电力系统设备综合防雷设计Word文档格式.docx

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雷电日数为75〜90次/年。

在下列情况下k取相应数值：

a、位于旷野孤立的建筑物取2；

b、金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；

c、位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5。

依据以上计算，按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第2.0.3条的要求，电力系统建筑物属于标准规定的“对国民经济有重要意义的装有大量电子信息系统设备的建筑物”和“预计年雷击次数大于0.3次/年的一般性民用建筑物”。

因此应按二类防雷建筑物进行防护。

A、根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第4.1.1条的要求：

避雷

针可采用圆钢或焊接钢管制成，其材料直径应符合以下要求：

针长1米以下：

圆钢直径不小于12mm钢管直径不小于20mm针长1米至2米：

圆钢直径不小于16mm钢管直径不小于25mm

B、根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第4.1.2条的要求：

避雷带可采用圆钢或扁钢制成，其材料应符合以下要求：

圆钢直径不小于

8mm扁钢截面积不小于48mm2厚度不小于4mm避雷带可沿建筑物四周女儿墙上敷设，并与避雷针、引下线、天面电磁屏蔽网做良好的连接。

C、根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第4.2.1条的要求：

引下线应采用圆钢或扁钢制成，优先选用圆钢，其材料应符合以下要求：

圆钢直径不小于8mm扁刚截面不小于48mm2厚度不小于4mm引下线设置不应小于2根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m当仅利用

建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Q。

当采用多根引下线时，应在个引下线上距地面0.3m至1.8m之间装设断接卡。

D根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第431条的要求：

接地体人工垂直接地体应采用角钢、钢管或圆钢制成，人工水平接地体应采用扁钢或圆钢制成，其材料应符合以下要求：

圆钢直径不小于10mm扁钢截面不小于100mm2厚度不小于4mm角钢厚度不小于4mm圆钢壁厚不小于3.5mm人工垂直接地体的长度宜为2.5m。

人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体的距离宜为5m。

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》5.2.5规定：

防雷接地与交流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，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。

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》5.2.6规定：

接地装置应优先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应增加人工接地体。

2、建筑物接地与等电位连接

A、环行接地网

接地是防雷的基础，标准规定的接地方法是采用金属型材铺设水平或垂直地极，在腐蚀强烈的地区可以采用镀锌和加大金属型材的截面积的方法抗腐，更合理的方法是利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，这有事半功倍之效。

如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。

环行接地体与建筑物水平距离不应小于2m接地体的冲击接地电阻不宜大于4欧姆，如达不到要求可用添加降阻剂和增加接地体数量等方法来降低阻值。

为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压、过电流的危害，所有建筑物、电气设备、线路、网络等不带电金属部分，金属护套，避雷器，以及一切水、气管道等均应与共用接地系统作金属性连接。

B、等电位连接

将建筑物电气装置内外露可导电部分、电气装置外可导电部分、人工或自然接地体用导体连接起来以达到减少电位差称为等电位联结。

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。

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接地，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。

建筑物外部防雷装置是直接安装在建筑物顶面，防雷装置与各种金属物体之间的安全距离不可能得到保证。

为防止防雷装置与邻近的金属物体之间出现高电位反击，进小其间的电位差，除了将屋内的金属物体做好等电位连接外，应将各种接地（交流工作地、安全保护地、支流工作地、防雷接地等）共用一组接地装置。

上述四种接地的接地引出线可与环行接地体相连形成等电位连接，但防雷接地在环行接地体上的接地点与其他几种接地的接地点之间的距离宜大于10m。

三、电源系统防雷

1、高压电力线的防护

在雷电活动频繁、雷电强度大、雷暴日多的地区，当雷击建筑物附近的交流供电线路时，为了防止雷电沿电力线路侵入建筑，可按图4－2所示方法，对高

压电力线以及变压器实施保护。

GB50057-94（2000）《建筑物防雷设计规范》国家标准第三章、第3.3.8条要求：

在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下：

当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引人时，宜在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器，当Y，yno型或D，yn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，宜在变压器高、低压侧各相上装设避雷器，在高压侧采用架空进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，尚宜在低压侧各相上装设避雷器。

