机房防雷接地工程设计方案.doc

机房防雷接地工程设计方案目录：1、雷电概述 1) 雷电的描述 2) 雷电的破坏 3) 如何进行雷电灾害防护 4) 常规防雷5) 雷电保护的整体概念 2、防雷接地原理 1) 接地系统 2) 防雷接地 3) 接地的种类 4) 地网工程概论 5) 防雷等电位连接 6) 等电位连接的主体及规定 3、项目概述 A. 项目勘察的具体情况 B. 雷暴区及危险等级 C. 客户规定 4、设计方案 A. 引用标准 B. 设计方案 5、验收方法 6、工程设计进度表 7、材料汇总表 8、工程报价汇总表 9、提供的服务 10、公司简介 11、参考工程 1、雷电概述 雷电的描述:雷电是由天空中云层间的互相高速运动、剧烈磨擦，使高端云层和低端云层带上相反电荷。此时，低端云层在其下面的大地上也感应出大量的异种电荷，形成一个极大的电容，当其场强达成一定强度时，就会产生对地放电，这就是雷电现象。 在气象学中，常用雷暴日数、年平均雷暴日数、年平均地面落雷密度，来表征某个地方雷电活动的 频繁限度和强度。此外，也使用年雷闪频数来评价雷电活动,它是指1000平方公里范围内一年共发生雷闪击的次数。 大量观测记录资料表白，一个地区的雷闪频数与雷暴日数成线性关系。通常，建筑行业的防雷，更多的注重。雷暴日的多少；航空、航海、气象、通信等行业越来越关心年雷闪频数的多少。 我国一般按年平均雷暴日数将雷电活动区分为少雷区（15天）、中雷区（4190天）、强雷区（90天）。我国的雷电活动，夏季最活跃，冬季最少。全球分布是赤道附近最活跃，随纬度升高而减少，极地最少。雷电的破坏 雷电的破坏重要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间的电位差达成一定限度（25 30kV/cm）时，所发生的剧烈放电现象。 通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、球形雷。直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛 的放电现象。感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部 高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周边的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发 生闪击现象的二次雷。球形雷是球状闪电的现象。 1）、直击雷破坏；当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀， 从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。此外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时 ，这时对地电位升高，有也许向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而导致火灾或人身伤亡。 2）、感应雷破坏；感应雷破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电 流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周边的金属构件产生感应电流，这种电流也许向周边物体 放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。 3）、静电感应雷；带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正 电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱），那么在线 路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路 产生大电流冲击。易燃易爆场合、计算机及其场地的防静电问题，应特别重视。 4）、电磁感应雷；雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变 电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增长，内部 设备遭感应雷危害的机会和限度一般来说是增长了，对用电设备导致极大危害。因此，避雷针引下线通体 要有良好的导电性，接地体一定要处在低阻抗状态。5）、雷电波引入的破坏；当雷电接近架空管线时，高压冲击波会沿架空管线侵入室内，导致高电 流引入，这样也许引起设备损坏或人身伤亡事故。假如附近有可燃物，容易酿成火灾。 如何进行雷电灾害防护 单位应定期由专业防雷公司检测防雷设施，评估防雷设施是否符合国家规范规定，比如：学校、公司、区级以上医院、四星级以上宾馆、城区内高度在45米以上的高层建筑需两年检测一次。 