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一、概述

雷電是自然界一種常見的放電現(xiàn)象。自然界每年都有幾百萬次閃電，每年雷擊造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失，僅次于水災(zāi)而大于其它任何災(zāi)害。

雷電災(zāi)害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業(yè)。尤以大規(guī)模集成電路為核心組件的測量、監(jiān)控、保護(hù)、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電子設(shè)備廣泛運(yùn)用的電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域，以大型CMOS集成元件組成的這些電子設(shè)備普遍存在著對暫態(tài)過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點(diǎn)，暫態(tài)過電壓很可能造成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作，從而造成更大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。

雷電過電壓的入侵途徑分為：

1)直擊雷

雷電直接擊在露天的攝像機(jī)上造成設(shè)備損壞。

2)雷電波侵入

CCTV的電源線、信號傳輸或進(jìn)入監(jiān)控室的金屬管線遭到雷擊或被雷電感應(yīng)時，雷電波沿這些金屬導(dǎo)線侵入設(shè)備，造成電位差使設(shè)備損壞。

3)感應(yīng)雷

當(dāng)雷擊避雷針時，在引下線周圍會產(chǎn)生很強(qiáng)的瞬變電磁場。處在電磁場中的監(jiān)控設(shè)備和傳輸線路會感應(yīng)出較大的電動勢。這現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。當(dāng)有帶電的雷云出現(xiàn)時，在雷云下面的建筑物和傳輸線路上都會感應(yīng)出與雷云相反的電荷。這種感應(yīng)電荷在低壓架空線路上可達(dá)100kv，信號線路上可40－60kv。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)稱為感應(yīng)雷，又叫二次雷。它對設(shè)備的損害沒有直擊雷來的猛然，但它要比直擊雷發(fā)生的機(jī)率大得多。

4)開關(guān)操作過電壓

大型電感性和電容負(fù)載的開關(guān)，甚至供電網(wǎng)中接地故障或短路均可產(chǎn)生高壓峰值，它在傳播中還會通過電容、電磁耦合侵入信號線路上，使設(shè)備受損。

所以防雷是一個很復(fù)雜的問題，不可能依靠一、二種先進(jìn)的防雷設(shè)備和防雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應(yīng)過電壓的影響，必須針對雷害入侵途徑，對各類可能產(chǎn)生雷擊的因素進(jìn)行排除，采用綜合防治——均壓、屏蔽、分流、接地、保護(hù)（包括安裝先進(jìn)的防雷產(chǎn)品、過電壓保護(hù)器、浪涌保護(hù)器），才能將雷害減少到較低限度。

二、防雷設(shè)計(jì)方案

（1）、設(shè)計(jì)依據(jù)

GB50057-94/2000《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》

（2）、直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)GB50057-94/2000《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)建筑物地處湖邊及空曠之地時，必須進(jìn)行直擊雷防護(hù)，防護(hù)措施可采取安裝避雷針或避雷帶，將雷電安全（特別是大電流的雷電）泄放到大地，避免雷電傷害建筑物或設(shè)備。

根據(jù)實(shí)際情況，大樓已經(jīng)安裝了避雷帶作為直擊雷防護(hù)措施，因此本方案不考慮直擊雷防護(hù)。

（3）、中心機(jī)房電源部分防雷設(shè)計(jì)

根據(jù)GB50057-94/2000《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》要求，建筑物室內(nèi)機(jī)房電源防雷分為四級，防雷方式見下：

3.1　辦公大樓總配電電源防雷(I級防雷)

在辦公大樓總低壓配電柜的各電源回路處并聯(lián)安裝一套上海雷迅ASafe-25/3+NPE三相五線電壓開關(guān)型電源防雷器，電壓開關(guān)型電源防雷器在整個防雷系統(tǒng)中所起的根本作用是，當(dāng)發(fā)生強(qiáng)度很大的雷擊時，使產(chǎn)生于供電線路上的感應(yīng)雷電流，在進(jìn)入總配電柜之前就迅速地泄放入地，因此開關(guān)型電源防雷器是高可靠性、大通流量和長壽命，可承受雷雨季節(jié)多次高強(qiáng)度、高能量浪涌過電壓的沖擊，而穩(wěn)定可靠的發(fā)揮迅速大通流量泄流的作用。

3.2　機(jī)房配電電源防雷(II級防雷)

在機(jī)房配電電源進(jìn)線端并聯(lián)安裝一套上海雷迅AM1-80/3+NPE三相五線限壓型電源防雷器，由于電壓開關(guān)型電源防雷器在泄放供電線路上高能量的雷電流時，在防雷器兩端所呈現(xiàn)的殘壓仍然很高，仍可能大大超過被保護(hù)設(shè)備所能承受的較高耐壓值，因此限壓型電源防雷器通過再次泄流而降低線路上的殘壓，進(jìn)一步降低真正到達(dá)設(shè)備供電端口的浪涌電壓值，使之小于設(shè)備耐壓值，從而在發(fā)生雷擊時，使設(shè)備遭受損壞的可能性大大減小。

