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智能建筑物雷电及过电压防护
来源:南京宁翔防雷工程科技有限公司 | 发布日期:2018-10-03 次 | 人气:420

 


◆背景描述

      随着当今社会科学技术水平的不断发展和进步,我们注定生活在一个科学技术高度发展的信息社会,人们的一切社会生活、学习、工作都将围绕着信息交流这一中心而展开。现代智能建筑物作为信息时代的必然产物,建筑物的智能化程度随科学技术的发展而逐步提高,智能建筑物的雷电防护是一项将高压强电与低压(弱电)相结合多学科汇集且又十分复杂的系统工程,因而对智能建筑物的雷电防护也相应的更加复杂多变,也对智能建筑物的雷电防护提出了更高的防护要求。

◆挑战与需求

1、智能建筑物雷电电磁脉冲干扰的入侵途径主要为:

1)直击雷侵害途径:智能建筑物多为高层建筑物(群体),集群通信系统放置在建筑物楼顶的通信铁塔上以及置放在天面的中央空调主机设备、冷却塔、送风排风机的机电设施在气象条件下是直击雷侵害的首选对象。

2)雷电侵入波途径:智能建筑物内的供电电源系统、微电子(信号)系统的线路布线复杂、纵横交叉、四通八达在气象条件下及易遭雷电感应的侵害,直击雷产生的闪络现象形成的雷电电磁脉冲(辐射)通过金属导体(线缆)传输会对一些敏感的微电子设备造成损坏。

3)地电位反击:智能建筑物内的供电电源系统、微电子(信号)系统的机电设备工作电压等级多而不一,因此电源(微电子)系统机电设备的地电阻值(工作接地、保护接地、防雷专用接地)技术参数要求也不同,在气象条件下直击雷产生的闪络现象形成的雷电流通过各自的接地系统造成了电压差使机电设备之间相互反击损坏设备。

2、智能建筑物雷电防护思想:

1)直击雷防护措施:智能建筑物(群体)外部防雷是利用建筑物天面的接闪带,侧击雷是利用建筑物外围结构钢筋圈梁外边上下两根钢筋(搭接头可靠连接并与柱主钢筋引下连接)作为建筑物的均压带(环)接闪侧击雷的闪络,天面机电设备采用接闪器作为直击雷闪络的防护。外部防雷装置包括三部分:接闪器(带、环)、引下装置、接地系统(法拉第笼)。

2)雷电感应防护措施:在智能建筑物(群体)内的供电电源系统线路的输入/出控制端、机电与微电子(信号)系统设备端加装相对应的防雷器(SPD)有效地防护雷电波(电磁脉冲)对传输线缆和电源(微电子)设备的干扰和侵害。

3)地电位反击措施:把智能建筑物(群体)内的供电电源系统线路的输入/出控制端、机电与微电子(信号)系统设备端的接地装置PE连接点(汇流排)与建筑物柱主钢筋引下连接装置可靠连接形成有效地总等电位,采用法拉第笼式泄流保护模式防止系统间的电压差产生的地电位反击。

◆方案与解决

1、智能建筑物防雷系统结构组成:

1)建筑物(体)直(侧)击雷

2)集群通信系统

3)电源系统(高、低压)配电室

4)机电设备电源与微电子(信号)设施配电井

5)电子信息设备系统机房(网络系统、监控系统、火灾自动报警装置、消防联动控制系统、移动通信系统、程控交换机、闭路电视系统)

6)均压(等电位)装置

7)接地泄流系统

2、智能建筑物(群体)雷电防护内容:

1)直击雷装置

2)雷电电磁脉冲防护装置

3)均压(等电位)装置

4)泄流装置

3、智能建筑物(群体)雷电及过电压防护措施技术依据:

1)直(侧)击雷装置:智能建筑物(体)直(侧)击雷防护应符合建筑物防雷标准GB50057-20104.2.1条、第4.2.4条、第4.3.1条、第4.4.1条、第4.4.8条、第4.5.2条技术要求。

2)天面机电设备直击雷装置:依据建筑物防雷标准GB50057-2010《附录D:滚球法确定接闪器的保护范围》第D.0.2条技术参数确定接闪器高度的计算公式,作为有效保护半径技术措施。直击雷防护装置材料需符合GB11032-89防雷器材指标要求。

3)雷电电磁脉冲防护装置:根据GB50057-2010建筑物防雷设计规范和GB50343-2012建筑物电子信息系统的防雷设计规范(第5.4.条规定,参照5.4.1-1图、5.4.1-1表和5.4.1-2表、5.4.2条、5.4.2-1表、5.4.2-2表、5.4.3条、5.4.4条、5.4.5条、5.4.6条、5.4.7条、5.4.8条、5.4.9条之技术参数)的要求,在集群通信系统线缆端口、电源系统输入/出控制端、微电子(信号)系统的线路终端设备、网络系统、监控系统、火灾自动报警装置、消防联动控制系统、移动通信系统、程控交换机、闭路电视系统的终端设备加装相对应的防雷器(SPD)防止传输线路中感应雷的雷电波/流侵害智能电子设备及人员的操作安全。

4)均压(等电位)装置:根据GB50343-2012 建筑物电子信息系统的防雷设计规范的要求,参照规范第5.2.1条、第5.2.2条、第5.2.3条、第5.2.4条、第5.2.5条、第5.2.6条、第5.2.7条、第5.2.8条、第5.2.9条、第5.2.10条之规定设计(电源系统、微电子信号设备)等电位(均压环)保护措施。

5)泄流装置:依据防雷规范GB50057-2010/GB50343-2012要求设计接地装置的阻抗值,接地装置安装实施流程参照接地装置示意图D501-14建筑物防雷设施安装规范。   

