明光市广播电视发射基站防雷综合设计.docx

滨江学院
毕业论文

题 目 明光市广播电视发射基站防雷工程综合设计

学生姓名 童子建

学 号 20072345130

院 系 滨江学院

专 业 雷电防护科学与技术

指导教师 施广全

二Ｏ一一 年 五 月 三十 日
目录
引言 4
1工程概况 5
1.1工程所处地区的气象、地理概况 5
1.2工程土木概况 8
2 设计要求和设计依据 9
2.1 设计要求 9
2.2 设计依据 9
3 直击雷防护 10
3.1电视塔外部防雷设计 10
3.1.1接闪器和引下线设计 10
3.1.2接地极系统 12
3.2综合楼的外部防雷 13
3.2.1避雷带和引下线布设 13
3.2.2预留等电位接地端子 14
3.2.3跨步电压的防护 14
3.2.4联合接地 15
3.3结论 16
4.发射基站电源系统雷电防护设计 16
4.1、高压输电系统雷电防护 17
4.1.1架空高压线的防护 17
4.1.2变压器的防护 17
4.2、低压电源系统三级防护 17
4.2.1第一级保护 18
4.2.2第二级保护 18
4.2.3第三级保护 19
4.2.4 SPD的安装注意 19
4.3结论 20
5.综合大楼中机房的LEMP防护 20
5.1机房的网络和通讯系统的各种防护 21
5.1.1接地母排设置 21
5.1.2联合接地和等电位连接 22
5.1.3保持安全距离 22
5.1.4传输线路的屏蔽和接地 22
5.1.5综合布线 22
5.1.6网络通讯系统SPD的选择 22
5.2机房的天馈系统的防护 24
5.2.1天馈系统的外部接地 24
5.2.2天馈系统SPD的选择 24
5.3结论 26
6.安全视频监控系统的防护 26
6.1 前端设备的防护 26
6.1.1直击雷的防护 27
6.1.2瞬态过电压的防护 27
6.2传输线路的防护 27
6.2.1室外线路的防护 27
6.2.3室内线路的防护 28
6.3终端设备的防护 28
6.3.1设备安放位置设定 28
6.3.2共用接地和等电位连接 28
6.4 SPD的选择 28
6.5结论 30
7 结束语 30
参考文献 31
ABSTRACT 32

