XXXX视频监控设备雷电防护工程.doc

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XXXX视频监控设备
防雷接地工程

设
计
方
案

山东海顺雷电防护工程有限公司

二零一六年八月

目 录

一、 概 述 1
二、 雷电防护原理 2
三、 项目概况 4
四、 设计方案 4
4.1相关标准 4
4.2设计方案 5
4.2.1相关规范 5
4.2.2防雷等级划分 7
4.2.3直击雷防护 8
五、 现场施工 11
5.1安装前准备工作 11
5.2质量保证措施 11
5.3安全施工措施 11
5.4雨季施工措施 12
5.5现场文明施工措施 13
5.6焊接 13

一、 概 述
雷电产生于雷暴, 而雷暴往往伴随强对流天气而形成, 是由大气环流和当地气象因素决定的。雷暴是积雨云中云与云之间或云与地之间产生的放电现象, 并伴有火花放电, 强大电流经过时, 又使空气迅速膨胀产生巨大的响声, 即雷电。
雷暴的能量是由太阳辐射能转化的大气不稳定能所供给的。每年进入春季, 太阳辐射增强, 大气中的不稳定能增加, 因雷暴始发于春季, 盛夏, 太阳辐射强烈, 大气不稳定能储存多, 雷暴频繁。秋冬以后, 太阳辐射减弱, 因而雷暴逐渐减少。但由于全球气候变化和大气污染等原因, 现在冬季也经常出现雷击现象。
一般而言, 雷电灾害具有突发性、 多样性、 复杂性、 破坏性和选择性等特点。随着现代化高新技术产业基础--电子技术的迅速发展和广泛运用, 雷电灾害跟踪而至, 还呈现出新的特点: 受灾面大大扩展, 特别容易侵入与高新技术最密切的领域, 损失和危害程度大大增加。近年来, 随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛, 雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。由于通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集中化, 使设备耐受过电压、 过电流的能力下降, 更易遭受雷电破坏。轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏, 使通信中断, 大量信息丢失或无法传输; 严重者使网络主机损坏, 导致网络瘫痪, 工作无法进行。计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有: MODEM( 调制解调器) 、 ROUTER( 路由器) SWITCH( 交换机) 、 HUB、 网卡、 通信卡、 UPS、 计算机电源及主板。
伴随着高新技术的发展, 特别是电子技术的飞速发展, 计算机系统的网络化程度越来越高, 人类对电子产品特别是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元件的微型化、 集成化程度越来越高, 各类电子设备的耐过电压能力下降, 造成雷电和过电压破坏的比例呈上升的趋势。有资料表明, 由于雷电活动, 当磁感应强度B＝0.07GS时, 无屏蔽的计算机会发生误动作, 而B＝2.4GS时, 集成电路就会永久性损坏。电子设备的抗雷击过电压能力80年代与50年代相比, 由于集成度的大幅度提高降低了近106～108倍。计算机网络和通信设备内部结构的高度集成化造成设备耐过电压、 过电流能力下降,极易遭受雷电损坏,轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏、 通信中断, 大量信息丢失或无法传输; 重者使网络主机损坏, 导致网络瘫痪, 由此造成较大的经济损失和较严重的社会影响。
二、 雷电防护原理
根据现代防雷技术的理论基础, 针对电子信息系统应该采用内部防雷和外部防雷结合的综合措施进行雷电的防护。其原理如图1-1所示

