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110KV变电站信息系统信号部分防雷方案

编辑:admin 发布日期:2013-04-10 02:42

一、雷电及过电压危害
瞬时过电压对设备的入侵途径:
 1. 直击雷:指雷电直接击在建筑物构架,因电效应,热效应和机械效应等造成建筑物损坏和人员伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器,引下线构成完整的电气通路后将雷电泻放到大地。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摧毁,但雷电会通过其它多种形式及途径破坏电子设备;
 2. 雷电感应:指雷电在雷云之间对地的放电时,并在户外传输信号线路,埋地电力线,设备间连接线和电磁感应并侵入设备,使串联在设备中间或终端的电子设备遭到损坏。感应雷虽没直击雷猛烈,但发生机率却比直击雷要高,且不论雷云对地闪击或雷云间闪击都有可能造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标,而感应雷则可以在一个大范围内多个小局部同时产生过压现象;
3. 雷电波侵入:由于雷电电流有极大峰值陡度,在它周围会出现瞬变电磁场,磁场中的导体会感应出较大的电动势,而此瞬变电磁场,会在空间一定范围内产生电磁作用,也可以说脉冲电磁波辐射,而这种空间电磁脉冲波(LEMP)是在三维空间范围内对一切电子设备产生作用。因瞬变产生的电压很高,以至可能产生电火花,导致电起火;
4. 操作瞬时过电压:当电流在导体上流动时,会产生磁场,存储能量,电流量越大,导线越长,储能越大,所以当大型负载(特别是电感性负载)电气设备开关时,便会产生瞬时过电压;

5. 地电位反击:当雷击大地或接地体时,引起地电位上升而波及附近的电子设备,对设备产生反击,损害其对地绝缘。

二、设计依据

1)    国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)

2)    国家标准《低压配电设计规范》 GB50054-95

3)    国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004

4)    DL 548-94《电力系统通信站防雷运行管理规程》

5)    IEC61312《雷电电磁脉冲的防护

6)    GA173-2002《计算机信息系统防雷保护器》

7)    国家标准《计算机站场地技术条件》GB2887-89l

8)    通信行业最新标准《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》YD5098-2005

三、防雷设计

防雷设计需要的信息:

信息系统防雷分为电源类和信号类两部分,电源类浪涌的保护着重点在于需要了解防雷防护分区,分级确定防雷要求等因素,信号类则不同,它相对于电源类对SPD通流量这块要求比较会低,但由于信号类产品集成度高,耐压值低,所以它对于SPD限制电压这块就要求比电源浪涌严格很多。这二者的着重点不一样,所以不可以混用,下面就以信号类防雷设计需了解的信息做个归纳:

一、对于新建工程的信号类防雷设计,应收集以下相关资料:

1 建筑物内各楼层及楼顶被保护的电子信息系统设备的分布状况;

2  配置于各楼层工作间或设备机房内被保护设备的类型、功能及性能参数(如工作频率、功率、工作电平、传输速率、特性阻抗、传输介质及接口型式,数量等);

3 电子信息系统的计算机网络和通信网络的结构;

4 电子信息系统各设备之间的电气连接关系、信号的传输方式。

二、对扩、改建工程,除应收集上述资料外,还应收集下列相关资料:

1 防雷系统引下线的现状及其与电子信息设备接地线的安全距离;

2 高层建筑物防侧击雷的措施;

3 电气竖井内线路布置情况;

4 电子信息系统设备的安装情况;

5 信号线路进入建筑物的方式;  

6 总等电位连接及各局部等电位连接状况,共用接地装置状况(位置、接地电阻值等)。

等电位连接与共用接地系统:

电子信息系统的机房应设等电位连接网络。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、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器(SPD)接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。等电位连接网络的结构形式有:S 型和M型或两种结构形式的组合。在直接雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZ0B)区与第一防护区LPZ1 区交界处应设置总等电位接地端子板;每层楼宜设置楼层等电位接地端子板;电子信息系统设备机房应设置局部等电位接地端子板。各接地端子板应设置在便于安装和检查的位置,不得设置在潮湿或有腐蚀性气体及易受机械损伤的地方。等电位接地端子板的连接点应满足机械强度和电气连续性的要求。接地线应从共用接地装置引至总等电位接地端子板,通过接地干线引至楼层等电位接地端子板,由此引至设备机房的局部等电位接地端子板。局部等电位接地端子板应与预留的楼层主钢筋接地端子连接。接地干线宜采用多股铜芯导线或铜带,其截面积不应小于16 mm2。接地干线应在电气竖井内明敷,并应与楼层主钢筋作等电位连接。不同楼层的综合布线系统设备间或不同雷电防护区的配线交接间应设置局部等电位接地端子板。楼层配线柜的接地线应采用绝缘铜导线,截面积不小于16 mm2。防雷接地应与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置,接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。接地装置应利用建筑物的自然接地体,当自然接地体的接地电阻达不到要求时必须增加人工接地体。当设置人工接地体时,人工接地体宜在建筑物四周散水坡外大于1m 处埋设成环形接地体,并可作为总等电位连接带使用。