明光市广播电视发射基站防雷工程综合设计

童子建
南京信息工程大学 滨江学院，南京 210044

摘要：针对明光市广播电视发射基站的实地进行了地质勘测，气象资料收集和基站的各种设备情况的记录，结合电子信息系统在基站的大量应用及其易遭雷击的特点，通过科学有效的设计方法，依据国家标准，针对明光市广播电视基站进行了直击雷、雷电波的入侵全面的防护设计。从外部防雷到内部的信息系统的防雷，包括接闪器的布置、引下线的材料的选择、等电位连接、接地系统的安装和内部信息系统的电源，信号系统，SPD的选择和安装等。从而完成了对基站雷电综合防护。
关键词：明光市广播电视发射基站；等电位连接；雷电综合防护
引言
进入二十一世纪，电子信息技术正在迅速地向人们生活的各个领域渗透，特别是广播电视基站离不开电子信息技术。该基站中有大量电子仪器传统的建筑防雷设计不再能满足建筑本身对雷电安全的需要。雷电防护已经不仅仅是对建筑本体的防护，更应当侧重于对建筑内人身和电气设备的安全的防护。防雷工作要从以传统的防直击雷为主向防雷电感应过电压对通讯、安防、自动控制等系统设备的损害而转变[1]。雷电尤其是雷电过电压又开始危害这些精密的设备，特别是综合布线连接的网络交换机、服务器、计算机、监控系统、终端等各种信息设备。因雷电导致的系统瘫痪以及设备损坏比比皆是，造成不计其数的人力和物力损失，雷电灾害和防雷又成为社会各界关注的焦点[2]。地球上平均每秒就会发生100次左右的闪电，其放电电流可高达数十千安培，甚至数百千安培，放电瞬间，巨大的雷电流可产生极大的破坏力和很强的电磁干扰。雷电造成的人员伤亡，财产损失触目惊心。据相关资料记载，全世界每年因雷击造成的经济损失达10亿美元以上，人员伤亡也相当严重，全国平均每年因雷击伤亡人数达3000人左右。
2004年我市电信部门通信设备多次遭受雷击，造成直接经济损失一百多万元。致灾原因是设备等电位处理不当，没有安装完善的防雷装置；同年凤阳县东盾木业公司一次雷击造成20多万元的直接经济损失，致灾原因是雷电波通过电力线路侵入厂区设备。2006年8月6日天长电信局因雷击造成26台交换机等设备损坏，直接和间接经损失惨重，原因同样是没有合格的综合防雷措施；2007年,我市西桥一移动通信基站因雷击不但造成自身大量设备损坏,而且雷击产生强大电磁场引起周围十几户居民家大量家用电器损坏，从而引发一场官司，使得该基站长久不能恢复正常工作2009年7月9日，滁州铜鑫矿业有限公司的电控系统和监控系统被雷击而瘫痪，给正常工作造成很大影响，该公司处于山区，地下有金属矿藏，属于雷电易发区，加之防雷措施不全面，所以几乎每年都有雷灾发生；2010年7月25日该基站附近安徽长丰扬子汽车制造有限公司网络系统遭受雷电灾害，损坏电脑主机33台、显示器6台、24口交换机1台、16口交换机3台、8口交换机2台、集线器3台、光电收发器4台、监控录像机1台、监控摄像机1台。致灾原因是没有安装必要的雷电防护装置，系统接地不符合规范要求。
为保障明光市广播电视基站的财产和工作人员人身安全确保工作能够正常进行，避免和减轻雷击灾害损失，现按照国际国内标准规范的要求，针对明光市广播电视机站的地理位置，地质情况，所处地区的气候特点，雷暴特征等对基站进行了全面设计，以提高基站的雷电灾害综合防御能力，切实消除安全隐患，保证日后日常工作的顺利开展。在该工程中防雷设计从外部防雷到内部防雷层层深入。本文在外部防雷中主要采用的方法架设避雷针，同时建立有效的防雷接地系统。由于土壤电阻率很高给防雷设计施工带来很大麻烦，所以该设计中采用多种降阻处理。该基站在楼宇内部消防、安防、计算机网络等系统都运用了大量的微电子设备，这些设备大幅度提高自动化程度,但微电子元器件的耐过压、过流能力也相对较弱，对雷电干扰的防护能力较低，致使雷电灾害在逐年得到控制的情况下，社会经济损失却呈现逐年增大的趋势。因此在防雷设计中对各电子系统采用多种防雷方法，例如等电位连接，线路屏蔽，在重要设备前端加装SPD等。

1工程概况
1.1工程所处地区的气象、地理概况
　明光市位于长江中下游，江淮分水岭南侧，东、南、北三面丘陵地势低缓，市区及周边地区除靠近山区部分外，海拔一般在12—40m之间，地下有铜等金属矿藏，地表土壤层一般由弱膨胀的第四纪晚更新世粘性土组成，电阻率较低，局部为风化石或沙土石混合结构，电阻率较高。明光市属于亚热带季风湿润气候带,水热资源丰富。主要的气候特点是：气候温暖湿润，季风显著, 四季分明，气温适中, 日照充足，雨量丰沛，光温基本同步，气候资源配制多样，气象灾害繁多。一年四季具有冬夏长、春秋短，冬冷夏热的特点。由于位于中、低纬度的过渡地带，同时受西风带和东风带天气系统的双重影响，各种气象灾害频繁,时有发生, 是国内受台风、暴雨、干旱、寒潮、大风、雷暴、冰雹、冻害、龙卷风等灾害影响地区之一。