图1-1 建筑物电子信息系统综合防雷系统
只有将外部防雷和内部防雷结合起来才能构成一套完整的防雷体系才能最大程度的减少雷电对建筑电气电子信息系统造成的危害, 保护人民生命和财产安全, 保护电气电子信息设备的安全。
外部防雷包括: 避雷针、 避雷带、 引下线、 接地极、 屏蔽, 其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭, 将可能击中建筑物的雷电经过避雷针、 避雷带、 引下线等, 泄放入大地。计算机机房在大楼内部, 而且有避雷针避雷带的保护因此直击雷不会对计算机机房造成损坏, 我们主要考虑的是感应雷对机房内设备造成的损坏。
内部防雷系统包括: 安装浪涌保护器、 共用接地系统、 屏蔽、 等电位连接、 合理布线, 其目的是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。当雷电流落在较远的线路上时线路( 电源线路、 通讯线路、 网络线路) 中产生瞬态的过电压会沿线路( 电源线路、 通讯线路、 网络线路) 进入设备对设备造成损坏。当雷电发生在距离建筑物较近的地方, 经过避雷针将可能击中于建筑物本体的雷电吸引并经过避雷针泄放入大地时, 所产生的感应电动势会对内部所有的金属线路均产生破坏作用的感应电流, 正是由于电源、 网络、 通讯等线路出现感应雷电流, 增加了建筑物内部较为敏感的计算机等设备破坏的可能性。因此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。将可能进入的雷电流阻拦在外, 将因雷击而沿线路传到过来的过电压和内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地, 确保后续设备的安全。
　因此建筑物内部经过电源、 网络和通讯线路相连接的计算机系统, 期望经过较为传统的方法: 安装避雷针以避免感应雷击的事故是不可能的, 作为内部计算机系统的防雷, 只做避雷针等外部防雷, 其作用是不充分的。只有针对感应雷击损坏设备的特性, 采用防范感应雷击的解决方法, 才能避免雷电对设备的侵袭。
由于感应雷产生的途径有许多种, 在距离带电雷雨云较近所有的金属回路中均会产生破坏性的可能, 只是有些的雷电过电压较小, 不会对设备产生明显的破坏力而已, 但过电压的存在对设备的长期使用的寿命必然产生影响, 因此感应雷防范的难度远大于直击雷的防范, 而且所需要投入的费用也高于直击雷的防护。
针对于计算机机房系统的防雷, 从可能引雷的三条途径: 电源线路、 网络线路、 通讯线路, 根据每一类设备的特性、 需要的防雷等级程度, 选用性价比合适的防雷产品, 做到以合理的价格达到充分的防护。确保设备对直击雷和感应雷以及线路操作过电压的全面防护。

