学校综合防雷方案

一、设计参照的标准
1、GB50057-94 《建筑物防雷设计规范》；2、GB50174-93 《电子计算机房设计规范》；3、GB7450-87 《电子设备雷击保护导则》；4、GB2887-89 《计算站场地技术文件》；5、GB9361-88 《计算站场地安全要求》；6、JGJ/T16-92 《民用建筑电气执行规范》；7、GA173-1998 《计算机信息系统防雷保安器》；8、IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》；9、IEC 61643 《SPD电源防雷器》；10、IEC 61644 《SPD 通讯网络防雷器》；11、VDE0675《过电压保护器》
二、防雷环境及分析
1、如果校园主楼避雷针（避雷带）在拦击大电流(一般为超过40KA)先导并经引下线入地的过程中，在周围空间产生很强的电磁场，此时大厦内部的电源线、数据线因受感应电流的冲击而损坏。且该大楼的防雷设施多年未进行检测及维修，主楼天面顶有一用于无线局域网的天线，未有防雷措施对其进行保护。
应在主楼其顶部安装避雷针和女儿墙避雷带装置，且下引线与建筑主钢筋相连接，加上还有部分接地系统地阻值过高，必须时要改造或新建综合接地系统。
根据建筑物特征宜采用提前放电型避雷针作为外部防雷方式。
提前放电避雷针原理及目的：在雷闪形成以前，即雷云的下行先导向建筑逼近时，提前产生向上行的离子流，拦截雷云下行先导，将雷云中的电荷泄放入地，（即提前接闪）使引下的雷电流大大减小，可保护楼层顶部的电器设备（如雷达、卫星接收器等等），同时由于引下电流的减弱，可有效减小由于雷闪造成的空间电磁脉冲对顶层的微电子设备的影响，及楼层内部微电子设备的影响（如计算机网络等）的影响。
保护半径Rp：据接闪方式选用TOT-25型避雷针一支及避雷带（建筑施工时已铺设）
保护半径Rp=[H(2D-H )+△L(2D+△L)]1/2
其中：D——闪击距离（即滚球半径）
第二类防雷建筑物D=45 m
H——高于被保护物的水平高度（安装高度）
△L——上行抢先距离
TOT-25 型△L=25 m
根据滚球法设计计算，正确选用和安装避雷针，由它控制雷击点，使主楼和天线等设施免遭直接雷击。
推荐使用美国TOLMAS公司TOT型提前放电避雷针
2、雷电过程中产生电磁场现象引起的对内部设备的感应雷击。这种绕感应电流往往为10KA左右，避雷针接闪器无尖吸引它，它的先导可能闪击该校园内其他的某个部位，机房内的电子设备就会被感应雷电流击坏，此一现由下图说明：
3、户外线路遭到直接雷击后，线路中的大电流窜入大厦内部，从而引起对内部设备的损坏，或当雷雨云之间、雷雨云对大地之间放电时，雷闪电流的高频电磁场对暴露在空间的电源线、信号线、数据线感应过电压，传至设备，使之损坏。
参照以上规范的有关条文，对于校园网的电源感应雷防护，为达到良好的防护效果，应该采取如下措施：
（1）、低压输入线路宜采用电缆埋地方式进入校园，不得将架空线路直接引入机房；当难于全长采用电缆时，允许从架空线路上换接一段有金属铠装的电缆或护套电缆穿钢管埋地引入。在入户端电缆的金属外皮、钢管等必须与接地汇集排相连。
（2）、做好等电位连接，其目的在于减小大楼内各金属部件及各（信息）系统相互间的电位差。不仅对大楼内部的金属部件及（信息）系统，而且对进入大楼的金属部件及（信息）系统均应在入户端做等电位连接。
（3）、在电源的进线端和各分配电箱加装多级性能良好的避雷器。加装电源避雷器可以迅速泄放雷电流能量，箝制雷电流的高电压。具体如下：在校园每一栋楼主配电室安装第一级B类电源防雷箱一只，(如两路进线，就安装两套)，建议选每线80KA的三相一体化复合型防雷器 一体化复合型防雷器防雷器技术参数：
工作电压:380V；最大工作电压:475V；最大通流量:每线80KA；电压保护:≤650V；响应时间: ≤5ns；保护模式:全保护。
（4）、根据现场需保护的壮况,在大楼的每层分配电箱安装第二级C类电源防雷器1台，建议选用每线40KA的三相一体化复合型防雷器
40KA三相电源浪涌保护器技术参数。
工作电压:220/380V；最大工作电压:475V；最大通流量:每线40KA；电压保护:≤650V；响应时间: ≤5ns；保护模式:全保护。
（5）、在交换机、服务器、电脑终端机前端安装D类电源防雷器，建议选用每线20KA单相电源防雷器或者每线10KA的六孔万用防雷插座。
20KA单相电源防雷器技术参数：
工作电压:220V；最大工作电压:320V；最大通流量:每线20KA；电压保护:≤650V；响应时间: ≤5ns；保护模式:全保护。
10KA六孔万用防雷插座技术参数：
工作电压:220V；最大工作电压:320V；最大通流量:每线10KA；电压保护:≤500V；响应时间: ≤5ns；
二、数据、通讯及信号线浪涌冲击的防护