单位应设立防范雷电灾害负责人，负责防雷安全工作，建立各项防雷安全工作，建立各项防雷设施的定期检测，雷雨后的检查和平常的维护。如雷雨过后,安装在电话程控互换机、电脑等电器设备电源上和信号线上的过压保护器应检查有无损坏，发现损坏时应及时更换。建设单位在防雷设施的设计和建设时，应根据地质、土壤、气象、环境、被保护物的特点，雷电活动规律等因素综合考虑，采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工。应采用技术和质量均符合国家标准的防雷设备、器件、器材、避免使用非标准防雷产品和器件。 新增长建设和新增长安装设备应同时对防雷系统进行重新设计和建设，如：重新铺设电脑网络线、室外天线的移位和加高等等都应当重新设计和建设防雷设施。 雷灾发生时应及时解决，采用措施，避免再次雷击。 常规防雷 常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组 成，即接闪器、引下线和接地体；雷电保护的整体概念 六点防雷计划：针对雷电的危害，我们认为防雷必须是全面的。重要涉及以下六方面： 1. 控制雷击点（采用大保护范围的避雷针） 2. 安全引导雷电流入地网 3. 完善的低阻地网 4. 消除地面回路 5. 电源的浪涌冲击防护 6. 信号及数据线的瞬变保护 在科学技术日益发展的今天，虽然人类不也许完全控制暴烈的雷电，但是通过长期的摸索与实践，已积累起很多有关防雷的知识和经验，形成一系列对防雷行之有效的方法和技术，这些方法和技术对各行各业进行行之有效地防止雷电灾害具有普遍的指导意义。 2、防雷接地原理 接地系统 接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。对于计算机场地的接地电阻规定4欧姆，并且采用共用接地的方法将避雷接地、电器安全接地、交流地、直流地统一为一个接地装置。如有特殊规定设立独立地，则应在两地网间用地极保护器连接，这样，两地网之间平时是独立的，防止干扰，当雷电流来届时两地网间通过地极保护器瞬间连通，形成等电位连接。 防雷工程的一个重要的方面是接地以及引下线路的布线工程，整个工程的防雷效果甚至防雷器件是不是起作用都取决于此，所以应当认真的系统的研究。 电力、电子设备的接地，是保障设备安全、操作人员安全和设备正常运营的必要措施。可以认为，凡是与电网连接的所有仪器设备都应当接地；凡是电力需要到达的地方，就是接地工程需要作到的地方。由此可以我们知道，接地工程的广泛性和重要性。一方面，随着时代的进步，强功能高价值设备的广泛使用，规定提供更加可靠的接地保护；另一方面，微电子技术的推广，使得现代设备规定更低的接地电阻，还往往需要抗干扰。 实践规定有更加系统的接地理论来对工程实际进行指导。根据近年来的设计施工经验认为： a) 接地连接方式和接地参数并重；b) 以减小或消除同系统中不同性质的接地（如防雷地、工作地、外壳接地、静电地、信号地等）之间的电位差为目的，选用适当的布线方式； c) 根据地网所在地的接地电阻、土层分布等地质情况，尽量进行准确设计； 接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，良好的接地才干有效地减少引下线上的电压,避免发生反击。过去有些规范规定电子设备单独接地，目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作。90年代以前，部队的通信导航装备以电子管器件为主，采用模拟通信方式，模拟通信对干扰特别敏感，为了抗干扰，所以都采用电源与通信接地分开的办法。现在，防雷工程领域不提倡单独接地。在IEC标准和ITU相关标准中都不提倡单独接地，美国标准IEEEStd1100-1992更锋利地指出:不建议采用任何一种所谓分开的、独立的、计算机的、电子的或其它这类不对的的大地接地体作为设备接地导体的一个连接点。接地是防雷系统中最基础的环节。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来。防雷接地是地面通信台站安装验收规范中最基本的安全规定。 防雷接地 为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压、过电流的危害，所有建筑物、电气设备、线路、网络等不带电金属部分，金属护套，避雷器，以及一切水、气管道等均应与防雷接地装置作金属性连接。防雷接地装置涉及避雷针、带、线、网，接地引下线、接地引入线、接地汇集线、接地体等。为防止反击，以往的防雷规范对防雷接地与其他接地之间提出一整套限制措施，即规定两类接地体和接地线之间的最短距离。在有些情况下，间距无法拉开到规定值时，则要采用严密的绝缘措施。 接地的种类 供电系统用变压器的中性点直接接地；以及电器设备在正常工作情况下，不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接，都称为接地，前者为工作接地，后者为保护接地。