综合弱电系统免接地网防雷设计方案.doc
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创欣防雷
综合弱电系统防雷设计方案
(免接地网系列)
●低压配电系统雷电防护
●监控系统雷电防护
●计算机网络系统雷电防护
●红外防盗报警系统雷电防护
●可视对讲系统雷电防护
●公共广播系统雷电防护
●智能停车场系统雷电防护
●电话系统雷电防护
●有线电视系统雷电防护
创欣防雷|广州市创晓电子科技有限责任公司
目录
一、概述--------------------------------------------------------------------3
二、雷击的分类--------------------------------------------------------------3
三、设计依据----------------------------------------------------------------4
四、雷电防护方案------------------------------------------------------------4
㈠直击雷防护---------------------------------------------------------------4
㈡感应雷防护---------------------------------------------------------------5
1、电源系统雷电防护--------------------------------------------------------5
2、弱电信号系统的雷电防护--------------------------------------------------7
2.1监控系统信号线路的雷电防护-------------------------------------------8
2.2网络系统信号线路的雷电防护-------------------------------------------9
2.3红外报警系统的雷电防护----------------------------------------------10
2.4公共广播系统的雷电防护----------------------------------------------10
2.5可视对讲系统的雷电防护----------------------------------------------10
2.6智能停车场系统的雷电防护--------------------------------------------11
2.7电话系统信号线路的雷电防护------------------------------------------11
2.8有线电视系统信号线路的雷电防护--------------------------------------12
三、屏蔽措施----------------------------------------------------------------12
四、防雷设备材料清单及报价(见附件)----------------------------------------13
五、运行维护----------------------------------------------------------------13
六、电源防雷器和信号防雷器安装----------------------------------------------13
1、电源防雷器的安装--------------------------------------------------------13
2、信号防雷器的安装--------------------------------------------------------14
七、创欣防雷简介------------------------------------------------------------14
弱电系统综合防雷设计方案
一、概述
弱电系统由各类弱电设备、控制中心电子设备以及传输线路组成,系统采用了大量的集成元件,在雷击发生时,传输线路感应到雷电磁场产生过电压,可高达几千伏,对集成元件有较大的危害。
监控系统中的传输线路许多处于LPZ0A非防雷区域。
系统走线在布线阶段没有考虑与防雷引下线保持足够的距离,这些都为系统的安全运行留下了隐患。
一般认为,雷电的防护措施有隔离、等电位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲消除在设备外围,从而有效地保护各类设备。
目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求,组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器(SPD)安装在微电子设备的外连线路中,地线按共用接地原则接入系统的地线,才不至于造成电位反击。
只有设计合理、安装合格,电涌保护器才能有效的防御雷电。
二、雷击的分类
雷击一般分为直击雷击和感应雷击。
直击雷击:
指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上,由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用,直接摧毁建筑物,构筑物以及引起人员伤亡等。
由于直击雷的电效应,有可能使机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。
感应雷击(又称二次雷击):
指雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导上产生感应电压,该电压通过传导体传送至设备,间接摧毁微电子设备。
感应雷击对微电子设备,特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大,据资料显示,微电子设备遭雷击损坏,80%以上是由感应雷引起的。