表1 明光市人工观测雷电资料
年 份
雷暴日数

年 份
雷暴日数

年 份
雷暴日数
1954
32
1973
35
1992
34
1955
37
1974
40
1993
26
1956
49
1975
38
1994
28
1957
39
1976
33
1995
28
1958
42
1977
28
1996
22
1959
28
1978
22
1997
42
1960
35
1979
40
1998
36
1961
50
1980
25
1999
18
1962
49
1981
30
2000
23
1963
55
1982
26
2001
22
1964
46
1983
29
2002
27
1965
42
1984
28
2003
36
1966
32
1985
24
2004
24
1967
37
1986
19
2005
28
1968
37
1987
38
2006
40
1969
41
1988
27
2007
33
1970
33
1989
29
2008
32
1971
37
1990
33
2009
35
1972
35
1991
33
2010
38

由表1中统计结果：我市平均年雷暴日数为33.5天，其中年最多雷暴日数为55天,最少为18天。
表2 明光市闪电定位仪观测到的雷电资料
月份
累计雷电日
累计雷电小时
正闪数
负闪数
总闪数
正闪比
幅值均值
正闪幅值均值
负闪幅值均值
01
7
55
6
63
69
8.7%
37.80109
29.132976
-28.340715
02
51
174
50
335
385
12.987%
33.09167
43.163855
-32.12674
03
80
322
85
2561
2646
3.2124%
45.79126
43.447775
-40.68128
04
91
491
694
12599
13293
5.22%
48.057537
41.76037
-38.530177
05
90
520
366
6159
6525
5.609%
58.446675
30.781967
-35.504855
06
116
940
2355
26892
29247
8.052%
54.998357
55.0246
-44.296095
07
124
1948
3029
115941
118970
2.546%
58.1588
50.334267
-50.376882
08
121
1733
1433
86400
87833
1.6315%
66.04339
50.95052
-66.54347
09
94
590
251
3826
4077
6.1565%
52.143132
53.761115
-59.412525
10
67
212
66
288
354
18.644%
39.471602
44.600422
-33.388915
11
63
203
214
758
972
22.016%
32.661445
40.06735
-39.99562
12
40
81
13
106
119
10.924%
31.757842
31.500526
-38.553385

由表2统计可以看出：滁州区域以负闪为主，占总闪电的90%以上； 1月份闪电发生的频数最少，从3月起闪电频率逐渐增大，至7月达最高值，8月次之，9月急剧下降，其中的月变化中最突出的是4月份的闪电发生次数反而比5月多.

图1 明光市闪电日变化特征图
如图1所示负闪与总电闪的趋势基本一致;日变化呈双峰分布,主峰突出,最高值是最低值的近5倍,最高值出现在16-17时;2时和上午11时分别有一较小的低谷;正闪变化幅度小,负闪变化幅度大。