配电变压器低压侧的中性点直接接地，则此中性点叫做零点，由中性点引出的线叫做零线。用电设备的金属外壳直接接到零线上，称接零。在接零系统中，假如发生接地故障即形成单相短路，使保护装置迅速动作，断开故障设备，从而使人体避免触电的危险。 地网工程概论 防雷接地，应按现行国家标准建筑防雷设计规范执行。由于接地的良好状态对防雷有非常重要的影响，所以在制作拉地体时一般采用40mm40mm的角铁，每根长2.5m，间距约5米垂直打入地下，顶端距地面约0.5-1.0m，顶端再用40mm40mm左右的扁铁所有焊起来，构成一个统一的接地系统。 防雷等电位连接 接闪装置在捕获雷电时，引下线立即升至高电位，会对防雷系统周边的尚处在地电位的导体产生旁侧闪络，并使其电位升高，进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险，最简朴的办法是采用均压环，将处在地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。台站内的金属设施、电气装置和电子设备，假如其与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的安全规定期，则应当用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时，台站内的所有设施立即形成一个“等电位岛”，保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地导致的地电位升高所产生的反击。 等电位连接的目的，在于减少需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。应采用等电位连接线和螺栓紧固的线夹在等电位连接带做等电位连接，并且当需要时，应采用避雷器做暂态等电位连接。 等电位连接的主体及规定 等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属物与系统之间的电位差。当建筑物内有信息系统时，在那些规定雷击电磁脉冲影响最小之处，等电位连接带宜采用金属板，并与钢筋或其他屏蔽构件作多点连接。对进入建筑物的所有外来导电部件做等电位连接的主体应涉及以下内容： 1） 设备所在建筑物的重要金属构件和进入建筑物的金属管道； 2） 供电线路含外露可导电部分； 3） 防雷装置； 4） 由电子设备构成的信息系统。大楼的计算机房六面敷设金属屏蔽网，屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。通过星型（S型结构或网形M型）结构把设备直接地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型，大型机房选M型结构。机房内的电力电缆（线）、通信电缆（线）宜尽量采用屏蔽电缆。架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋15m以上，埋地深度应大于0.5m，屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋15m以上，铁管两端接地。 3、项目概述 A、 项目勘察的具体情况 广州某军区通讯站位于广州市。机房位于通讯站办公楼二楼，办公楼属钢筋混凝土框架结构。根据通讯站负责人介绍；位于办公楼南面绿化带有一人工辅助地网，经相关技术员采用电阻测试仪测得人工辅助地网平均电阻值为0.63，符合GB 50174-93电子计算机机房设计规范规定。但机房无防雷接地端子和等电位连接。 B、雷暴区及危险等级 广州某军区通讯站机房位于广州市，雷击风险评估：根据建筑物电子信息系统防雷技术规范附录D资料表白本地年平均雷暴日为76.1d/a，属于强雷区，依据GB50057-94建筑物防雷设计规范(2023版)附录一计算其建筑物年预计雷击次数，预计年雷击次数为N均0.3次/a，根据GB50057-94的2.0.4条规定：预计雷击次数大于等于0.06次/a，且小于或等于0.3次的住宅、办公楼等一般性民用建筑物，应划分为第三类防雷建筑物。C、客户规定 根据现场已有的防雷接地在机房内安装符合标准规范的防雷接地端子和等电位连接。4、设计方案 A、引用标准 u GB50057-94建筑物防雷设计规范（2023） u GB50343建筑物信息系统防雷技术规范（2023） u GB50174-93电子计算机机房设计规范u IEC 6I312雷电电磁脉冲的防护 B、方案设计 依据GB 50057-94建筑物防雷设计规范第六章：雷击电磁脉冲，第三节：屏蔽、接地和等电位连接的规定；依据GB 50343-2023建筑物电子信息系统防雷设计规范第五章：防雷设计，第三节：等电位连接及共用接地系统设计中关于等电位连接的规定；参考IEC 61312雷电电磁脉冲的防护标准第一部分：通则，第三章第四节：等电位连接的规定；第二部分：建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地中关于等电位连接的规定；按照GB 50343-2023建筑物电子信息系统防雷设计规范第六章：防雷施工中关于等电位连接的规定进行施工。 