另外还有操作过电压,即是指当电流在导体上流动时,会产生磁场储存能量,当负载(特别是电感性大的负载)电器设备开关时,会产生瞬时过电压,操作过电压同感应雷击一样,可以间接损坏微电子设备。
三、设计依据
(1)IEC61024《建筑物防雷》
(2)IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
(3)ITUK25《光缆的防雷》
(4)GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
(5)GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
(6)GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
(7)GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》
(8)GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
(9)GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
四、雷电防护方案
(一)直击雷防护
直击雷防护包括建筑物防雷和弱电系统前端设备直击雷防护,本方案中,所有弱电系统所在建筑物均已完善直击雷防护措施,我们不需要再考虑建筑物直击雷防护措施,否则必须完善雷防护措施。
前端设备安装于建筑物的楼顶角处,或安装于空旷区域的孤立高杆上,或曾经遭受过直击雷,则建议需要做直击雷防护。
通常安装在城市道路两旁、建筑物屋檐下,或已经在其它有效直击雷保护范围内的电子设备,都不需要做直击雷防护。
(户外设备直击雷防护方法可参考下图方法加装避雷针装置)
图1
(二)感应雷防护
本方案感应雷防护包括电源系统、监控系统、计算机网络、红外防盗报警、公共广播(背景音乐)、可视对讲门禁系统、智能停车场系统、电话系统和有线电视网络系统的防雷保护设计。
1、电源系统雷电防护
雷电能量分布示意图(图2)
如图所示,一个能量为200KA的直击雷,由整个系统的电源、管线、地网、通信网络线来分担。
以一栋建筑的防雷来讲,电源部分承担其中近45%(100KA),以三相四线为例,每线承担大约有25KA(10/350us)的雷电流。
通信站基本无管道系统,不计。
地网和通信线路承担剩余55%的雷电流。
由此可见,电源系统对直击雷的防护非常关键。
据统计,有70%雷击高电位是从电源线侵入的,为保证设备安全,所以电源系统应设置三级雷电防护。
电源三级防护的原理
l目的:
利用电源避雷器(SPD)将雷电总威胁值减到被保护设备的耐受能力范围内。
电源多级防护是以防雷区(LPZ)为层次,对雷电能量的逐级减弱,使各级限制电压相互衔接,最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。
l原则:
第一级转移绝大部分能量;
第二级转移剩余能量;
第三级(开关电源内模块)转移后续的极微小能量;
l
l原理:
利用两级避雷器间足够的线路间距,加大剩余雷电流在该段线路阻抗上的衰减。
电源防雷器的选择和应用原则:
电源避雷器的保护模式有共模和差模两方式。
共模保护指相线-地线(L-PE)、零线-地线(N-PE)间的保护;差模保护指相线-零线(L-N)、相线-相线(L-L)间的保护。
对于低压侧第二、三、四级保护,除选择共模的保护方式外,还应尽量选择包括差模在内的保护。
残压特性是电源避雷器的最重要特性,残压越低,保护效果就越好。
但考虑到我国电网电压普遍不稳定、波动范围大的实际情况,在尽量选择残压较低的电源避雷器的同时。
还必须考虑避雷器有足够高的最大连续工作电压。
如果最大连续工作电压偏低,则易造成避雷器自毁。
电源系统低压侧有一、二、三级不同的保护级别,应根据保护级别的不同,选择合适放电电流(通流容量)和电压保护水平的电源避雷器,并保证避雷器有足够的耐雷电冲击能力。
原则上,每一级的交流电源之间连接导线超过25m以上,都应做该级相应的保护。
具体设计选型方案:
⑴在大楼总配电屏处并联安装三相电源防雷器,型号:
CX-PM100S,作为第一级总电源的雷电防护。
产品特点:
核心组件选用新型大容量浪涌吸收组件MOV;通流容量大,Imax=100KA;输出残压低,Up≤2.5KV;响应时间快速,Ta≤25ns;模块式。
⑵在机房总配电箱处并联安装三相电源防雷器,型号:
CX-PM40S,作为第二级电源进线的雷电防护。
产品特点:
核心组件选用新型大容量浪涌吸收组件MOV;通流容量大,Imax=40KA;输出残压低,Up≤1.2KV;响应时间快速,Ta≤25ns;模块式。
⑶在机房UPS设备电源进线处并联安装单相电源防雷器,型号:
CX-PM20D,作为第三级电源进线的雷电防护。
产品特点:
核心组件选用新型大容量浪涌吸收组件MOV;通流容量大,Imax=20KA;输出残压低,箝位准确,Up≤1.0KV;响应时间快速,Ta≤25ns;模块式。
⑷在控制中心机房设备重要用电设备前端(如网络交换机、服务器、监控硬盘录像机等)串联安装防雷插座,型号:
CX-PS6P,作为中心机房设备电源的第三级或精细级雷电防护。
产品特点:
国家标准通用插孔设计;核心组件采用最新大容量浪涌吸收组件MOV,质量稳定;通流容量大,最大放电电流Imax=10KA;响应时间快速,Ta≤25ns;串联安装。
图3
2、弱电信号系统的雷电防护
弱电系统信号防雷器的选型及应用原则:
⑴弱电系统通讯设备接口种类繁多,传输速率各不相同。
本方案根据各设备工作电压、速率,接口形式选择工作电压、速率、接口形式合适的信号防雷器。
尽量少通过接口转接的方式来达到与设备物理接口的相连,以免增加插损,影响信号传输。
⑵根据设备接口的抗雷电要求,应选择有足够大的耐雷电冲击能力的信号防雷器。
⑶信号防雷器必须选择工作时不能产生电火花,在失效或自毁时不能起火;在失效时,可以很容易
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- 综合 系统 接地 防雷 设计方案
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