图2 明光市闪电月变化特征图
如图2图所示月变化中闪电次数主要出现在3-9月份，从3月起闪电频率逐渐增大，至7月达最高值，8月次之，9月快速下降。
1.2工程土木概况
拟建的横山电视发射台位于皖东丘陵地带的横山山顶之上，北纬32.72769°、东经118.14118°，海拔高度约180m左右。项目总占地面积约10000㎡。待建项目包括：约118米高的电视发射塔一座，建筑面积约400㎡的2层综合楼一栋，在综合楼附近单独建变配电房一间。发射塔位于综合楼的东边，距综合楼的直线距离约25m，在综合楼的南面空地安装卫星天线2-3座，天线上边缘高度约5m，综合楼的东边一间为一层平顶结构，用作主发射机房。卫星接收、节目编播及监控、信号传输、其它弱电机房以及值班人员办公生活用房等均设置在综合楼内。项目所在地为附近最高山头，山体以火山岩为主，地表为风化石与土壤混合构成。山的西南侧不远处为一标准的火山口地貌，东西两侧海拔高度缓慢降低延伸至农田（水田），西北侧约1km处为一座小型水库，北侧有一简易公路穿越几座小山头后与一县际公路相接。电视发射台项目平面示意图。
2 设计要求和设计依据
2.1 设计要求
明光市广播电视基站是一处现代化的广播电视基站，信息化程度高，传输设备先进，并包括了大型电子设备，位于郊区山地易受到雷电的危害，而且一旦受到雷电的危害可能造成大面积的电视广播中断现象,给人民群众的生活带来诸多不便,因此明光市广播电视基站的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性和后果，进行综合评定，确定明光市广播电视基站的建筑物为第二类防雷建筑物；其内部信息系统的防雷等级为A级。所以该工程应具有完善的直击雷防护装置和雷电电磁脉冲防护装置，满足防直击雷、侧击雷、雷电感应、雷电波侵入和雷电地电位反击等的技术要求。具体的说，直击雷防护装置的技术要求：不仅能有效接闪雷电荷，并通过合理有效的最短路径将雷电向大地释放，接地装置吸收雷电荷后应保持其电位的均衡性，而且应为其内部的各类电子信息系统（计算机网络系统、通信系统、安检系统、消防控制系统、有线电视系统、综合布线系统、天馈系统、各种精密信号传输设备等）提供良好的电磁环境条件（H≤2.4Gs）和为它们的雷电电磁脉冲防护提供必要的基础条件（MSB、SEB、FEB、LEB、接地干线、建筑屏蔽、线缆屏蔽及合理布线等）。雷电电磁脉冲防护装置的技术要求：通过屏蔽、隔离、合理接地、正确布线和有源导体的等电位连接等一系列防护技术措施，将可能产生的耦合过电压、雷电感应过电压、雷电波侵入过电压、操作过电压及其电磁干扰所产生的过电压限制到被保护对象所能承受的安全值以下，有效保护相应的信息技术设备[4]。
2.2 设计依据
1)GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
2)GB/T50314-2000《智能建筑设计规范》
3)GB/T50311-2000《建筑和建筑群综合布线系统工程设计规范》
4)GB50348-2004《安全防范工程技术规范》
5)GB/T19271.1-2003《信息技术装置的接地配置和等电位连接》
6)GB/T16895.17-2002《信息技术装置的接地配置和等电位连接》
7)GB50200-94《有线电视系统工程设计规范》
8)GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》
9)GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
10)GB50054-95《低压配电设计规范》
11)GB50339-2003《智能建筑工程验收规范》
12)YD5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》
13)防雷与接地安装（2003合订本）：99（03）D501-1、02D501-2、03D501-3、03D501-4。
3 直击雷防护
直接雷击是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡[4]。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（针、带、网、线 、）引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁[5]。保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针 （线）顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击[6]。 这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。建筑物的所有外露金属构件（管道），都应与防雷网（带，线）良好连接[7]。所以直击雷防护装置是一个建筑物最基本的雷电灾害防护装置之一，它的作用是有效接闪雷电荷，通过合理有效的路径以最快的速度向接地装置泄放雷电荷。接地装置吸收雷电荷后应保持其地电位均衡，不仅保护建筑物本身，而且为其内部的各类电子信息系统提供良好的电磁环境条件和为雷击电磁脉冲防护提供必要的基础条件（屏蔽、等电位连接和共用接地）[8]。外部防雷设计必须进行综合考虑，统筹利用。由于该工程是一项比较复杂的问题，在实际的防雷工程设计中，应严格按照执行强制性国家标准《建筑物防雷设计规范》的前提下，还需要结合周围的实际环境，根据各类设备的特点和防护对象的实际情况灵活应用，综合考虑，以收到防护效果。
3.1电视塔外部防雷设计
由于待建电视发射塔的塔基建在山顶上,土层较薄,土壤电阻率较高（经实地测量，土壤层平均厚度约50cm，该层土壤电阻率为500Ωm）,这就需要通过降阻处理。由于发射塔通体为钢结构，因此在发射塔顶端安装避雷针时，引下线无需另外设置（有必要时可以测试各部分的过渡电阻），而由天线的金属支撑装置和塔体共同充当，但是要保证避雷针，天线金属支撑装置和铁塔各段的可靠电气连接。
3.1.1接闪器和引下线设计
接闪器（避雷针）选用￠25mm×400mm的热镀锌圆钢制作而成，由于接闪器安装在位于山头铁塔的顶端，大风可能造成铁塔、接闪器和天线大幅度、高频率摇摆，所以设计安装要达到所需的机械强度和热稳定性，同时满足长期抗腐蚀性能的要求。为了减少雷击时避雷针杆对天线工作的影响，避雷针杆在天线仰角零度下边缘以上使用一段高强度玻璃钢管代替金属杆，在内部使用截面积不少于50mm2多股铜芯线实现接闪器与金属支撑杆的电气连接，利用天线的金属支撑件、铁塔塔体作为引下线，并与塔基基础中预埋件(如图3)和钢筋形成的自然接地网(如图4)以及塔基外围的人工接地体共同构成直击雷防护系统。