屏蔽及布线:

电子信息系统设备机房的屏蔽应符合:

1 电子信息系统设备主机房宜选择在建筑物低层中心部位,其设备应远离外墙结构柱,设置在雷电防护区的高级别区域内;

2 金属导体,电缆屏蔽层及金属线槽(架)等进入机房时,应做等电位连接;

3 当电子信息系统设备为非金属外壳,且机房屏蔽未达到设备电磁环境要求时,应设金属屏蔽网或金属屏蔽室。金属屏蔽网、金属屏蔽室应与等电位接地端子板连接。

线缆屏蔽应符合:

1  需要保护的信号线缆,宜采用屏蔽电缆,应在屏蔽层两端及雷电防护区交界处做等电位连接并接地;

2  当采用非屏蔽电缆时,应敷设在金属管道内并埋地引入,金属管应电气导通,幷应在雷电防护区交界处做等电位连接幷接地。其埋地长度不应小于15m;

3  当建筑物之间采用屏蔽电缆互联,且电缆屏蔽层能承载可预见的雷电流时,电缆可不敷设在金属管道内;

4  光缆的所有金属接头、金属挡潮层、金属加强芯等,应在入户处直接接地。

线缆敷设应符合:

1  电子信息系统线缆主干线的金属线槽宜敷设在电气竖井内;

2  电子信息系统线缆与其它管线的间距应符合下表:

注:如线缆敷设高度超过6000mm 时,与防雷引下线的交叉净距应按下式计算:S≥0.05H

式中:H —交叉处防雷引下线距地面的高度(mm); S—交叉净距(mm)。

3  布置电子信息系统信号线缆的路由走向时,应尽量减小由线缆自身形成的感应环路面积;

4  电子信息系统线缆与电力电缆的间距应符合下表:

注:1、当380V 电力电缆的容量小于2kVA,双方都在接地的线槽中,即两个不同线槽或在同一线槽中用金属板隔开,且平行长度小于等于10m 时,最小间距可以是10mm。

2、电话线缆中存在振铃电流时,不宜与计算机网络在同一根双绞线电缆中。

5  电子信息系统线缆与配电箱、变电室、电梯机房、空调机房之间最小的净距宜符合下表:

防雷接地:

信号线路的防雷与接地应符合:

1 进、出建筑物的信号线缆,宜选用有金属屏蔽层的电缆,并宜埋地敷设,在直击雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZOB)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路浪涌保护器,浪涌保护器的接地端及电缆内芯的空线对应接地;

2 电子信息系统信号线路浪涌保护器的选择,应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口型式、特性阻抗等参数,选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。信号线路浪涌保护器参数应符合以下两个表格:

天馈线路的防雷与接地应符合:

1 架空天线必须置于直击雷防护区(LPZOB)内;

2 天馈线路浪涌保护器的选择,应根据被保护设备的工作频率、平均输出功率、连接器型式及特性阻抗等参数,选用插入损耗及电压驻波比小,适配的天馈线路浪涌保护器;

3 天馈线路浪涌保护器,宜安装在收、通信设备的射频出、入端口处;

4 具有多付天线的天馈传输系统,每付天线应安装适配的天馈浪涌保护器。当天馈传输系统采用波导管传输时,波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器作电气连通。并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路浪涌保护器,其接地端应就近接地;

5 天馈线路浪涌保护器接地端应采用截面积不小于6mm2的多股绝缘铜导线连接到直击雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护区(LPZ1)交界处的等电位接地端子板上。同轴电缆的上部、下部及进机房入口前应将金属屏蔽层就近接地。

程控数字用户交换机线路的防雷与接地应符合:

1 程控数字用户交换机及其它通信设备信号线路,应根据总配线架所连接的中继线及用户线性质选用适配的信号线路浪涌保护器;