3.3 UPS電源防雷(III級防雷)

UPS電源會為機(jī)房內(nèi)的一些重要設(shè)備進(jìn)行供電保障，所以也需對UPS電源進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)，在UPS電源進(jìn)線處加裝一套上海雷迅AM2-40/1+NPE單相限壓型電源防雷器，進(jìn)一步降低真正到達(dá)設(shè)備供電端口的浪涌電壓值，使之小于設(shè)備耐壓值，從而在發(fā)生雷擊時，使設(shè)備遭受損壞的可能性大大減小。

3.4　重要電子設(shè)備電源防雷(IV級防雷)

對于一些特別重要或特別敏感的電子設(shè)備，具備第四級的保護(hù)是必要的，可在用電設(shè)備電源進(jìn)線端使用一個電源防浪涌保護(hù)器，以達(dá)到完全消除微小瞬態(tài)的瞬態(tài)過電壓的目的。

（4）、中心機(jī)房信號部分防雷設(shè)計(jì)

4. 1  光纖光纜防雷

因光頻率與雷電頻率相距較大，所以光纖一般無需專門防雷，但為了防止光纖金屬層引雷到機(jī)房而使設(shè)備損壞，必須將光纖金屬層的兩端做接地處理，且接地電阻必須小于4歐姆以下。

4. 2  網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線防雷

為了避免雷電經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線纜進(jìn)入機(jī)房，損壞服務(wù)器設(shè)備，對服務(wù)器端口兩端進(jìn)行防護(hù)，安裝上海雷迅RJ45-E100/4S以太網(wǎng)防雷器，將感應(yīng)電壓減小到交換機(jī)可以承受的范圍，起到保護(hù)服務(wù)器端口的作用，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

（5）、監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)

5.1  監(jiān)控器電源防雷

為了避免雷電流侵入監(jiān)控器的電源線纜，而導(dǎo)致解碼器損壞，在各監(jiān)控器的220V電源進(jìn)線端各串聯(lián)安裝一套上海雷迅AM3-05D-220模塊化交流控制電源防雷器，可以將雷電流限制在攝像頭解碼器可以承受的水平，達(dá)到有效的防護(hù)效果。

5.2 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)電源、網(wǎng)絡(luò)二合一防雷

為了避免雷電流侵入攝像機(jī)的電源和網(wǎng)絡(luò)線路，而導(dǎo)致攝像頭和攝像機(jī)電源的損壞，在各攝像機(jī)前端各串聯(lián)安裝一套上海雷迅SV-2/220 EP電源、網(wǎng)絡(luò)二合一防雷器，可以將雷電流限制在攝像頭可以承受的水平，達(dá)到有效的防護(hù)效果。

（6）、等電位連接

所謂等電位連接，就是使用連接導(dǎo)線或過電壓保護(hù)器將防雷裝置和建筑物的金屬裝置、外來導(dǎo)線、電氣裝置等連接起來，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位，消除感應(yīng)過電壓的產(chǎn)生。

機(jī)房內(nèi)部應(yīng)做成等電位網(wǎng)格，有條件的網(wǎng)格越密效果越好。一般使用規(guī)格為3*30的銅帶，沿機(jī)房做成等電位網(wǎng)格。機(jī)房內(nèi)的電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、金屬管(槽)、屏蔽線纜外層、信息設(shè)備防靜電接地和安全保護(hù)接地及浪涌保護(hù)器接地端均應(yīng)以較短的距離與防雷接地引下線相連做成良好的等電位連接。

（7）、接地系統(tǒng)

根據(jù)GB50057-94/2000《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》要求及為了達(dá)到實(shí)際防雷的效果，機(jī)房設(shè)備的防雷接地電阻必須小于4歐姆以下，重要場所防雷接地電阻應(yīng)小于1歐姆，當(dāng)設(shè)備有更高要求時，或臨近有強(qiáng)電磁場干擾。

地網(wǎng)設(shè)計(jì)方案如下：

1、接地網(wǎng)的安裝位置選擇在地壤電阻率很小，適合地網(wǎng)的安裝的地方，容易達(dá)到接地電阻值不大于4歐姆。

2、我公司選用熱鍍鋅角鋼的接地方式，垂直接地體采用50×50×5 mm的鍍鋅角鋼，水平接地體采用40X4的鍍鋅扁鋼。

3、地網(wǎng)開挖深度約0.7－1.2米，垂直接地體的間距為3-5米，垂直接地樁與水平接地極的連接處均四面焊接，所有的焊點(diǎn)均用瀝青做防腐處理。

4、由地網(wǎng)引出一根BVR50mm2多股銅芯電纜至室內(nèi)等電位排，作為機(jī)房的防雷接地引下線，方便防雷器和各設(shè)備就近的接地。