图3基础预埋件

图4铁塔基础接地网格特征

3.1.2接地极系统
在塔基周围距离塔基不小于5m处开挖深度和宽度均为1.5m的环形坑道，从山下运粘土将环形坑道填满并夯实。再在夯实后的粘土层上开挖宽为30cm，深度为60cm的坑道，在此环形坑道底部均匀铺放2吨左右长效降阻剂,再将5×50mm热镀锌扁钢焊接成水平接地体置入坑道内。使接地体在塔基周围形成一个水平接地环(如图5)，在靠近每个塔角处用5×50mm热镀锌扁钢与水平接地环焊接并引出地面，以便后期与塔脚连接（如图6）。另外，在靠近大楼位置处用5×50mm镀锌扁钢焊接并引出不少于两根且间隔为8m的引线，以便与大楼接地体系统进行等电位连接。当水平接地体安装就位后，再在接地体上均匀铺3吨左右长效降阻剂，与下面的降阻剂一起将接地体包裹起来（注意：1）.接地体和引线的焊接，要多侧面双面焊接，搭接长度不低于扁钢宽度的5倍,尽量避免垂直搭接；2).接地体和引下线的防腐,接地体和引线要采用热镀锌工艺,焊接处涂刷3-4遍防锈漆进行防腐处理。3).预留的塔脚引线要足够长,后期可以以螺栓连接方式或直接焊接方式与铁塔脚连接；4).水平环行接地体与铁塔脚间的引线可以裸露在外面）。最后进行坑道粘土回填，灌水殷实，表面可以用适当大小的石块铺平，防止粘土流失，而不必用混凝土覆盖。这样粘土可以在雨季吸收充足的雨水，有利于降低土壤电阻率。

图5 基础环形接地图

图6 铁塔基础截面图

3.2综合楼的外部防雷
综合楼距离电视发射塔较近，处于电视塔的保护范围内，正常情况下很少受到直接雷击。但由于该综合楼建在山头岩石之上，有可能受到直击雷、侧击雷、球形雷的危害，因此不可忽视直击雷的防护。
3.2.1避雷带和引下线布设
在综合楼屋脊及屋面四周边缘安装避雷带(直径为10mm的热镀锌圆钢)如图7；利用建筑物构造柱内靠外且对角的两根主筋(满足大于直径大于16mm的要求)作为引下线并与大楼的基础圈梁内靠外且对角的两根作为水平均压环的主筋焊接；采用类似铁塔接地系统的做法，在综合楼四周安装环形水平接地体（其沟道开挖的深度和宽度减少至一米左右，其降阻方法可以只采用换土，而不放置降阻剂的方式解决，以降低成本），此水平接地体在每根引下线处用5×50mm热镀锌扁钢与综合楼的引下线及基础圈梁可靠焊接连通。再将避雷带、引下线按规范要求焊接连通，从而形成直击雷防护系统。

图7 综合大楼屋面避雷带示意图
3.2.2预留等电位接地端子
用5×50mm热镀锌扁钢与综合楼的水平接地体焊接（尽量远离直击雷引下线）并引入设备机房，按有关规范要求在机房合适位置安装接地端子。
3.2.3跨步电压的防护
在综合楼的大门前人行道地坪以下50cm用6根50mm×50mm×5mm×2500mm角钢作为垂直接地体（如图8），以40mm×4mm扁钢最作为水平接地体，安装一组接地系统（如图9）。针对接地体所处位置地质土壤电阻率偏高（实测ρ＞500Ω·m）的情况，对地下接地体周围施以化学降阻剂，以确保接地系统接地电阻小于4Ω。最后用水泥铺盖填平，保证人员在雷雨天在人行道上行走的安全。

