防雷工程

设计方案

工程名称：炸 药 库 防 雷 工 程

工程地址：

建设单位：

设计单位：长沙科盛雷防雷技术有限公司

编 号   ：KSL19-FSJ-056

日  期：  2019年4月22日

前 言

              雷电是一种自然现象。随着微电子、计算机技术的迅速发展，以集成电路为核心的各种测控及网络通讯系统已广泛应用于现代生活的各个领域。这类设备对过电压、过电流、电磁脉冲等外来干扰极其敏感且耐受能力极低。通过对雷电的能量波谱分析可知，雷电波能量主要集中在低频段，极易与工频（50HZ）的供电线路形成耦合，造成雷电波的侵入；加之机房内的计算机设备采用了大量的微电子技术，由于微电子设备的特殊性，其速度快、精度高，但抗干扰能力差，极易毁坏。而雷电电磁脉冲是一种强电磁干扰源，以不同的途径侵入电子设备内部，轻则干扰设备的正常运行，造成数据失真；重则使电子设备局部损坏或整机报废。

一、雷电的防护原理

在低压供电系统、测量和控制系统、计算机网络，有许多因素可引起过电压浪涌。下面所述的四种造成的危害最大。

直击雷：

    如果雷电直接对有外部防雷装置的建筑物或者直接打到建筑物顶部的可以通过某种途径传输雷电流入地的装置放电(如室外天线，卫星接收装置等)，使得地电位抬升，一大部分雷电流通过保护接地线进入到建筑物的装置和连接的设备。

雷电也可能直接对电源线(低压架空线)或数据线放电，大部分高能雷电流被引入到建筑物里。

附近的雷击：

一是，即使建筑物本身没有遭到雷击，附近的雷电闪击也可能引起建筑物装置上的过电压。这个浪涌过电压直接或通过电感性或电容性耦合到达电子装置、设备的线路上。或者通过雷电放电通道散发出的磁场，在设备的线路上感应出过电压，建筑物内的长导线回路特别容易感应出过电压。容性耦合是通过具有高电位差的两点之间的电场产生的，例如在雷电放电通道和金属导线之间。

附近的雷击----雷击电磁脉冲辐射

二是，雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。部分雷电流可能通过大地传送到接地系统从而入侵建筑物内部设备形成地电位反击。或者其它防雷装置在对地泄放防雷流时引起接地装置的电位升高，并沿接地系统入侵建筑物内部设备形成地电位反击。

附近的雷击----地电位反击

远处的雷击：

一是在几公里甚至几十公里的范围内，雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备。

二是在几公里的范围内的雷电闪击，也可能在低压导线、数据线上感应过电压，该过电压也可能将高电压传导到建筑物的接地装置上，从而对电子设备造成极大的危害。甚至云层之问或云层内部的放电产生的瞬变电磁场也能耦合过电压到导线中。

远处的雷击----传导雷

开关浪涌：

开关浪涌来自电路的闭合、断开的转换操作，来自感性和容性负载的开关操作，也来自短路电流的阻断。特别地，大型用电系统或变压器的断开可能引起对邻近的电子设备的损坏。

雷电的破坏力主要表现为：

1   产生电效应、热效应和机械力破坏。

2   由于雷电引发的电荷分布不均匀，通过静电感应而产生的局部过压使电子设备损坏。

3   由于雷电流形成的电磁场变化，通过电磁感应使周围导体产生过压。

4   雷击使微电子设备地电位升，导致高电位地反击。

二、雷击的防护

对雷电防护，概括的讲就是在良好接地前提下，通过安装合适的过电压（流）保护器预防雷电感应，利用性能良好的避雷针（网、带）预防直接雷击。防雷系统应包括三个方面：直接雷击的防护、感应雷击的防护和良好的接地系统，缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。

A、直接雷击的防护：直接雷击的防护应采用避雷针或避雷带。按照滚球法计算被保护物应在接闪器的保护范围内，接地冲击电阻不大于10Ω。避雷装置包括：接闪器、引下线和接地装置。

B、感应雷击的防护：感应雷击防护应主要从线路防护考虑。机房电源进线处应加装电源避雷器，机房信号进线处应加装信号避雷器。计算机场地的安全保护接地应不大于4Ω，交流工作接地应不大于4Ω。直流工作接地如果设备有特殊要求，按设备的特殊要求接地，无特殊要求则参照交流工作接地的要求，应不大于4Ω；防静电表面电阻率应在10⁶~10¹¹Ω范围内，防静电接地应不大于100Ω。