2 浪涌保护器对雷电流的响应时间应为纳秒(ns)级,标称放电电流应大于或等于0.5kA,并应满足线路传输速率及带宽要求;

3 浪涌保护器的接地端应与配线架接地端相连,配线架的接地线应采用截面积不小于16mm2的多股铜线,从配线架接至机房的局部等电位接地端子板上。配线架及程控用户交换机的金属支架、机柜均应做等电位连接并接地。

计算机网络系统的防雷与接地应符合:

1 计算机设备的输入/输出端口处,应安装适配的计算机信号浪涌保护器;

2 系统的接地。

1)机房内信号浪涌保护器的接地端,宜采用截面积不小于1.5mm2 的多股绝缘铜导线,单点连接至机房局部等电位接地端子板上;计算机机房的安全保护地、信号工作地、屏蔽接地、防静电接地、浪涌保护器接地等均应连接到局部等电位接地端子板上;

2)当多个计算机系统共用一组接地装置时,宜分别采用M型或Mm组合型等电位连接网络。

安全防范系统的防雷与接地应符合:

1 置于户外的摄像机信号控制线输出、输入端口应设置信号线路浪涌保护器;

2 主控机、分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线,宜在线路进出建筑物直击雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护区(LPZ1)交界处装设适配的线路浪涌保护器;

3 系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器,应分别根据视频信号线路、解码控制信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择;

4 安防系统户外的交流供电线路、视频信号线路、控制信号线路应有金属屏蔽层并穿钢管埋地敷设,屏蔽层及钢管两端应接地,信号线路、供电线路应分开敷设;

5 安防系统的接地应采用共用接地。主机房应设置等电位连接网络,接地线不得形成封闭回路,系统接地干线宜采用截面积不小于16mm2的多股铜芯绝缘导线。

火灾自动报警及消防联动控制系统的防雷与接地应符合:

1 火灾报警控制系统的报警主机、联动控制盘、火警广播、对讲通信等系统的信号传输线缆宜在进出建筑物直击雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护区(LPZ1)交界处装设适配的信号浪涌保护器;

2 消防控制中心与本地区或城市“119”报警指挥中心之间联网的进出线路端口应装设适配的信号浪涌保护器;

3 消防控制室内,应设置等电位连接网络,室内所有的机架(壳)、金属线槽、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地端均应就近接至等电位接地端子板;

4 区域报警控制器的金属机架(壳)、金属线槽(或钢管)、电气竖井内的接地干线、接线箱的保护接地端等,应就近接至等电位接地端子板;

5 火灾自动报警及联动控制系统的接地应采用共用接地。接地干线应采用截面积不小于16mm2的铜芯绝缘线,并宜穿管敷设接至本楼层(或就近)的等电位接地端子板。

监控系统的防雷与接地应符合:

1 监控系统的各种线路,在建筑物直击雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护区(LPZ1)交界处应装设线路适配的浪涌保护器;

2 监控系统中央控制室内,应设等电位连接网络。室内所有设备金属机架(壳)、金属线槽、保护接地和浪涌保护器的接地端等均应做等电位连接并接地;

3 监控系统的接地应采用共用接地,其接地干线应采用截面不小于16mm2的铜芯绝缘导线,并应穿管敷设接至就近的等电位接地端子板。

四、安装注意事项:

天馈线路浪涌保护器(SPD)的安装应符合:

1 天馈线路浪涌保护器SPD 应串接于天馈线与被保护设备之间,宜安装在机房内设备附近或机架上,也可以直接连接在设备馈线接口上;

2 天馈线路浪涌保护器SPD 的接地端应采用截面积不小于6mm2的铜芯导线就近连接到直击雷非防护区(LPZ0A)或直击雷防护区(LPZ0B)与第一防护区(LPZ1)交界处的等电位接地端子板上。接地线应平直。

信号线路浪涌保护器(SPD)的安装应符合:

1 信号线路浪涌保护器SPD 应连接在被保护设备的信号端口上。浪涌保护器SPD输出端与被保护设备的端口相连。浪涌保护器SPD也可以安装在机柜内,固定在设备机架上或附近支撑物上;

2 信号线路浪涌保护器SPD接地端宜采用截面积不小于1.5mm2的铜芯导线与设备机房内的局部等电位接地端子板连接。接地线应平直;

3 浪涌保护器SPD 应安装牢固,其位置及布线正确。

五、防雷方案实例图

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