图8 垂直接地体示意图

图9接地示意图
3.2.4联合接地
在综合楼水平接地体靠近电视塔一侧用5×50mm热镀锌扁钢（间隔约8m）分别引出两根联合接地线并与电视发射塔接地系统预留的对应接地引出线可靠连接，从而使电视发射塔的接地系统与综合楼的接地系统形成联合接地系统（如图10）。（注：为防止跨步电压伤及人身安全，此两根联合接地线应穿绝缘PVC管并埋设在地面50cm以下位置）。

图10外部接地系统平面图
3.3结论
通过对工程地区现场的实地勘探过后制定了以上的直击雷防护方案，方案中考虑到铁塔的接闪和雷电流的泄放问题，既要保证工程安全性，同时又要节约成本，所以依托建筑物自身的特点，利用铁塔的钢结构作引下线节约了很多资金，因地制宜通过使用降阻剂的方法使工程中的接地电阻符合国家标准。在综合楼的防护方案中不光考虑到了接闪和接地，对跨步电压的防护也有关注，切实做到了对人身安全的各方面的防护。综合楼的环形地网与铁塔的环形地网连接行成了联合接地，这样使雷电流更快的泄放，增加了建筑物的安全系数。该方案可以有效的完成直击雷的防护。
4.发射基站电源系统雷电防护设计
电源部分防护雷电侵害主要是通过线路侵入[9]。对高压部分主要是使用避雷线对架空高压输电线路的防护，同对变压器的选址进行选择并安装专用的避雷器，使电力传输线把对地的电力限制到小于6000V，而线对线则无法控制。所以，对380V低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建议在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作一级保护；在建筑总配电盘至各楼层分配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装电涌保护器，作为三级保护[10]。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备（电涌保护器）将雷电过电压（脉冲）的能量分流泄入大地，达到保护目的，所以，分流、等电位技术中采用防护器的品质 、性能的好坏是直接关系网络防护的关键，因此，选择合格优良的电涌保护器至关重要[11]。
4.1、高压输电系统雷电防护
由于基站位于以岩石和风化石组成的山头，因此将高压输电线缆由山下全程埋地铺设至山上很困难,因此只能采取架空引入基站，但是这种架设方式会大大增加直接雷击和感应雷击的风险。为了有效减少直接雷击和感应雷击对高压输电设备以及其它电气设备的损坏，保障基站的正常工作，而采取以下设计。
4.1.1架空高压线的防护
在架空高压线路接入变压器前500m处在其上方架设避雷线，同时保证电力线在避雷线的25度µ角的保护范围内，避雷线（除终端杆外）每杆作一次接地，在终杆上增装一组避雷器。或者在高压输电线路终端杆和终端杆前第一和第三杆上各增设一组避雷器，使架空高压线路引入的雷电流得到较好的泄放，从而达到保护变压器等配电设备的目的。
4.1.2变压器的防护
将变压器安置在不可能遭受到直接雷击的位置，在变压器高压侧的三根相线加设阀式避雷器，在变压器低压侧三根相线加装10/350µs波形的氧化锌避雷器。高压侧的三个避雷器应尽量靠近变压器，其接地端直接与变压器的金属外壳相连，达到减少雷电流在引线上寄生电感产生压降的目的。同时还要将接地线与综合大楼和铁塔的接地网进行等电位连接，减少雷电反击的发生。
低压电缆采取较为安全的埋地引入大楼的方法，但埋地长度不应小于50m。
4.2、低压电源系统三级防护
由基站综合楼的基本情况可知，大楼内的电气系统采用TN-C-S系统，该电气系统的防护等级应为B级，宜在低压配电系统中采用2到3级SPD进行保护。同时根据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第6.4.4条规定“电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大箝压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。”在建筑物进线处和其它防雷区界面处的最大电涌电压，即电涌保护器的最大箝压加上其两端引线的感应电压（UP）应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。为使最大电涌电压足够低，其两端的引线应做到最短。在不同界面上的各电涌保护器还应与其相应的能量承受能力相一致。该工程中采用三级保护(如图11)。