三、 项目概况
此次防雷的项目是青岛航天科工集团二院二零七所视频监控设备防雷接地工程。该项目位于山坡, 地势较高, 雷击机率大, 雷暴较为频繁, 防雷任务繁重。
根据现场情况和甲方的要求, 本工程需对视频监控设备进行雷防护, 以达到防雷防护标准。山东海顺雷电防护工程有限公司技术员于 8月20日对现场进行勘察, 勘察依据是《建筑物防雷设计规范》GB50057- 、 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343- 。
因该项目位于海边且避雷塔安装于山坡上, 地表以下为石质结构, 空气潮湿、 风力大、 电阻率高, 均对避雷塔的防腐蚀、 抗氧化、 抗风性能以及降低接地电阻等方面提出了严格要求; 交通运输方面, 山路崎岖, 大型车辆无法到达, 因此需耗费大量的人力, 且效率较低, 增加了工程造价。
具体要求:
1、 视频监控设备必须在直击雷的防护范围之内; 根据现场情况, 可增加避雷塔高度。
2、 避雷塔与视频监控设备不能共用一个接地装置, 避雷接地与设备接地接地不能小于5米。
3、 避雷塔防雷接地接地电阻不能大于8欧姆, 视频监控设备的防雷接地不能大于4欧姆。
4、 若实测电阻不能满足要求, 应增加接地极, 采用多支线外引接地装置、 将接地体埋于较深的低电阻率土壤中、 换土、 采用降阻剂等方式, 直到实测电阻满足要求。
四、 设计方案
4.1相关标准
《建筑物电子信息系统防雷设计规范》( GB50343- )
《建筑物防雷设计规范》( GB50057- )
《计算机场地通用规范》( GB2887- )
《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》( GB64-83)
《建筑物防雷装置施工与验收规范》( DB37/1228- )
《建筑物雷电检测技术规范》( GB/T21431- )
4.2设计方案
根据IEC和国标的有关标准的规定, 防雷接地系统制作应符合下列标准:
4.2.1相关规范
4.2.1.1《建筑物电子信息系统防雷设计规范》( GB50343- ) 相关规定:
第6.2.1 人工接地体在上壤中的埋设深度不应小于0.5m, 宜埋设在冻土层以下。水平接地体应挖沟埋设, 钢质垂直接地体宜直接打人地沟内, 其间距不宜小于其长度的2倍并均匀布置, 铜质和石墨材料接地体宜挖坑埋设。
第6.2.2 垂直接地体坑内、 水平接地体沟内宜用低电阻率土壤回填并分层夯实。
第6.2.3 接地装置宜采用热镀锌钢质材料。在高土壤电阻率地区, 宜采用换土法、 降阻剂法或其它新技术、 新材料降低接地装置的接地电阻。
第6.2.4 钢质接地装置宜采用焊接连接, 其搭接长度应符合下列规定:
1、 扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍, 不少于三面施焊;
2、 圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍, 双面施焊;
3、 圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍, 双面施焊;
4、 扁钢和圆钢与钢管、 角钢互相焊接时, 除应在接触部位两侧施焊外, 还应增加圆钢搭接件;
5、 焊接部位应做防腐处理。
第6.2.5 铜质接地装置应采用焊接或熔接, 钢质和铜质接地装置之间连接应采用熔接或采用搪锡后螺栓连接, 连接部位应做防腐处理。
第6.2.6 接地装置连接应可靠, 连接处不应松动、 脱焊、 接触不良。
第6.2.7 接地装置施工完工后, 测试接地电阻值必须符合设计要求, 隐蔽工程部分应有检查验收合格记录。
4.2.1.2《建筑物防雷设计规范》( GB50057- ) 相关规定:
第5.4.1接地体的材料、 结构和最小截面应符合表 5.4.1的规定。
表 5.4.1接地体的材料、 结构和最小尺寸
材料
结构
最小尺寸
备注
垂直接地体直径 (mm)
水平接地体(mm2)
接地板 (mm)
铜、 镀锡铜
铜绞线
-
50
-
每股直径1.7mm
单根圆铜
15
50
-
-
单根扁铜
-
50
-
厚度2mm
铜管
20
-
-
壁厚2mm
整块铜板
-
-
500×500
厚度2mm
网格铜板
-
-
600×600
各网格边截面25mm×2mm, 网格网边总长度不少于4.8m
热镀锌钢
圆钢
14
78
-
-
钢管
20
-
-
壁厚2mm
扁钢
-
90
-
厚度3mm
钢板
-
-
500×500
厚度3mm