实行方案： 从建筑物防雷接地网采用95平方毫米多股铜芯接地线，加套金属屏蔽管，两端做好等电位连接解决，固定在外墙以最近的距离引入通讯站机房。连接在300mm*80mm*6mm铜排制作的接地端子（接地汇流排）上，供机房设备防雷保护接地用。用30mm*3mm铜带制作均压带，围绕机房室内防静电地板内敷设，用50平方毫米的多股铜芯将均压带与接地汇流排连接。用10平方毫米的多股铜芯接地线将金属门窗、各种线路的金属屏蔽管、各种电子设备的金属外壳、机架等与接地汇流排连接。 施工图纸： 5、验收方法 工程施工完毕后，由相关检测部门验收，验收标准依据相关的防雷规范标准进行验收。并出具相应的合格检测报告。 6、工程施工进度表 施工进度表 序号 日期 1 2 3 4 5 1 材料进场 2 地网引线施工 3 破柱筋引线 4 机房均压环制作 5 设备机柜接地 6 等电位连接 7 验收 7、材料汇总表 序号 项目内容 型号 数量 备注 1 汇流排 （30*3mm）铜带 25M 机房等电位连接 2 汇流排 （50*5mm）扁铜 0.3M 机房接地基准点 3 接地线 （10mm2） 30M 等电位连接 4 接地线 （50mm2） 10M 接地支线 5 接地线 （95mm2） 10M 接地干线 6 接地线线耳 10mm2；50mm2；95mm2 6个 连接头 8、工程报价表 说明：此表包含所有设备报价；材料费；施工费；工程验收费；税费等。 9、提供的服务 为了不断满足顾客的需求，达成优质服务的目的。坚持“质量第一，用户至上，为客户提供专业、及时、优质、令您满意”的服务宗旨，特制定以下售后服务细则： 1）、提供技术征询、平常维护知识及安装指导等服务，客户响应时间为一个工作日。2）、本方案设计安装的工程提供3年承诺服务。在工程验收完毕后开始投入使用日起1年内，如因施工质量问题，将给予免费对本项工程维修施工安装；后2年对所安装的项目的提供维修维护，只收取维修维护材料费。 防雷具体措施5.1 设计依据 1、 建筑物防雷设计规范 GB50057-94 2、建筑物防雷防雷装置保护、级别的选择 IEC61024-1-1 3、质量管理体系认证 ISO9001：2023 4、 民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92 5、雷电电磁脉冲的防护 IECI312 5.2方案组成 本方案涉及三大部分： 第一部分：防雷地网的制作。涉及：机房防雷接地地网单独设立。地网是避雷针、避雷带、避雷器等设施有效发挥作用的保障。 第二部分：设备防雷：涉及机房电源、网络、监控、音频系统。 5.3方案设计目的 保障贵单位机房、网络、监控、音频系统免遭雷击损坏，保障系统的正常运作和贵单位工作的有序进行。 5.4 方案设计范围 贵单位机房电源、网络、监控、音频系统。 5.5具体防雷措施 5.5.1地网及等电位解决部分 地网的制作 根据GB50057-94（2023年版）建筑物防雷设计规范，第二章建筑的防雷分类：第2.0.2条第一项之规定，凡制造使用或贮存爆炸危险、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会导致巨大破坏和人身伤亡者，属于第一类防雷建筑物；第三章建筑物的防雷措施：第二节第一类防雷建筑物的防雷措施：第3.2.2条第一类防雷建筑物防止雷电波侵入的措施，第一项之规定避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地。我公司采用1500mm长的热镀锌接地棒和接地模块,再添加高效降阻剂，在大楼附近制作一个接地地网。 设计接地装置的垂直接地体用550501500mm的热镀锌接地棒和接地模块，垂直接地体之间间隔为3000mm，水平接地体用440mm的热镀锌扁钢，水平接地体与垂直接地体须焊接牢固。 垂直接地体按接地装置剖面布置图开坑，挖深1000mm，宽400mm，桩基处开挖长、宽各800mm，然后垂直打入地下1400mm，使接地电极的顶部高出地面100mm，然后用水平接地体焊接连通。 水平接地体应钝角弯曲引上地面上300mm，然后与引下线焊接，引下线为10mm的热镀锌圆钢。 接地体在焊接时，扁钢搭接长度为宽度2倍，并应焊接3个棱边，各焊接处的焊接面不应小于100mm。 接地体的焊接点或无镀锌部分，均应做防腐解决，涂沥青油或防锈漆防腐。 将降阻剂敷设在地网中。 接地体安装完毕后，逐层回填泥土，在接地体周边不得填入砖石、焦渣、垃圾之类的杂物，与此同时进行检测及设立警示牌。