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防雷
【捷雷防雷】12FL-JL-09
聚德煤业有限公司
雷电综合防护工程
设
计
方
案
山西捷雷科技有限公司
二Ο一二年六月二十六日
第一章防雷概述
一、雷电概述
雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十千安或上百千安。
千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。
落雷后在雷击中心1.5-2Km半径的范围内都可能产生危险过电压，损害线路上的设备。
在联合国国际十年减灾委员会公布的对人类造成最严重危害的十大自然灾害中，雷暴由于其对人类生命、财产的巨大侵害，被列在了显著的位置。
近些年来，伴随着高新技术的发展，尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的测量、保护监控、电信和计算机等电子产品正日益广泛的应用于各行各业中，人类对电子产品尤其是计算机设备的依赖越来越严重。
而电子元件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，造成雷电和过电压破坏的比例呈明显上升的趋势。
美国研究报告[AD-722675]指出：
当雷电活动时，磁感应强度达到0.07GS时，无屏蔽的计算机会发生误动作，当磁感应强度超过2.4GS时，计算机将发生永久性损坏。
也就是说，按安培环路定理估算，离无屏蔽的计算机800m处落一个100kA的雷，计算机就可能发生误动作，距其83m处落一个100kA的雷，就要损坏。
这些须实时运行而因中断造成设备的瘫痪，必会带来不可估量的直接或间接经济损失。
对于金融、证券、医疗、保险、航空、航天、国防、气象等国家重要关键部门尤其是这样。
据统计，雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，远远超过雷击火灾的损失，已成为当今电子时代的一大公害。
因此，如何设置防雷措施，保障通信设备运行完好及人身安全，以及如何有效抑制雷击过电压和电磁干扰成为一个全新的课题，也是大多数信息中心技术人员迫切需要解决的问题。
二、雷电危害及侵入设备的途径
直接雷击：
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出现功能紊乱，影响正常工作。
根据建筑物防雷设计规范GB50057-94估算，雷电直接击中建筑物，不到50%的雷电能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地，另外50%的能量将通过建筑物的供电系统、通信网络线缆以及建筑物的其他金属管道、缆线分流（如下图）。
传导雷（雷电波侵入）：
在更大的范围内（几千米甚至几十千米），雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备。
其中地电位反击也是传导雷中的一种：
雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。
雷电可能通过接地系统或建筑物间的线路入侵到建筑物内部设备形成地电位反击。
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线路上产生感应电压，该电压通过传导体传送至设备，间接摧毁微电子设备。
在周围1000m左右范围内（有资料为500m或1500m，距离应随着雷击和屏蔽措施而变化）发生雷击时，LEMP（电磁脉冲）在上述有效范围内，在所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。
因此分布于建筑物内外的各种电力、通信线路将会感应雷电而造成设备损坏。
第二章方案设计原则及设计思想
一、方案设计原则
由于电子设备雷电防护系统对所保护系统的业务正常运行具有非常重要的作用，因此，雷电防护系统应具备先进性、可靠性、易维护、易升级等方面的突出特性。
防雷工程设计及设备的选择应遵从以下的原则：
1.可靠性原则
设计系统雷电防护工程应最先考虑的问题就是可靠性。
防雷保护技术是不断发展变化的，所选产品必须符合国际标准、国家标准及行业标准。
这样才能对网络的未来发展提供保证。
2.先进性、可扩充性原则
采用当今国内、国际上最先进和成熟的技术，使新建立的系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要，从目前国内发展来看，系统总体设计的先进性原则主要体现在以下几个方面：
采用的系统结构应当是先进的、开放的体系结构；
采用的技术应当是可扩充的，能满足今后日益扩充的需要。
3.经济实用性原则
本着一切从用户实际角度出发，配置防雷保护系统的目的，在保证系统的正常运行下，整个防雷保护的建设要坚持实用为主，根据投资的强度结合实用价值，应尽可能选择可靠性高，可维护性好的性能价格比高的产品，以便节省投资，以最低成本来完成系统设备雷电防护的建设。