4、智能建筑物雷电及过电压防护具体措施:

1)直击雷防护:直(侧)击雷防护装置是智能建筑物不可或缺的雷电防护重要基础条件,是智能建筑物的防雷系统保护不可忽视的重要组成部分之一。智能建筑物(体)直击雷防护装置可采用φ10的圆钢(刷银粉漆)在楼顶女儿墙(或挑檐)构筑接闪带,另外用φ10的圆钢做接闪带支撑,支撑高度15cm,每隔1m设一支撑。侧击雷防护采用建筑物外围结构钢筋圈梁外边上下两根钢筋(搭接头可靠连接并与柱主钢筋引下连接)作为建筑物的均压带(环)接闪侧击雷的闪络,天面机电设备采用接闪器作为直击雷闪络的防护。

2)电源浪涌保护措施:按照电源系统浪涌分级泄放原理和依据GB50057/GB50343防雷规范要求在智能建筑物(群体)内的电源系统低压配电室总开关、供电电源系统(配电井)线路的输入/出控制端、机电设备电源箱输入端、微电子机房电源箱输入端、集群通信系统电源箱控制端口安装相对应的电源浪涌保护器作为电源线路、机电设备的电涌保护装置。

3)微电子(信号)设备浪涌保护措施:按照微电子(信号)系统浪涌分级泄放原理和依据GB50343-2012防雷规范第5.5.2条、第5.5.3条、第5.5.4条、第5.5.5条、第5.5.6条、第5.5.7条的技术参数要求在集群通信系统线缆端口、网络系统、监控系统、火灾自动报警装置、消防联动控制系统、移动通信系统、程控交换机、闭路电视系统的终端设备输入与输出端口安装相对应的信号浪涌保护器作为微电子(信号)设备的电涌保护装置。

4)均压(等电位)装置:智能建筑物体防护侧击雷依据GB50057-20104.2.1条、第4.2.4条、第4.3.1条、第4.4.1条、第4.4.8条、第4.5.2条技术要求实施)采用建筑物外围结构钢筋圈梁外边上下两根钢筋(搭接头可靠连接并与柱主钢筋引下连接)作为建筑物的均压带(环)接闪侧击雷闪络防护装置。电源设施(机电设备)箱地电位均压装置采用PE汇流排与建筑物柱主钢筋可靠连接构成有效地法拉第笼保护装置。微电子设施(信号设备)地电位均压防护装置在微电子机房静电板下采用铜排制作均压环(网格式)作为微电子(信号设备)等电位防护装置,均压环主汇流排PE连接装置与建筑物柱主钢筋(或专用的微电子设备防雷接地泄流装置系统)可靠连接构成有效地法拉第笼保护装置。

5)防雷接地系统:智能建筑物体接地装置(泄流体)利用建筑物整体砼钢筋基础作为智能建筑物群雷电感应泄放通道体。智能建筑物群电源供电模式为TN-S系统,电源浪涌保护措施PE点线接至被保护的电源装置的(箱、柜、设备、设施)的接地PE点作为雷电防护泄流系统的装置(接地阻抗值参照电气设施设计值应符合规范要求和使用条件)。微电子(信号)设备雷电(静电)感应泄放通道体应符合地电阻设计值的技术要求,采用汇流排(或等电位)连接(在条件允许前提下应采用公共接地装置系统或法拉第笼保护模式)作为防雷接地泄流装置。

6)敷设布线注意事宜:智能建筑物内的供电电源系统、微电子(信号)系统的线路布线复

杂、纵横交叉、四通八达为减小雷害风险,任何导线/金属线路均应尽可能避免与直击雷防护系统平行捆扎(布线应实施屏蔽措施),而应依有关规范要求合理布线。

5、智能建筑物(群体)雷电电磁脉冲防护拓扑图:


◆方案实施 (产品选型)


1、直击雷防护装置

1GFL系列接闪塔。

2)普通接闪器: LR02系列。

3)优化接闪器: LR01系列。

4)提前放电接闪器: LRT系列。

2、雷电电磁脉冲防护装置(SPD

拓扑图序号

材 料 名 称

规 格 型 号

安 装 位 置

#

电源防雷器

A50/275/4P

供电电源配电室低压端总开关

#

电源防雷器

B80/420/4P

供电电源配电室低压端支回路

a

电源防雷器

B80/420/4P

总配电箱

b

电源防雷器

F40/385/4P

分配电箱(UPS电源)

c

电源防雷器

F20/385/4P

微电子设备电源装置前端

d

PDU电源装置

Z8X

微电子(信号)设备电源装置前端

1

信号防雷器

T2000

卫星接收机线缆端口

2

信号防雷器

V800

卫星接收机线缆端口

3

信号防雷器

C1000/24

机房网络核心交换机IN

3

信号防雷器

C100

机房路由器、服务器线缆端口

4

信号防雷器

AVC2

监控摄像机(定位枪机)

5

信号防雷器

AVC3

监控摄像机(高速全球)

6

信号防雷器

A60

程控交换机端口

7

信号防雷器

ADSL

数据存储器端口

6/7

信号防雷器

V40/16

机房视频矩阵IN

*

信号防雷器

V485

机房控制机线缆端口

*

信号防雷器

CH24/12/6V

火灾报警、消防控制、通信电源

3、泄流(接地)装置

1)铜包钢接地极:EP01系列。

2)离子接地极:EP02系列。

3)石墨接地模块:EP03/P2系列。

4)等电位连接器:EP04系列。

南京宁翔防雷工程科技有限公司


2018-10-02

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