引下线与接地线的安装 在机房所在大楼外墙上距地面不小于0.3米处设立地网测试点，测试点放在防水的接地盒内，地网水平接地体与测试点的连接采用10mm的热镀锌圆钢。机房电源防雷器的接地地线按相关标准可采用10平方毫米多股铜线与大地相连，以消除它们之间的电位差。 引下线采用35mm2的多股铜线，并在多股铜线上套相应规格的PVC管保护。5.5.2感应雷防护 感应雷防护系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设立。通过在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将也许进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，保证后接设备的安全。设计依据：依据GB 50057-94建筑物防雷设计规范第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ0A、LPZ0B区对电涌保护器（SPD）的规定及GB 50054-95低压配电设计规范第四章：配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T 16-92民用建筑电气设计规范第13部分：电力设备防雷、第14部分接地及安全；DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合第三章到第十章；DL/T621-1997交流电气装置的接地第三章、第四章、第六章、第七章的部分条文。 一、机房防雷设计 ? 电源第一级防雷 在大楼总电源进线处并联安装1台雷科星系列LKX-B380/100KA型三相电源防雷箱。该防雷箱在整个防雷系统中所起的主线作用是，当发生强度很大的雷击时，使产生于供电线路(相线、零线)上的感应雷电流，在进入总配电箱之前就迅速地泄放入地，此类防雷产品高可靠性、大通流量和长寿命，可承受雷雨季节多次高强度、高能量浪涌过电压的冲击，稳定可靠的发挥迅速大通流量泄流的作用，可以将残压限制在较低。 产品参数 型号：LKX-B380/100KA；最大通流容量Imax：100KA；保护水平UP：2500V；响应时间：25ns。 ? 电源第二级防雷在机房电源进线处并联安装1台雷科星系列LKX-B380/40KA型三相电源防雷箱。该防雷箱在整个防雷系统中所起的主线作用是，当发生强度很大的雷击时，使产生于供电线路(相线、零线)上的感应雷电流，在进入总配电箱之前就迅速地泄放入地，此类防雷产品高可靠性、大通流量和长寿命，可承受雷雨季节多次高强度、高能量浪涌过电压的冲击，稳定可靠的发挥迅速大通流量泄流的作用，可以将残压限制在更低。 产品参数 型号：LKX-B380/40KA；最大通流容量Imax：40KA；保护水平UP：1800V；响应时间：25ns。 ? 电源第三级防雷为了保护机房内重要电子设备(如服务器、互换机、其它重要设备等)，在服务器、互换机等重要电子设备电源端加装三级D类雷科星系列多功能防雷插座LKX-E220-4PT/10型，共计10个。以保护机房内的电子设备。最大负载电流可达成10KA。D类防雷器重要用于重要设备的前端，当发生能量特别大的雷击时，感应雷电流在通过第一级、第二级防雷器的泄放后，其残压仍然也许高于设备的最高耐压值，重的设备的埠及内部的高精度集成电路仍有也许被击坏，通过D类防雷器泄放残余雷电流，设备的安全运营就更为可靠了。 二、网络信号感应雷设计事实证明，当发生雷电感应时，有一部分雷电流通过网络线路等一些信号线路导入，会对机房内的重要设备产生信号干扰及毁坏设备，结合实际我们在机房内各互换机前端加装1台 24口雷科星系列LKXSC100RJ45/24E型集线式网络防雷箱，共计2台。此类产品的优点是插入损耗低，限制电压小，保护设备不受感应雷电的干扰。 三、监控系统信号防雷设计在矩阵或硬盘录像机进线端串联安装1台雷科星系列LKXSVBNC/24PT型机架式24口视频防雷箱及1台雷科星系列LKXSVBNC/16PT型机架式16口视频防雷箱。此类产品的优点是插入损耗低，限制电压小，保护设备不受感应雷电的干扰。 在各摄像机前端安装1台雷科星系列LKXSC2P/485型控制信号防雷器，共计8台。此类产品的优点是插入损耗低，限制电压小，保护设备不受感应雷电的干扰。四、天馈信号防雷设计在有线电视接受机前端加装雷科星系列LKXSVRF型视频信号防雷器，共计7台，用于有效保护有线电视接受系统。此类产品的优点是插入损耗低，限制电压小，保护设备不受感应雷电的干扰。五、广播音频系统防雷设计 在广播音频系统电源进线处串联安装1台雷科星系列LKXAC2202P型串联端子低压防雷器，用于有效保护音频系统。此类产品的优点是插入损耗低，限制电压小，保护设备不受感应雷电的干扰。 5.5.3连接线规定等电位连接采用10 mmBVR铜线连接，电源防雷器采用10 mmBVR铜线连接，防雷器地线采用16mm多股铜线与预留的地线连接，接地线规定短、粗、直。