《办公楼机房防雷系统解决方案建议书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《办公楼机房防雷系统解决方案建议书.doc（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、办公楼机房防雷系统解决方案建议书第1章 概述1.1 项目概述水务公司办公楼机房作为水务公司的重要部门，为其各项活动的正常运行提供了必不可少的支持，是其业务工作的重要枢纽环节，要求有良好的雷电安全防护。雷击是年复一年的严重自然灾害之一。随着我国现代化建设的不断提高，通信设备越来越多，规模越来越大。一方面大型电子计算机网络，程控交换机组等系统设备耐过电流，耐雷电压的水平越来越低，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波的侵入，致使雷电灾害频频发生。据统计，雷电对电子设备的损坏占设备损坏因素的比例高达26%，防雷过电压已成为具有时代特点的一项迫切要求。因此，做好雷电防护是保证人身安全
2、、正常生产的重要环节。1.2 雷电灾害概述雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象，对于雷电的形成有多种解释理论，通常认为是由于热空气上升，冷空气下降过程中的热交换，产生带有正负电荷的小水滴积聚形成积雨云，在积雨云(雷云)形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，也就是人们平常所说的闪电。 雷电灾害是客观存在的自然灾害，有史以来雷电给人类的生活、工作带来很大的影响。雷击释放的强大的瞬间脉冲电流产生巨大的热能、机械能并诱发脉冲过电压、过电流。造成建筑物倒塌、起火，人员伤亡，通信中断
3、，系统瘫痪等严重后果。计算机网络系统集中了大量微电子网络设备，其高度集成化，低工作电平和小工作电流的特点，又带来绝缘强度低，耐过电压、过电流的能力差等致命弱点。美国研究报告AD-722675指出：当雷电活动时，磁感应强度达到0.07GS时，计算机发生误动作，当磁感应强度超过2.4GS 时，计算机发生永久性损坏。根据统计，因雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，已远远超过了雷击火灾的损失，成为当今电子时代的一大公害。计算机网络需要交易系统高可靠运行，一旦遭受雷击造成设备损坏，将可能引起数据丢失、交易中断，造成设备损失和无法估量的间接交易损失，甚至引起社会不安定因素。因此，做好雷电防护是保证人身安全
4、必、设备正常工作不可少的重要部分。1.2.1 雷电灾害的途径 直接雷击雷云与大地之间直接通过建(构)筑物、电气设备或树木等放电称为直击雷。雷电放电的平均电流为30kA(目前记录到的最大值为300kA)，中心温度达3000，强度可达1000MV伏，一个中等强度雷暴的功率有10MJ，90%以上的雷电发生在云间或云内，只有小部分是对地发生的。据统计，在对地的雷电放电中，90%左右的雷是负极性的。强大的雷电流通过被击物时产生大量的热量，而在短时内又不易散发出来。所以，凡雷电流流过的物体，金属被熔化，树木被烧焦，建筑物被炸裂。尤其是雷电流流过易燃易爆物体时，会引起火灾或爆炸，造成建筑物倒塌、设备毁坏及人
5、身伤害的重大事故。 雷电感应雷电感应分为静电感应和电磁感应。静电感应是带有大量负电荷的雷云经过架空线时，由于静电感应而感应出被雷云电场所束缚的正电荷。当云中电荷由于放电中和而瞬间消失时,架空线上感应的正电荷瞬间失去了电场的束缚，在电势能的作用下，将沿着线路产生一个很大的冲击电流, 并迅速向架空线两端传播，从而对末端的电器设备产生影响甚至烧毁。雷电电磁感应雷是雷击发生在供电线路、通讯线路附近, 或击在避雷针上时，由瞬时的大电流而产生强大的交变电磁场，使得形成闭合环路的金属构件或线路产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律，这种变化极快而且强度很大的交变电磁场将会产生很大的感生电动势，这种雷电过电压可
6、能向周围物体放电或通过线路作用到设备上，对用电设备造成极大危害。感应雷击虽然没有直击雷严重，但其发生的几率比直击雷高得多。对雷电电磁波的波频谱分析也是研究雷电电磁防护的重要依据，通过频谱分析可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布，由此估算此雷电电磁脉冲对通信系统频带范围内可能造成的影响，进而确定出相应的防雷措施。通过实际测量分析发现：雷电流频谱主要分布在低频部分，且随着频率的升高而递减；雷电的能量也主要集中在低频部分，约90%以上能量分布在10kHz以下。所以只要防止10kHz以下频率的雷电电磁脉冲的侵入，就能消减大部分雷电电磁脉冲的能量，这对防雷工程设计具有重要的指导意义。由于广电大楼
