弱电系统及防雷和接地设计方案 本文关键词：接地，防雷，设计方案，弱电，系统
弱电系统及防雷和接地设计方案 本文简介：弱电系统的防雷和接地设计方案1．概述雷电是一种非常壮观的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。1987年联合国确定的“国际减灾十年”中，雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主，发展到以通过金属线传输雷电波
弱电系统及防雷和接地设计方案 本文内容：
弱电系统的防雷和接地设计方案
1．概述
雷电是一种非常壮观的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。1987年联合国确定的“国际减灾十年”中，雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主，发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。随着近年来电子技术的飞速发展,计算机系统的网络化程度越来越高,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。据统计，全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。
长沙地处中纬度地带，冷暖空气交会频繁，平均每年雷暴天数为44天，最多的年份达87天，大于40天，不超过60天的地区属高雷区。1年中12个月均有可能发生雷暴，其中85％以上的雷暴集中在春夏两季，平均每年发生雷击事件上千起，雷击所带来的损失越来越严重，所以防雷显得尤为重要。
国家有关部门对计算机系统的防雷工作非常重视,制订了相关的法律、法规及相应的标准和规范。
雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：
1、直击雷
直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000KV，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
a：巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，
危害人身和设备安全。
b：雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
C：雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。
2、传导雷
远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。
3、感应雷
云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50KV。
4、开关过电压
供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。
由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面：
(1)、损坏元器件
a、过高的过电压击穿半导体结，造成永久性损坏；
b、较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内，亦使器件的工作寿命大大缩短；
c、电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾；
(2)、设备误动作及破坏数据文件
因此，应该根据实际情况具体分析，采取相应的防雷保护措施，确保计算机系统的安全工作。
2．防雷保护措施
概括地说，当今电子设备的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等电位和过电压保护五种方法。
（A）、分流
利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。
（B）、屏蔽
计算机系统所有的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰机房内设备。
（C）、等电位连接
将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，以均衡电位。
（D）、接地
在计算机网络系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。
接地和等电位连接方式，可参看下图：
3．工程具体实施
1、本方案包括四大部分：
第一部分：防雷地网的制作。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：等电位处理、屏蔽，等电位处理也可称共地处理，即工作地、防雷地、保护地均进行等电位连接，消除各点之间的电位差。金属线管的屏蔽接地，其目的是将线管上已感应的电磁干扰在进入设备之前疏导入地。
第三部分：设备防雷，包括电源防雷和信号防雷二大类。
2、方案的选型
根据电源及网络系统的重要性及对防雷系统的要求，在对一些知名防雷产品进行分析后，公司决定采用国内最专业、可靠性最高、使用最广泛的防雷设备生产厂商——长沙雷科星（LKX）防雷产品。
3、防雷产品介绍
LKX-系列电源防雷器有如下特点：
适用范围广—可应用于不同电网制式
保护模式新—相线对中线，中线对地线的保护模式
设计更安全—故障电流回路由相线与中线完成，不受地阻值高的影响
通流量大—内置高能放电极、单模块可达40KA（8/20us）
2.LKX-系列信号类防雷器有如下特点：
多级保护，通流容量大（10--15KA）
传输速率高，插入损耗小
允通电压限制在损坏接口的电流水平之下
内置快速半导体保护器件，响应速度快
4、方案的具体内容
地网及引下线部分
经勘查并结合公司实际及参照《防雷技术标准规范》，防雷地网的阻值应不大于4欧姆。我公司采用1.5米长的热镀锌接地棒，间距为3米为宜。
垂直接地体按接地装置剖面布置图开坑，挖深1000mmm，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φ10mm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小于100mm。
接地体的焊接点或无镀锌部分，均应做防腐处理，涂沥青油或防锈漆防腐。
接地体安装完成后，逐层回填泥土，在接地体周围不得填入砖石、焦渣、垃圾之类的杂物，与此同时进行检测及设立警示牌，并保证接地体阻值不大于4Ω。
2．引下线与接地线的安装，等电位处理
地网水平接地体在与测试点的连接采用φ10的热镀锌圆钢，测试点放在防水的接地盒内，汇接点用相应规格的铜铝连接端子联接，一边联接φ10的热镀锌圆钢，一边与铜线相联。
引下线的制作：机房内均压环与测试点的接地引下线采用25平方毫米多股铜线与地网测试点相连。
信号防雷器、电源防雷器、设备箱外壳与机房内均压环相联的接地地线按相关标准可采用10或16平方毫米多股铜线。
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置。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。将可能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，确保后接设备的安全。
机房电源防雷
机房所在楼层总配电电源进线端（三相四线）并联安装一套LKX-B380/60KA型保护电源防雷箱，该防雷箱在整个防雷系统中所起的根本作用是，当发生强度很大的雷击时，通过第一级电源防护器后的残压还比较高，仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值，在残压进入机房之前将其泄放入地，此类防雷产品高可靠性、反应速度快、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。
UPS电源防雷
机房内UPS电源为机房内的一些重要设备进行供电保障，所以也需对UPS电源进行感应雷防护，在UPS电源的进线端并联安装一套通流量为40KA（8/20μS）的LKX-B220/40单相电源防雷箱，由于防雷器在泄放供电线路上高能量的雷电流时，在防雷器两端所呈现的残压仍然很高，仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值，因此通过第三级防雷箱再次泄流而降低线路上的残压，进一步降低真正到达设备供电端口的浪涌电压值，使之小于设备耐压值，从而在发生雷击时，使设备遭受损坏的可能性大大减小。
机房内重要电子设备电源防雷
为了保护机房内重要电子设备(如交换机、其它重要设备等)，在重要电子设备电源端加装末级防雷电源移动插座LKX-E220-4PT/10型，以保护各机房内的电子设备。最大负载电流可达到10KA。末级防雷器主要用于重要设备的前端，当发生能量特别大的雷击时，感应雷电流在经过B级、C级防雷器的泄放后，其残压仍然可能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可能被击坏，经过末级防雷器泄放残余雷电流，设备的安全运行就更为可靠了。
机房内网络信号防雷
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，因此在交换机后安装一台24口计算机网络防雷箱LKX-SC100-RJ45/24E型，经专业统计，交换机由于其自身特点，被雷击的概率非常高，安装此类防雷器后，交换机被雷击的概率就更低了。此类产品的优点是插入损耗低，限制电压小，保护计算机不受感应雷电的干扰。