网格钢板
-
-
600×600
各网格边截面30mm×3mm, 网格网边总长度不少于4.8m
型钢
注3
-
-
-
裸钢
钢绞线
-
70
-
每股直径1.7mm
圆钢
-
78
-
-
扁钢
-
75
-
厚度3mm
外表面镀铜的钢
圆钢
14
50
-
镀铜厚度至少250μm, 铜纯度99.9%
扁钢
-
90( 厚3mm)
-
不锈钢
圆形导体
15
78
-
-
扁形导体
-
100
-
厚度2mm
注: 1热镀锌层应光滑连贯、 无焊剂斑点, 镀锌层圆钢至少 22.7g/m2、 扁钢至少32.4 g/m2 ; 2热镀锌之前螺纹应先加工好;
3不同截面的型钢, 其截面不小于290 mm2,最小厚度3 mm, 可采用 50mm×50mm×3mm角钢。
4当完全埋在混凝土中时才可采用裸钢。
5外表面镀铜的钢, 铜应与钢结合良好。
6不锈钢中, 铬的含量等于或大于 16%, 镍的含量等于或大于 5%, 钼的含量等于或大于 2%, 碳的含量等于或小于 0.08%。
7截面积允许误差为 -3%。
第5.4.3人工钢质垂直接地体的长度宜为 2.5 m。其间距以及人工水平接地体的间距均宜为 5 m, 当受地方限制时可适当减小。
第5.4.4人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于 0.5 m, 并宜敷设在当地冻土层以下, 其距墙或基础不宜小于 1 m。接地体宜远离由于烧窑、 烟道等高温影响使土壤电阻率升高的地方。
第5.4.6在高土壤电阻率的场地, 降低防直击雷冲击接地电阻宜采用下列方法:
1采用多支线外引接地装置, 外引长度不应大于有效长度, 有效长度应符合本规范附录 C的规定。
2 接地体埋于较深的低电阻率土壤中。
3 换土。
4 采用降阻剂。
第5.4.7 防直击雷的专设引下线距出入口或人行道边沿不宜小于 3 m。
第5.4.8 接地装置埋在土壤中的部分, 其连接宜采用放热焊接; 当采用一般的焊接方法时, 应在焊接处做防腐处理。
根据以上标准结合山东省气象管理条例对该单位进行防雷设计、 施工, 设计、 施工具体情况如下:
4.2.2防雷等级划分
视频监控设备依照《建筑物防雷设计规范》( GB50057- ) 相关规定:
第3.0.3在可能发生对地闪击的地区, 遇下列情况之一时, 应划为第二类防雷建筑物:
1 国家级重点文物保护的建筑物。
2 国家级的会堂、 办公建筑物、 大型展览和博览建筑物、 大型
火车站和飞机场、 国宾馆, 国家级档案馆、 大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物。
注: 飞机场不含停放飞机的露天场所和跑道。
3 国家级计算中心、 国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。
4 国家特级和甲级大型体育馆。
5 制造、 使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物, 且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
6具有 1区或 21区爆炸危险场所的建筑物, 且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
7具有 2区或 22区爆炸危险场所的建筑物。
8有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。
9 预计雷击次数大于 0.05次/a的部、 省级办公建筑物和其它
重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。
10预计雷击次数大于 0.25次/a的住宅、 办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。
直击雷防护应按二类雷电防护设计, 接闪装置高度计算按滚球半径45m计算, 内部配电设施、 电子信息系统依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343- 相关规定按B级设计防护
4.2.3直击雷防护
4.2.3.1基本情况
视频监控设备位于海边, 地势较高, 近似5米*3米*3米立方体结构, 地表层以下为石质结构。
4.2.3.2防护措施
设计思路: 直击雷防护采用避雷塔方式, 每根避雷塔保护1台视频监控设备, 将避雷塔安装在距设备6.5米的中轴线上。