图11电源三级SPD安装示意图
4.2.1第一级保护
第一级电源浪涌保护器（B级），选用OBO MC50-B-VDE电涌保护器（三相火线及零线分别对地保护）装于建筑物的总配电箱内，与供给机房电力回路总开关输出端除PE线外并接，用于防止电力线在传输途中遭受直击雷或由于对周围电磁感应产生过电压沿电力线进入机房，将数万至十万伏的浪涌电压限制到1500V左右。此款SPD为密闭式火花间隙，动作时不会喷出气体火花，不会对周围的物体和人身造成危害，其雷电流能力高达100kA（10/350µs），能够很好的释放雷电流能量，且电压保护水平＜1.5kV，起到第一级保护泄流的目的。并在SPD前安装熔断器（或空气开关），以便在电涌保护器发生故障时及时将保护线路从主线路中断开,防止因SPD老化出现续流过大,绝缘损坏，而引起的线路短路和起火现象。在熔断器的选择上应当参照电涌保护器说明书中的规定值。

4.2.2第二级保护
第二级电源浪涌保护器（C级）选用OBO V25-C—385作为第二级电源SPD，安装在办公楼的总表箱处。因为该工程中供电系统采用TN-C-S制式，所以该级SPD选用三相对地保护模式。由于过电压在第一级时已经得到大部分的释放，第二级防护是对电源第一级的SPD过滤后剩余的雷电流威胁以及电力网自身的波动浪涌和人为操作等引起的过电压沿电力线侵入机房进行保护。这时对SPD的要求关键在于反应时间，通流容量可以适当的减少。因此选用SPD的核心元件是压敏电阻，要求灵敏度很高，而且残压要低。
4.2.3第三级保护
第三级电源防雷器（C级）选用OBO-C+PEN-280安装在整个保护线路的最末端同时也是被保护设备的前端。对该级SPD的选择要求在于电压保护水平和反应时间，其要将残余浪涌电压的值降低到设备最高耐压值以下，使浪涌的能量不至于损害到设备。由于此级选用的SPD带有熔断器,故在线路中就不必再安装空气开关了。
4.2.4 SPD的安装注意
在前两级安装时在SPD前串联一个与之匹配的空气开关进行过电流保护。安装SPD时，作为泄放雷电流的接地线，在材料的选择上应选用截面积第一级为25mm2、第二级为16mm2、第三级为10mm2的铜导线（铜的电阻率较低，有利雷电流的泄放）。SPD其两端引线要尽可能的短，上下引线长度小于0.5m。在第二级安装时由于大楼配电箱空间有限，且配电房内配电线路较多。为了避免因为连接导线过长影响SPD的保护效果，同时解决SPD安装空间问题，我们采用凯文接法(如图12)。

图12凯文式接法原理图

表4工程中安装的电源SPD具体技术参数
SPD的型号
OBOMC50-B-VDE
OBOV25-C-385
OBO V20-C+PEN-280
1.标称电压
230V
385V
280V
2.最大持续工作电压
225v
280V
225V
3.浪涌电流测试(10/350)-----根据IEC61312-1

峰值电流
50KA

电量
25AS
4.电压保护水平
<2KV
<1.2KV
<1.2KV
5.绝缘电阻
>100 MΩ
>90 MΩ
>90 MΩ
6.响应时间
<100ns
<25ns
<25ns
7.标称放电电流
90KA
60KA
30KA
8.最大后备保护熔断器
500A(gL/gG)
160A(gL/gG）
25A(gL/gG)
9.温度范围
-40℃到+85℃
-40℃到+85℃
-40℃到+85℃
10空气湿度
<95%
<95%
<95%
11.最大放电流
120KA
100KA
80KA
12.标称负载电流
26A（up to 30℃）
26A（up to 30℃）
26A（up to 30℃）
13.5KA时的残亚
<1.2V
<1.2V
<1.2V