7、内的电子设备多而且集中，所以如何做好雷电电磁脉冲的防护是整个防雷系统设计中最为关键的一环。 雷电波侵入当雷电击中户外架空线、地下电缆或公共金属管道时，雷电波就会沿着这些管线侵入室内，使与之连接的用电设备遭受破坏，或引起人身伤亡，这种形式的雷击称为雷电波侵入。当户外架空线上产生的雷电感应过电压，沿输电线侵入室内时，将带来同样的破坏作用，也可称之为雷电波侵入。 雷电波侵入与雷电感应具有基本相同的特点，但所形成的电压电流幅度比一般雷电感应要大，这种雷电波除了产生电效应或热效应, 破坏物体的电气或机械性能之外, 当它侵入相连的设施或设备时, 会对其机械结构和电气结构产生破坏作用, 并危及有关操作和使用
8、人员的安全。当雷电波从导线传送到用电设备时, 就会产生一个强大的雷电冲击波及其反射分量。这种冲击波会击毁或击穿电子器件, 造成设备的损坏, 其反射分量还可能形成与冲击波叠加, 在形成驻波的情况下,破坏力更大。带来的破坏也更加严重。1.2.2 雷电新特性当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同，可以概括为：（1）受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；（2）从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入
9、侵到任何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。 为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了，雷电的防御已从直
10、击雷防护到系统防护，我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术，提高人类对雷灾防御的综合能力。1.2.3 (三)、雷电防护区的划分按照GB50057-2010要求，应将要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和指明各区交界处的等电位连接点的位置。各区以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。防雷区宜按以下分区：1、LPZ OA区：直击雷非防护区，本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场没有衰减。2、LPZ OB区：直击雷防护区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，但本区内的电磁场没有衰减。3、LPZ 1区：屏蔽
11、防护区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ OB更小；本区内的电磁场可能衰减，这取决于屏蔽措施。4、LPZ 2区等：后续防雷区，当需要进一步减小导入的电流和电磁场时，应引入后续雷区，并按照需要保护的系统所要求的环境选择后续防雷区的要求条件。通常，防雷区的数越高电磁环境的参数越低。在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物做等电位连接，并宜采用屏蔽措施。信息系统建筑物防雷区划分一般原则详见下图。信息系统建筑物防雷区划分第2章 技术方案2.1 设计原则本方案以用户至上为原则，在符合国家规范的前提下，最大限度地满足用户的需求。秉持技术先进、高效便利、投资合理的精神，用最佳设
12、计方案体现最高的性能价格比，使系统的功能和指标达到国内同类系统的先进行列，是我们的总体设计原则。具体体现在以下几个方面： 2.1.1 先进性在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便该系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。 2.1.2 （可靠性 系统最重要的就是可靠性，系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的，因此系统必须可靠地、能连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。 2.1.3 安全性对于安全防范系统，
13、其本身的安全性能不可忽视。方案设计时，所选设备、材料均为国内外名牌、原厂正品，设备、材料在同类产品中有较高的口碑。 2.1.4 可扩充性系统设计时应充分考虑今后的发展需要，系统应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。 2.1.5 规范性由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。一切应从实际出发，使整体工程具有较高的实用效能。2.2 设计依据2.3 国家标准GB50057-2010建筑物防雷设计规范为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠，
