裝時應在15分鐘（配電屏開關(guān)拉閘時間）內(nèi)完成。

（2）    數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口保護裝置的安裝割接：

由于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口保護裝置是串接在被保護的設(shè)備端口上的，安裝時如不采取適當?shù)膽�急措施，將難免中斷該接口信號的傳輸而影響網(wǎng)絡(luò)。

八、其他需要說明的問題

1、在電源防雷器的配置中，客戶可根據(jù)具體情況選用帶有輔助功能的防雷器或防雷箱，如遙信接點、聲光報警、雷擊記數(shù)等。

2、若客戶在防雷器配置中，采用的模塊式電源防雷器，為避免并聯(lián)型防雷器在極端惡劣情況下，產(chǎn)生對電源線路的短路，建議在并聯(lián)型防雷模塊之前加裝空開或熔斷絲。

3、電源第一級防雷器，建議之前安裝D 63A空開。電源第二級防雷器，建議之前安裝D 32A空開。

4、若客戶選用的是我公司的電源防雷箱，因我司在箱體內(nèi)配置了必要的熔斷絲或空開，所以不在需要配置空開。

九、雷迅公司簡介

廣州雷迅電子有限公司是集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售及防雷工程于一體的專業(yè)防雷公司。自1995年起，公司正式從國外引入積木化模塊式的電源防護理念。率先在國內(nèi)郵電行業(yè)的配套廠家進行大規(guī)模的應用。

在推廣應用國外防雷器的同時，公司同時致力于自有品牌《ASP》—Anti Surge Proteetion系列防雷器的開發(fā)、生產(chǎn)及推廣應用，形成集電源、網(wǎng)絡(luò)、通訊、天饋及各類控制線路防雷器的產(chǎn)品系列。

ASP系列防雷器采用了國外先進的防雷技術(shù)，依循國際電工委員會及國內(nèi)相關(guān)標準，采用最先進的防雷器件進行工業(yè)化生產(chǎn)，確保產(chǎn)品性能的優(yōu)異與質(zhì)量的穩(wěn)定。

廣州雷迅電子有限公司已建立http://www.asp.com.cn防雷網(wǎng)站，提供在線式雷擊風險分析、防雷技術(shù)咨詢、通用防雷方案介紹、21世紀防雷技術(shù)論壇等網(wǎng)上服務項目。為了更好地提供服務，還在北京、上海、成都、南京、昆明、西安設(shè)有區(qū)域性的常設(shè)服務機構(gòu)。

《ASP》防雷器廣泛應用于郵電、金融、證劵、保險、交通、電力、建筑、石油、化工教育、工廠、公安、軍隊等行業(yè)。

十、防雷方案附件