二、方案设计思想
1.雷击的防护
一个完整的防雷系统包括两个方面：
直接雷击的防护和感应雷击的防护。
直接雷击的防护主要使用避雷针、避雷网（带）、避雷线和接地系统。
它直接接闪，将雷电流通过引下线泄放大地。
要求保护范围能保护到整个建筑物，且接地要良好。
感应雷击的防护主要使用感应雷击防雷器。
建筑物本身防雷状况良好的同时，并不能保证建筑物内部电子设备不受影响。
而且，往往是因为避雷针遇到雷击，雷电流沿引下线泄放时，电源线路、信号线路被感应雷电而产生瞬态过电压，进而损坏设备。
一般来说，雷击过电压对楼内部设备的损害主要有以下三个途径：
①进出大楼的电源线和通信线缆等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线路侵入室内。
②雷电流沿建筑物引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的供电线路、信号通道电缆等各种金属管线上，经感应而产生过电压。
③直击雷经过接闪器（如避雷针、避雷带、避雷网等）入地时，导致地网地电位上升，高电位由设备接地线引入电子设备造成地电位反击。
因此，我们必须对以上三种途径入侵的雷电压及过电流采用等电位连接、分流、接地、屏蔽和过电压保护等方法进行防护，并应把电源线、信号线进入的端口或变电室的低压侧作为一级防护，楼层配电箱应作为二级防护，设备前端作为三级防护，把雷电压达到其设备端子的残压控制在电子设备不被雷电损坏的范围之内。
第三章设计依据
●GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》（2000年版）
●GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
●GA267-2000《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》
●IEC61024《建筑物防雷》
●GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
●YD/T926-1~3（2000）《大楼综合布线总规范》
●GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
●GB2887—89《计算机场地安全要求》
●业主提供的相关资料
同时借鉴了有关IEC、ITU及UL标准及规范,确保本方案的科学性及合理性要求。
第四章方案设计
一、现场勘测情况
聚德煤业有限公司位于山西吕梁市柳林县，柳林县的年平均雷暴日大于40日属于高雷区。
聚德煤业有限公司位于山岭的中下部。
防雷设施很不完善。
风机直击雷部分，风机直击雷防护不合理，需重点解决排放管口天面5米范围一类防雷保护问题，新建直击雷防护专用避雷针塔。
供电线路为两路380V电源。
有接地。
火药库直击雷部分：
火药库处于比较空旷的地带，周围没有高大建筑物，极易引起雷击。
一侧装有25米避雷针，不能完全保护整个火药库。
一路220V电源接入。
3路220V电源输出.5路视频监控。
主井口.主副井口.副井口周围没有高层建筑物，极易遭受雷击，应做为重点防护对象。
接入的金属导线有电源线.电话线.产量监控.瓦斯监控线。
无直击雷保护措施。
无接地装置。
等电位联接不符合规范。
通过前面的分析和煤矿的实际情况，可以看出雷电对该煤矿电子设备造成侵害的途径主要有以下形式：
在雷击发生时产生的巨大瞬变电磁场，在1Km范围内的金属环路内均会产生感应雷电流，另大楼在避雷带接闪雷电时，在雷电流通过防雷引下线对地泄放同时，也会对建筑物内的网络金属环路产生雷电电磁脉冲，形成线路感应过电压，并沿电源线路、信号线路侵入设备，导致击穿设备，严重影响机房网络系统的正常运行。
另外，无论是电源线路还是监控线路都是架空进入监控机房的，这样遭受感应雷的可能性更大了。
一旦某些线路遭到雷击，雷电流没法通过地线泄放到地下。
三、具体保护措施以及分部预算
1、火药库：
安装直击雷防护18米高度专用避雷针塔，其高度设置应能有效覆盖建筑物，做4欧姆以下综合接地网。
用扁铁与避雷塔连接。
电源部分
在220V进线处装REP-D220B7C防雷箱1套作为一级防护．另外在220V输出线路中加装REP-D220B3防雷箱3套作为二级防护。
信号部分
伍路视频信号由于直接暴露室外，极易感应过电压。
在视频交换机接入端安装REP-GVD信号防雷器伍套。
做4欧姆以下综合接地网。
作为避雷器的接地。
所用设备造价
设备名称
具体参数
数量
单价（元）
小计（元）
备注
18米避雷塔
18m
1
25000
25000
火药库
REP-D220B7C
电源防雷器
1套
6150
6150
门房
1套
6150
6150
办公楼
REP-D220B3
电源防雷箱
3套
3600
10800
门房
YJM-02
雷克石
10
1000
10000
接地模块
REP-GVD
信号避雷器
5套