14、技术先进，经济合理。本规范不适用于天线塔，共用天线电视接收系统，化工厂户外装置的防雷设计。l GB50343-2012建筑物电子计算机系统防雷技术规范此规范特别针对建筑物电子计算机系统防雷设计，在建筑物电子计算机系统防雷设计时，应根据建筑物电子系统的特点，将外部防雷设施与内部防雷设施协调统一，按照工程整体要求，进行全面规划，做到安全可靠，技术先进，经济合理。l GB50174-93电子计算机机房安全设计规范本规范适用于陆地上新建、该建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算机机房的设计。而本规范不适用于工业控制用计算机房和微型计算机机房。为了使电子计算机机房确保电脑网络系统稳定可靠
15、运行和保障机房安全使用，应符合现行有关标准规范的规定。l GA 267-2000 计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范本标准规定了计算机信息系统对雷电电磁脉冲诱发的过电压和过电流安全防护的基本原则和防护技术要求。l GA173-1998 计算机信息系统防雷保安器计算机信息系统加装有效可靠的防雷保安器，是国际上通用的最有效的防护措施。防雷保安器是保证计算机信息系统安全的专用产品，因此它应符合本标准的技术要求、实验方法、检验规则、标志、包装、运输及储存，并能有效防止感应雷电破坏该系统受保护设备。2.4 国际标准l IEC1312雷电电磁脉冲的防护本标准为建筑物内或建筑物顶部信息系统有效的雷电防护
16、系统的设计、安装、检查、维护；并对装有这系统（如电子系统）的建筑物评估LEMP屏蔽措施的效率的方法。针对现有的防雷器（SPD）应用在防雷区概念安装上提出相关的要求。l IEC 61643 SPD电源防雷器本标准对电源防雷器用于交直流电源电路和设备上，额定电压在1000Va.c.或1500Vd.c.。电源防雷器分级分类测试和应用。l VDE0675过电压保护器过电压放电保护器（电源防雷器）适用于额定交直流电压在100V至1000V范围内之供电配电系统，对应于防雷器做出分级分类要求。2.5 设计思路2.5.1 整体设计思路计算机网络系统的防雷是一个系统工程，它包括直击雷的防护、等电位连接措施、屏蔽
17、措施、规范的综合布线、安装电涌保护器（SPD）、完善合理的接地系统等部分组成，在一个完善的防雷系统工程中缺一不可。建筑物电子信息系统综合防雷系统 雷电对电子设备损害途径主要有三个途径：直击雷经过接闪器（如避雷针、避雷带、避雷网等）而直放入地，导致地网地电位上升。高电压由设备接地线引入电子设备造成地电位反击。雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的各种金属管（线）上经感应而产生过电压。进出大楼或机房的电源线和通信线等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线窜入，入侵电子设备。 针对此三种途径所进行的防护：1、接闪与接地：大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接
18、，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。这样就形成一个法拉第笼式接地系统。它是消除地电位反击有效的措施。2、均压连接与屏蔽：安装均压环，同时通信电缆线槽及地线线槽需用金属屏蔽线槽，且做等电位连接。其布放应尽量远离建筑物立柱或横梁，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能与建筑物立柱或横梁交叉。3、分流：进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在不同的防雷区交界处，以及终端设备的前端根据IEC1312雷电电磁脉冲防护标准，安装上不同类别的电源类SPD以及通讯网络类SPD（SPD瞬态过电压保护器）。SPD是用以防护电子设备遭
19、受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。2.5.2 电源线路防雷系统深化设计总体说明按照GB50057-2010建筑物防雷设计规范GB50343-2012建筑物电子信息系统技术规范技术要求，应将大楼需要保护的空间划分为不同的防雷区，以确定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和相应的防护对策。进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区交界处，以及终端设备的前端根据GB50343-2012建筑物电子信息系统技术规范安装上不同类别的电源类SPD，以及通讯网络类SPD。 电源线路防雷与接地应符合下列规定：A进、出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路。