4.3结论
该电视基站的电源防护方案分为两块高压输电和低压输电，这两部分缺一不可必须综合考虑。高压部分考虑架空输电线路的防雷和对变压器的安放位置选址，低压部分主要采用三级SPD的防护方式，在SPD的安装方式上采用了凯文接法避免因为连接导线过长影响SPD的保护效果，同时解决SPD安装空间问题。通过上述的设计保护方案可以有效的保护电源系统的安全工作状态。
5.综合大楼中机房的LEMP防护
计算机机房网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等[12]。
在计算机机房的建设中，一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全[13]。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。一般整个建筑物的接地系统有：建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻小于10Ω）、逻辑地（也称信号地）、防雷地等[2]，有的（如IBM）公司要求另设专用独立地，要求地阻小于4Ω （根据实际情况可能也会要求小于1Ω）。然而，各地必须独立时，如果相互之间距离达不到规范要求的话，则容易出现地电位反击事故，因此，各接地系统之间的距离达不到规范的要求时，应尽可能连接在一起（即所谓的联合接地系统），如实际情况不允许直接连接（联合接地）的，可通过地电位均衡器实现等到电位连接。同时完备的机房的屏蔽措施可以有效的减少电磁干扰，一般可以通过合理的综合布线和等电位连接达到。进出建筑物的信号线缆宜选用有金属屏蔽层的电缆（或穿金属管）并埋地敷设，在直击雷非防护区LPZ0A或直击雷防护区LPZ0B与第一防护区LPZ1交界处，电缆金属屏蔽层应做等电位连接并接地，电子信息系统设备机房的信号线缆内芯线相应端口应安装适配的信号线浪涌保护器，浪涌保护器的接地端及电缆内芯的未使用空线均应接地。局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响[4]。在局域网络的两端安装避雷器，可有效地防 止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器[14] 。匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。
5.1机房的网络和通讯系统的各种防护
5.1.1接地母排设置
在机房防静电地板下用40mm×4mm紫铜排安装一组M型接地母排，用35mm2多股铜芯线将先期预留的机房接地端子与此M型接地母排相连接，形成环形闭合形式的机房接地网，分别用10-25mm2的多股铜芯线将安全保护地、交流工作地、高频地等以最短途径连接到此地网上（如图13）。

图13 机房等电位连接示意图
5.1.2联合接地和等电位连接
将建筑物内部的电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、防静电地板、金属吊顶、金属门窗、信息设备防静电接地、安全保护地、SPD接地端等以最短距离就近与机房接地网连接，接地线的材料选用不小于6mm2的铜线。这样就可以达到防止电位差反击的目的。
5.1.3保持安全距离
机房内部的电子设备的安装位置也需要合理的选择，才能达到正常安全的电磁环境。该工程中机房的门窗虽然在施工时就近与建筑的防雷接地系统相连，但还应尽量远离作为防雷引下线的柱子，同时保持设备和门窗相距1m左右。
5.1.4传输线路的屏蔽和接地
所有数据传输线和电源线均应有金属屏蔽层，在进入机房时要与等电位连接排相连，还要在设备端与设备机柜相连。由此可以起到屏蔽和分流的作用，有效的提高抗干扰能力。在电话(传真)、网络等线路的输入端分别安装线路专用SPD，对这些线路上的感应雷击进行有效防护；机房各服务器所在机柜的电源插座选用防雷型插座。在采取了电源和信号双重防护后，能够较好的遏制瞬态浪涌电流，防止浪涌电流对设备的冲击和损坏。起到保护或延长设备的寿命。
在机房设备的信号传输线中尽量使用光纤传输，以光信号传递信息。光纤主要由玻璃纤维组成，当有雷电电磁脉冲时不会发生电磁感应作用，只需将金属加强芯在埋地的两端就近接地，另外光缆的金属加强芯还要在入户时和入户设施接地母排相连（接地线的截面积不小于35mm）
5.1.5综合布线
在机房布线时应尽量减少信号线和电源线两者所构成的回路面积，必要时可以将两线绞合在一起，形式上和双绞线相似。这样的布线方式可以有效地减小回路面积，避免了长