373
1865
综合接地网工程
接地工程
2
5000
10000
小计
63815
2.风机直击雷防护
风机按照《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994（2000年版）划分属于第一类防雷建筑物应做重点保护。
重点为排放管口。
按照第一类防雷建筑物标准，在西侧距离风机大于5米远处，安装直击雷防护25米高度专用避雷针塔，其高度设置应能有效覆盖排放管口5米范围内的天面区域，且接地基础网与管道接地体间的距离不得小于3米，接地冲击电阻要求不小于10欧姆。
其他场所设施（如：
抽放泵室、抽风管）可以不低于第二类防雷建筑物标准设置直击雷和感应雷防护措施，可将避雷针合理布设。
接地冲击电阻要求不小于10欧姆。
在380V电源输出端安装电源一、二级防雷箱REP-XEL385B20两套，防止雷电流从电源线路上入侵设备
所用设备造价
设备名称
具体参数
数量
单价（元）
小计（元）
备注
25米避雷塔
25m
1
36000
36000
电源防雷箱
REP-XEL385B20
2
6750
13500
YJM-02
雷克石
10
1000
10000
长效降租模块
综合接地网工程
接地工程
1
6000
6000
小计
65500
防雷器安装示意图
3.主井口.主副井口.副井口
电源部分
主井口电源主线路供电由6000V电源线供电，建议在6KV高压输电线路接入端安装氧化锌综合避雷器HY5-54/142一组，除对相对地保护外，增加相间保护。
在井口一侧5米处作接地一处作为井口等电位的接地。
井口按照国家规范做等电位联接。
所用设备造价
设备名称
具体参数
数量
单价（元）
小计（元）
备注
等电位连接
环形等电位
3
6000
18000
YJM-02
雷克石
30
1000
30000
长效降租模块
综合接地网工程
接地工程
3
6000
18000
小计
66000
等电位连接
等电位连接是内部防雷装置的一部分，其目的在于减少雷电流或过电压所引起的电位差。
等电位是用连接导线或过电压（浪涌）保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置，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，防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
具体防护如下：
将等电位连接排敷设在主机房设备集中处，然后分别将微机外壳、UPS稳压电源的外壳、暖气片以及所有机房内带金属的设备分别连接到等电位连接排上。
由于微机外壳、稳压电源及程控电话交换机的外壳都涂有油漆，为了能更好的进行电气连通，需要在连接的地方把油漆处理掉。
按照煤矿验收要求，入井口必须做等电位连接并做有效屏蔽。
用扁铁或金属导线把金属构架、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，防止空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
五、防雷接地
（1）直击雷的防雷接地
在避雷塔两米以下做综合接地网，并与避雷塔多点焊接。
（2）避雷器防雷接地
①、在指定地网建设区域内共埋设10套低电阻接地模块YJM型平板型低电阻接地模块。
②、低电阻接地模块接地极由4×40热镀锌扁钢焊接组成“一”形连通。
并在焊接处做防腐处理。
③、分别在办公楼、火药库、主井口.副井口做防雷接地。
具体接地设计示意图如下：
注：
a.防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3M；
b.机房的接地与大楼避雷针的接地最好进行共地连接，即将机房的接地与大楼避雷针的接地用不小于25mm2的线缆（或40mm*4mm的热度锌扁铁）进行有效的连接。
c.避雷针与接地系统的连接用直径不小于10mm的镀锌圆钢或25mm2的BVR线缆进行连接，连接处要做好防水处理。
聚德煤业有限公司雷电综合防护工程总造价
序号
名称
合计（元）
1
火药库设备及接地工程总造价
63815
2
风机房的直击雷防护工程造价
65500
3
主副井口防护工程造价
66000
4
工程施工费（10％）（包括辅材，工具等）
19531
5
税费（6%）
12890
6
系统总价
227736
第六章、产品选型
1、产品选型
电源的第一级雷电防护装置
REP-D380B20
产品说明：
本系列产品适用于防雷区域LPZ0B区至LPZ1区（B级或Ⅰ级）电源线路的雷电及电涌的防护。
●本产品核心器件采用最新大容量浪涌吸收元件MOV，经严格老化筛选，质量稳定。
●Imax（8/20μS）＝60KA，适用于雷电流大的防雷区域。
●输出残压低，响应时间更快速（≤25ns）。
●内置过流过热失效脱扣装置，当保护器因过流、过热、击穿失效时，能自动将其从电网脱离，按“TEST”检测键指示绿灯不亮。
● 安装简易，适用于各个供电系统。
●铁箱外壳，保护等级达到IP65。