20、B电子信息系统设备由阳交流配电系统供电时，从建筑物内总配电柜(箱)开始引出的配电线路必须采用TN-S系统的接地形式。C配电线路设备的耐冲击过电压额定值应符合下表规定。电子信息系统设备配电线路。浪涌保护器安装位置及电子信息系统电源设备分类示意图如下图所示。注：本图为电子信息工程电源系统的分类,各类设备内容由工程决定。电信枢纽总进线处需设稳压器。 D在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处应安装通过级分类试验的开关型浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护；第一防护区之后的各分区（含LPZ1区）交界处应安装限压型浪涌保护器。E浪涌保护器连接导线应平
21、直，其长度不宜大于0.5m。当电压开关型浪涌保护器至限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能。F用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符合下表规定的电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值注： SPD 的外封装材料应为阻燃型材料。2.6 水务公司办公楼机房防雷解决方案2.6.1 确定防护等级严格按照国标、部颁标准以及相关的国际标准实施防雷工程。水务公司办公楼机房的保护程度结合GB 50343-20
22、12建筑物电子信息系统防雷技术规范第四章第三节，水务公司办公楼机房确定防护等级为C级防护。建筑物电子信息系统可根据其重要性、使用性质和价值，选择确定雷电防护等级。2.6.2 电源线路防雷解决方案1. 电源防雷模块（第一级电源保护）：水务公司办公楼机房内部供电系统一般是由市电配电柜所提供，因此第一级电源浪涌保护器安装在市电配电柜内。根据防雷区域的划分市电配电柜所属区域是LPZ0-LPZ1区。因此加装第一级浪涌保护器，冲击放电电流至少达到100KA(8/20s)电流强度，由于采用的是并入方式，所以对供电容量不引起丝毫影响，从而达到粗保护的目的。在其前端加装空气开关，空气开关上口与主控开关输出端连接
23、线，根据GB50343-2012规范要求采用10mm2铜制导线。接地线采用16mm2铜制导线。与第二级浪涌保护器安装距离大于5米。2. 电源防雷模块（第二级电源保护）：第二级浪涌保护器安装在UPS配电柜，此处加装浪涌保护器依据国家及相关行业规范采用标称放电电流达20KA(8/20s)的浪涌保护器，安装所属区域是LPZ1-LPZ2。因此采用ISN C40，ISN C40标称放电电流达20KA (8/20s)的电流强度，由于电子设备的高速、高密，微小的过电压和浪涌电压以及线路的二次感应，都会引起脆弱的电路损坏。加装浪涌保护器从而致使雷电流进一步减小,将残压降至在被保护设备所承受范围内。在其前端加装
24、空气开关，空气开关上口与UPS配电柜电源主控开关输出端连接线，根据，GB50343-2012规范要求采用6mm2铜制导线。接地采用10mm2铜制导线。2.6.3 等电位系统防雷系统解决方案等电位连接是把建筑物内、附近的所有金属物全用电气的方法连接起来，使整个建筑物成为一个良好的等电位体。当雷击到这座建筑物上的时候，在建筑物内部和附近基本上是一个等电位体，因此不会发生内部的设备和人员被雷击或高电位反击的情况。因此水务公司办公楼机房安装等电位连接排。使用30mm*3mm紫铜排，接地点是按照规范实施，采用建筑物内侧混凝土立柱钢筋作为等电位连接点，开凿后应测量接地电阻在4欧姆以下方可使用。然后通过40
25、mm*4mm镀锌扁钢与主钢筋双面焊接。40mm*4mm镀锌扁钢打孔与等电位排采用16mm2BVRSS铜制导线连接，连接方式是采用M8螺栓进行压接，同时保证电器贯通。机房设备机柜外皮、防静电地板等电位连接采用S型连接方式，同时采用6mm2BVRSS铜制导线与等电位连接排连接，连接方式是采用M8螺栓进行压接。2.6.4 防雷接地系统解决方案第一级浪涌保护器因安装于水务公司办公楼机房市电配电柜，接地点是采用建筑物内主钢筋通过40mm*4mm镀锌扁钢焊接后与等电位连接排采用16mm2BVRSS铜制导线连接，连接方式采用M8螺栓压接并保证电器贯通，浪涌保护器接地线采用16mm2BVRSS铜制导线与等电位
26、连接排连接，接地线连接方式采用M8螺栓与等电位连接排压接并保证电器贯通，同时与市电配电柜内PE线排跨接并保证电器贯通。第二级浪涌保护器安装在水务公司办公楼机房UPS配电柜，接地点是采用建筑物内主钢筋通过40mm*4mm镀锌扁钢焊接后与等电位连接排采用16mm2BVRSS铜制导线连接，连接方式采用M8螺栓压接并保证电器贯通，浪涌保护器接地线采用10mm2BVRSS铜制导线与等电位连接排连接，接地线连接方式采用M8螺栓与等电位连接排压接并保证电器贯通，同时与UPS配电柜内PE线排跨接并保证电器贯通。由于该建筑物采用共用接地系统设计，浪涌保护器设计接地电阻为4欧姆以下。测量接地电阻在4欧姆以下方可使用。如达不到4欧姆以下标准还应添加人工接地极，直到满足标准要求为止。第3章 设备选型序号型 号单位数量安装位置1MC 50-B/3+NPE台1市电配电柜2V20-C/3+NPE台1UPS配电柜第4章 技术参数1 MC 50-B/3+NPE2 V20-C/3+NPE23