避雷塔高度计算:
滚球半径Hr=45m
所需最小保护宽度Rxo=10m ( 实际测量数值)
被保护面高度Hx=5m
计算软件截图
根据计算结果知, 若被保护物在直击雷的防护范围内需加设12.02米的避雷塔, 建议取13米。

接地:
接地地网采用各避雷塔独立设置, 在各避雷塔就近各做接地地网一处, 每组接地地网长度20米, 每根避雷塔不少于2处接地点。
人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m, 宜埋设在冻土层以下。水平接地体应挖沟埋设, 垂直接地体间距不小于5m并均匀布置。
水平接地体应当使用40mm×4mm的热镀锌扁钢, 垂直接地体要求使用长度为2.5米的50mm×50mm×4mm热镀锌角钢, 每处地网埋设4组。
各接地体之间的所有连接必须使用焊接, 除浇灌在混凝土中的以外, 所有焊点均应当做防腐处理。扁钢接地体的焊接长度应为扁钢宽度的2倍以上。
经过放施降阻剂的方式降低接地电阻, 接地地网接地冲击接地电阻阻值不大于8欧姆。

防雷接地示意图
五、 现场施工
5.1安装前准备工作 
①协调甲方做好施工现场的安全警示及场地清理工作。 
②编制安装计划和构件供应计划, 组织好施工。 
③安装前按图纸查点复核构件, 将构件依照安装顺序运到安装范围内, 在不影响安装的条件下, 尽量把构件放在安装位置下边, 以保证安装的便利。
④标准节的安装流程 
⑤安装质量标准 项目名称允许偏差 
垂直度单节柱建筑物总体H/100且≤10mm 标高柱顶≤5mm 
5.2质量保证措施 
我公司坚持”用户是上帝, 质量是生命”的质量方针, 认真动作GB/TI9002-9002质量管理模式, 对不同工种及每一道工序都进行质量监督, 使施工过程中的材料、 半成品、 成品质量都在受控状态下, 从而使工程质量从根本上得到有效的保证。
 ⑴建立质量保证体系, 自总公司、 分公司到项目管理层, 自上而下建立质量管理网络使工程质量处于动态管理之中。 
⑵制定项目质量保证计划, 自开工至竣工后服务的全过程从工期计划、 物资采购、 器材发放、 技术保障、 机械设备管理, 分包单位质量控制等, 推行GB/TI9002-9002系列国家标准动作。 
⑶项目经理按国家质量管理规范进行严格的质量控制, 由项目经理部对施工人员进行质量、 技术交流, 在操作中, 进行实测监控, 作好记录。 
⑷物资采购: 严格按照我公司物资采购程序文件执行, 对重要施工材料必须经复验合格后方可使用。不合格品不得进行入现场。 
5.3安全施工措施
1、 施工现场设安全工长进行现场安全措施的落实与管理, 对现场施工人员、 现场机械设备及现场用电进行统一管理。要求参加施工的特工作人员必须是经过培训持证上岗。施工前对所有施工人员进行安全技术交底。进行施工现场人员必须戴安全帽、 穿防滑鞋, 电工、 电气焊工应穿绝缘鞋高空作业必须系好安全带。 
2、 作业前应对使用的工具、 机具、 设备进行检查, 安全装置齐全有效。 
3、 操作面应有可靠的架台, 护身经检查无误, 进行操作。构件绑扎方法正确, 吊点处应有防滑措施, 高处作业使用的工具材料应放在安全地方, 禁止随便放置。
 4、 起吊钢构件时, 提升或下降要平稳, 避免紧急制动或冲击。专人指挥信号清楚、 响亮、 明确严禁韦章操作。构件安装后必须检查其质量, 确实安全可靠后方可卸扣。每天工作必须达到安全部位, 方可收工。 
5、 施工现场的机电设备、 闸箱、 电焊机应有可靠的防雨措施。电器操作必须由专业人员进行, 严禁非专业人员操作。电焊机使用严格安全操作规程, 一次线不得超过2米, 二次线不能破皮祼露。 
6、 安全措施有专人按规定统一设置其它人不得随意拆动。因工作需要须拆动时, 要经地有关人员允许, 事后要及时恢复安全员要认真检查。 
7、 搞好安全用电, 所有用电设备的拆除及现场照明均由专业电工担任, 使用的电动工具, 必须安装漏电保护器。 
8、 重点把好高空作业关, 工作期间严禁喝酒及打闹, 手持工具应系好安全挂绳, 避免直线垂直交叉作业。 
9、 切实搞好防火, 各项操作均应按规定正确使用。
10、 屋面安装时, 要布置好安全网, 并设置拉栏。 
11、 坚持班前安全会议制度, 将当日工作安排及安全注意事项进行交底。
12、 定期进行安全检查, 预防和控制事故的不安全因素。
13、 起重指挥要果断, 指令要简洁明确。 
14、 加强现场保卫, 注意防火防盗。 
15、 吊装作业范围内设安全警戒, 非操作人员禁止入内。 
16、 所有的安全活动记录及文件要齐全。 
5.4雨季施工措施 
1、 雨天施工时宜搭设临时防护棚, 雨水不得飘落在炽热的焊缝上, 如焊接部位比较潮湿, 必须用干布擦净并在焊接前用氧炔焰烤干, 保持接缝干燥没有残留水分。 
2、 吊装时构件上如有积水, 安装前应清除干净, 但不得损涂层, 高强螺栓接头安装是, 构件摩擦面应干净, 不能有水珠, 更不能雨淋和接触泥土及油污等脏物。 
3、 雨天天气构件不能进行涂刷工作。 
4、 雨天及五级以上大风不能进行屋面保温的施工。 
5、 雨天由于空气比较潮湿, 焊条储存应防潮并是行烘烤, 同一焊条重复烘烤次数不宜超过两次, 并由管理人员及时做好烤记录。 
6、 如遇上大风天气, 柱、 主梁、 支撑等大构件应立即进行校正, 位置校正正确后立即进行永久固定, 以防止发生单侧失稳, 当天安装的构件, 应形成空间稳定体系。 
5.5现场文明施工措施
1、 内业要求各资料及台帐( 施工方案、 安全教育、 安全交底、 安全检查、 电工日巡视记录、 班前讲话记录、 台帐) 等齐全整齐、 记录实事求是特殊作业持证上岗, 安全职责分工明确。
2、 进入现场戴好安全帽, 高空作业系安全带, 安全网按规定支护严密, 出入口有防护棚, 狭小场地有安全通道。 
3、 电气应设三级控制两级保护( 总闸箱、 分配箱、 开关箱、 在分配箱、 开关箱配匹配的触电保护器) , 闸箱标准化, 线路规范化, 有电工巡视及摇侧记录。
4、 文明施工不扰民, 严格控制施工噪音, 晚10点以后停止施工。 
5.6焊接 
焊接作为我厂质量控制点和特殊工序加以控制的, 按国标二级标准、 《操作规程》、 《检验规程》执行。