●带雷击自动计数器及具备正常或故障检测功能。
●可附加报警遥信。
产品安装位置与应用
●B级组合式模块系列应用于LPZ0B区至LPZ1区交界处，即Ⅰ级，通常安装在电源进线总配电柜端。
●应用于电源第一级雷电防护。
●适用于TN-S、TN-C-S、TT、IT等供电系统。
●内置Ⅰ级后备熔断器REP-FB-Ⅰ，作为保护器后备保险装置，防止保护器失效后影响电网正常运行。
●保护器适用于室内安装，室外应加防水措施。
●所有接线必须保证牢固及可靠电气联接，防雷接地应符合防雷规范要求（接地电阻推荐不大于10Ω），并且接地线尽量做到短而直。
第八章、培训计划及服务体系
1、售前服务体系
①、免费提供技术咨询。
②、提供样本工程供建设单位实地考察。
2、售后服务体系
①、自避雷装置正式投入使用起二年内，每年雷暴日期来临之前，产品实行回访，提供相应材料。
②、产品保修期为二年，在保修期内凡属产品质量问题或技术故障，由施工方维修、更换。
③、随时响应用户召唤，接到故障通知后72小时内处理完毕，保证系统正常运行。
3、培训计划
1、免费为建设单位培训技术人员1-2名，培训内容为防雷与接地的基础知识及避雷装置的工作状态检查与事故紧急处理。
第九章、施工方案
1、根据设计方案，接地系统接地电阻值按接入设备中要求最小的确定，并且在内部做好均压等电位的连接。
2、施工人员的组织与配置
专业电气施工人员：
4人；
工程施工负责人员：
1人；
工程质量巡检人员：
1人。
3、工程施工顺序及时间安排
避雷装置的抽检：
1天；
施工安装:
30天
系统初步调试合格：
1天；
整体工程检测验收：
1天。
4、材料采购及具体实施方案
施工场地的材料及辅助材料的采购由公司采购员专人负责，确保采购材料的质量。
5、质量、安全保证体系
工程开工
↓
验查防雷器件、辅材、安装设备
↓
安装防雷器件
↓
工程检查、拍摄
↓
工程验收前测试
↓
提交竣工验收申请报告
↓
防雷工程竣工检测验收
↓
整理竣工资料
↓
提交竣工资料
①、施工过程由工程负责人及质量巡检人员全程跟踪、监督。
严格按现行国家标准要求进行安装，施工过程中不经建设方同意，不能随意断电。
②、施工过程中应确保人员安全，避免消防事故，避免施工噪音，不得影响建设方工作人员的正常工作，保持环境整洁、卫生。
6、工程协调及配合
①、施工过程中建设方应指派专人配合供货方进行施工协调，主要包括断电及恢复后调试。
②、施工场地及施工用电由建设方提供。
第十章、保证工程安全施工措施
防雷工程现场项目负责人必须全面了解施工现场情况，对有安全隐患的施工场所要做到心中有数，采取必要的措施。
必须对参与施工人员进行安全知识教育。
本工程设专职安全监督员由现场项目负责人兼任。
防雷工程现场项目负责人为安全生产第一责任人。
“安全第一，预防为主”，严禁在施工过程中违章操作。
施工人员在施工过程中，应严格遵守甲方安全规定。
进入施工现场正确使用个人劳动防护用品。
高空或边缘危险地方施工，无安全设施时，必须系好保险绳、保险带。
使用吊环，吊篮必须牢靠坚固，保险带，绳与吊篮必须分开。
吊篮必须有安全认证。
电焊作业必须远离易燃易爆物品场所。
吊装施工时，闲杂人员不准靠近吊装装置。
必须设置警界线。
安装铁塔、烟囱避雷针时，首先检查有无锈蚀和损坏，在没有可靠的防范措施和安全保障的情况下不得冒险施工。
开挖掘井必须弄清地下管线走向。
雨雪天气不得在高空或危险地段施工。
不得带电作业，确需带电施工的，必须穿绝缘鞋袜戴绝缘手套。
按规定设置警示牌、警示灯。
1、具体安全措施
贯彻“安全第一、预防为主”的方针，把各种安全事故控制在最低限度内，保证不出重大事故，力争把本工程建成安全达标工地。
①、成立安全管理网络体系，做到层层交底、层层负责，安全落实到个人。
②、施工用电管理：
A、专业电工在专管部门指导下，负责施工现场的电气安全；
B、施工用电线路严格按施工组织设计要求布置，电路和用电设备安装完工后，安全部门验收合格后挂牌方可投入使用；
C、建立各种电气安全管理制度，电工作业需持上岗证；
D、电工有权拒绝违反电气安全规范的操作指令，安全员有权制止违反用电安全的行为，严禁违禁作业、违章指挥。
③、施工机械现场管理
A、现场配备一各专职机械管理员及维修人员，机械设置场地符合仓储要求；
B、所有进场施工机械设备必须经检验合格方可入现场，并及时做好档案记录；
C、各种机械操作人员必须持证上岗，遵守安全技术操作规程。
2、现场文明施工管理体系
3、保证文明施工管理措施
①、加强创建文明工地工作的组织领导，将创建工作纳入项目管理的整个过程，由项目部主管现场的文明施工，并建立健全总包创建文明工地的管理小组，同时把安全管理贯穿于文明工地创建工作中，以突出安全生产在创建活动中的重要位置。
②、优化现场平面布置，强化堆场划块管理，建筑材料堆放整齐，并采取安全保护措施，必要时安排专人看护材料物品。
③、现场落实，明确班组承包责任制，加强施工过程中落实的检查、考核和奖罚。
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