根据国标GB50057-2000的相关规定，在土壤电阻率比较高的地方，接地电阻可以适当放宽。

现场情况综述

该炸药库安置在一个开挖的岩层小山坡上，地势较高，炸药库区域已做好直击雷防护措施，但炸药库的10监控装置，由于雷击原因装置经常被损坏，存在严重的雷击安全隐患，完善好防雷措施十分必要。

设计方案

设计依据

1、　GB50057-94　　《建筑物防雷设计规范》

2、　IEC60364-5-534《建筑物的电气设施规范》

3、　GB50343-2004　《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

4、  GB5051-2003    《输气管道工程设计规范》

5、　GB7450-87　　 《电子设备雷击保护导则》

6、  GB50058-92     《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

7、　IEC60364-5-534《建筑物的电气设施—过电压保护器件》

8、　IEC61024-1-1　《建筑物防雷—防雷装置保护、级别的选择》

9、 IEC6063　　　 《SPD电源防雷器》

10、 GB50054-95    《低压配电设计规范》

11、 IEC61643      《接至低压配电系统的瞬态电涌保护器》

方案达到的目的

保障炸药库内所有人员、供电系统、监控设备系统的安全和正常运行。

方案具体内容

在防雷工程设计和施工的过程中一定要依据相关规范的要求，从直击雷防护、接地措施、安装SPD、屏蔽处理、等电位连接和综合布线六个方面进行综合考虑。

1．直击雷防护

炸药库内存在着大量弱电监控设备，因此必须做好防直击雷的保护措施，因此建议在炸药库四周安装避雷塔保护（已做好）

2．地网的制作。

根据国标GB50057-2000的相关规定，在土壤电阻率比较高的地方，接地电阻可以适当放宽。

摄像机处需做防感应雷接地，各制作一个简易的防雷接地地网，共10处。 

摄像机防雷地网制作方法

在摄像机周围挖一条宽0.3米，深0.5米，长4米的沟，在沟的两端各钻一个直径150MM孔，深2米，每孔植入一根50*50*5*2000的热镀锌角钢，角钢间的距离为4米，两角钢用40*4的热镀锌扁钢或φ10的圆钢连接，然后扁钢的两端一端接摄像机安装杆的底座，作为安装杆的防直击雷接地，另一端接防雷器的地线，作为摄像机的防感应雷接地，防直雷击地线与防感应地线不得共一根接地线。地网回填采用换土法，用土壤电阻率低的土壤回填，同时每个地网配高效降阻剂8包，每个深孔各配2包，水平接地体每米1包。

建议把相邻的多个地网可靠的连接的一起，以增大地网的泄放雷电流的能力，使接地电阻值有效降低。

摄像机防雷地网共制作10处。

3．安装防雷器

防雷器是并联在线路上的，即接在各种线路和地之间。平时防雷器处于高阻抗状态，即对地开路；当线路上有雷电流等过电压时它将被导通，处于低阻抗状态，即对地短路。雷电流等过电压消失后，它又自动恢复到高阻抗状态。

A、供电系统

电源部分的防雷及过电压保护是整个综合防雷防护重点。当发生雷击时，强大的雷电流及其高强度瞬变电磁场对周围导体产生过电压，绝大多数的雷害都是因为这类二次感应而造成的。因此具有长距离的电力线和信号线都是二次感应雷的侵犯途径。此外，电力网络内部的操作或事故也同样会有危险的过电波，会损害设备。

在防雷工程中一般都根据截断感应源，防止二次感应，重点保护以及多重保护的办法，使瞬间过电压电流被抑制到电子设备能够承受的安全状态。

具体措施是：

1．电源第一、二级防雷：在机房的配电室处安装一台B+C级单相并联式电源防雷箱KSJ-220/B+CJ/60一台，以保证供电线路的安全运作。（共1台）

B+C级单相并联式电源防雷箱是B级和C级组合型防雷箱，具有电源第一、二级两级防雷击电磁脉冲保护。标称通流容量为60KA（8/20），响应时间快，限制电压低。内有自保护电路及工作状态显示。

 2．电源第三级防雷：在炸药库控制室的主要设备前安装一台KSJ-220E/5，共3只。

B、信号系统

所有信号防雷器都具有两级保护功能，即前级是防雷泄流单元，对雷电流起泄放作用，后级是钳位电路，对前级残压起钳位作用，两级之间有退耦电路以达到雷电流能量在前后级之间匹配。

1)监控系统防雷

在每个摄像头前端安装监控系统防雷器KSJ-V/2（共10台），以保证摄像头的正常工作。

监控系统防雷工程预算表（略）