加装有效的信号避雷器，防止雷击浪涌自信号线引入损坏设备。
由外部引入（或由大楼内部引出）各种信号线，数据线路，在进入设备前端应安装与设备相适应的信号浪涌保护器，以达到保护设备的目的。
（1）、对于引入局域网的线路，在服务器前端PC机前加装E100高速网信号防雷器；建议选用10KA单路信号避雷器。
E100高速网信号防雷器技术参数：
工作电压：5V；最大通流量：10KA；插入损耗:<0.2DB；响应时间：1ns；接口类型：RJ45；通道数:单路速率:100M。 （2）、对于无线局域网的天馈系统采用馈线防雷器，建议加装天馈线防雷器； 天馈线防雷器技术参数： 工作频率：0-2400MHZ；最大通流量：20KA；插入损耗:<0.2DB；阻抗:50欧；响应时间:1ns；接口类型:N型。 三、等电位连接 在IEC和GB50057-94标准中指出等电位连接是内部防雷措施的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位，是用连接导线或过电压（电涌）保护器，将处在需要防雷空间内的防雷装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位。利用钢筋混凝土结构的建筑物内所有金属构件的多重连接，建立一个三维的连接网络是实现等电位连接的最佳选择。 （1）在总配电房内引出两条主筋，并在引出点用铜板制作一汇流排，供设备和避雷器接地用，用3*30扁铜作水平环型体，将两主筋引出点连接，将金属门窗、各种线路的屏蔽金属管、各种电子设备的金属外壳、机架均与汇流排连接。 （2）、在主配电机房布置一条70mm2的铜芯线，在每层的一个柱筋旁边凿一孔，将线引到一楼与地网直接相连。如施工困难，可将铜芯线穿墙出室外引至地面接入地网，需套水管作屏蔽。 （3）、分配电房和图书室设置等电位环，做法与主配电房相同，65mm2的铜芯线引出室外连到地面与地网连接。 （4）、将各种信号线的屏蔽管在进入大楼时等电位处理；在进入主机房后，再次将屏蔽管与汇流排作接地处理。 （5）、户外光纤进入室内，接入服务器时，光纤内的金属芯要作与等电位带连接，作接地处理。 （6）、所有从室外进入的金属导体（包括水管、气管，电缆屏蔽层或电缆屏蔽管）应在进入防雷区的交界处就近直接接地，不能直接接地的导体（如电力线、传输线等）应通过避雷器接地，电力、通信电缆应穿金属管并埋地进入机房，穿管埋地的距离应大于25米。室内设备的金属部分应可靠连接在接地排或均压环，这样就能保证室内设备不会因为地电位升高而产生电位差。 （7）、实行等电位连接的主体设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路、通讯线路（含外露可导电部分）；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。 进出线缆端口的防雷等电位连接 信息系统的等电位连接 在设有信息系统设备的室内应敷设等电位连接带，机柜、电气及电子设备的外壳和机架、计算机直流地（逻辑地）、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、交流地和对供电系统的相线、中性线进行电涌保护的SPD接地端等均应以最短的距离就近与这个等电位连接带直接连接。连接的基本方法应采用网型（M）结构或星型（S）结构。小型计算机网络采用S型连接，中、大型计算机网络采用M型网络。 在复杂系统中，两种型式(M型和S型)的优点可组合在一起。网型结构的环型等电位连接带应每隔5m经建筑物墙内钢盘、金属立面与接地系统连结。其原则构成应该是所有的接地必须接在同一个接地基准点上，这个基准点在工程上称为汇流排。 四、接地系统 在系统防雷中，最重要的就是接地系统，只有建设了一个完善、良好的接地系统，防雷设施才能真正发挥作用。所以，在做系统防雷以前，首先要做好接地系统的建设。 1、接地地极分系统结构： 根据YD5068-98、GJB/Z25-91和GB50057-94要求，按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网。 大楼的建筑主地网可以做成放射状、环形或是网格状；在实际施工中，我们一般采用环形地网（此种形状最利于雷电流的泄放）——径向设置辐射式接地体，在大楼外围设置封闭式环形接地装置，辐射式接地体与环形接地装置焊接，节点处根据需要设置潜深接地体。 为了使供电、通信、计算机网络系统有一个良好的接地系统，需整个防雷地网应小于1欧姆，因此在办公楼后面的开阔地上加人工地网约40米，深800mm，用φ14镀锌圆钢作水平接地体，L5*50*2000镀锌角钢作垂直接地体，用XX防腐型长效接地降阻剂回填，以确保接地电阻可以小于1欧姆。 五、屏蔽 在主机房，将所有的金属门窗与天花龙骨多次连接，用作电磁屏蔽。