2、建筑内配电线路及设备过电压防护

1）、引入大楼内的交流电力线宜采用地下电力电缆。

其电缆金属护套的两端均应作良好的接地。

2）、交流供电变压器高压侧，按供电局要求安装一组HY5WS-17/50配电型

无间隙氧化锌避雷器；

低压侧，安装大通流电源防雷模块（如LDY-100B/3+NPE）

或者一级电源防雷箱如WY-380B100。

变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近一点接地。

3）、配电屏引出的三根相线及零线，应安装限压型电源防雷模块或者电源防雷箱。

屏内交流零线不作重复接地。

大楼内所布放的交流供电线路中的中性线（零线）汇集排，应与机架的正常不带电金属部分绝缘。

4）、建筑的电缆金属护套在入室处应作保护接地，电缆内芯线在入室处应加装防雷器，电缆内的空线对亦应作保护接地。

建筑内所有交直流用电及配电设备均应采取接地保护。

交流保护接地线应从接地汇集线上专引，严禁采用中性线作为交流保护接线。

5）、常用电源系统防雷设计方案

A、电源一级防雷

依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲；

第四

节，第641至6412条LPZ0ALPZOB区对电涌保护器（SPD的要求及GB50054-95《低压配电设计规范》第四章：

配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；

参照JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第13部分：

电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ64-83《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》第五、六、八章；

DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第三章到第十章；

DL/T621-1997《交流电气装置的接地》第三章、第四章、第六章、第七章的部分条文。

按照第二类建筑物雷电防护等级首次雷击参数要求，依据雷电分流理论，可分配到电源线路系统的最大雷电电流为10/350卩s波形75KA则对于TN系统每线可分配10/350卩s波形雷电流15KA因此作为系统电源进线端的第一级防雷，需使用10/350卩s波形、通流容量大于15KA每线的电源电涌保护器将数万伏的感应雷击过电压限制到4KV以下。

通常将配电系统第一级防雷保护设计为：

使用10/350卩s波形、通流容量

25KA每线，8/20卩s波形、通流容量100KA每线的B级电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到2000V以下。

所有接线用16mm殳铜线连接，地线用25mm多股铜线连接。

可选用GBFLDY-100B/3+NPE电源防雷模块或者GBFWY-380B1006源防雷箱。

B、电源二级防雷

根据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲；

第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD的要求及GB50054-95《低压配电设计规范》第四章：

参照JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第13部分：

电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ64-83《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》第五章、第六章、第八章；

DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第三章、第四章、第五章；

DL/T621-1997《交流电气装置的接地》第七章、第八章的部分条文。

按照第二类防雷建筑物雷电防护等级二次雷击参数要求，依据雷电分流理

论，可分配到电源线路系统的雷电电流为8/20卩s波形75KA则对于TN系统，

每线可分配8/20卩s波形雷电流18.75KA，考虑到保护的裕度，作为配电系统电源第二级防雷，需使用8/20卩s波形、通流容量40KA每线的电源电涌保护器将

4KV的线路残余感应雷击过电压限制到2KV以下。

可选用GBFA200-B/3+NPE艮压型电源防雷模块或者WY-380B40S!

源防雷箱。

C、电源三级防雷

根据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章：

电力设备防雷、第14部分接地及安全的部分条文。

依据电力综合楼配电线路设计的实际情况，考虑到机房设备的重要性，将配电系统第三级防雷保护设计为：

使用8/20卩s波形、通流容量20KA每线的电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到1500V以下。

可选用GBFA100-C/3+NPE艮压型电源防雷模块或者WY-380C20S!

D电源末级防雷

根据IEC61312-3雷电电磁脉冲的防护第三部分：

浪涌保护器的要求，在LPZ2区内，浪涌保护器可将浪涌电压限制到一千多伏，防雷器通流容量为（8/20

卩s）:

>

10KA

依据电力综合楼中所使用设备的实际情况，考虑到服务器等高价位设备的重要性，将配电系统末级防雷保护设计为：

使用8/20卩s波形、通流容量20KA的

GBFWY-P插座型电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到1000V以下。

四、信号系统防雷电力局综合楼智能建筑信息系统一般由建筑物自动化（BuildingAutomationSystem，BAS、远程通信（TelecommunicationSystem，TCS和办公自动化（OfficeAutomationSystem，OAS三个系统构成，这3个系统中又包含各自的子系统。

依据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》的规定，电力局综合楼智能建筑属于“重要的人员密集的公共建筑物”，因此通常按照二类防雷建筑设计要求进行考虑。

根据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章：

第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD的要求及YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分：

SPD

的选择；

第5.3条：

信号线用SPD第5.5条：

计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求，参照IEC61643-3《低压系统的电涌保排器》第3部分《在电信系统中SPD的应用》和IEC61644-11997《通信系统用SPD标准要求，对于通信线路的防护，需对设备进线缆线使用8/20卩s波形、通流容量3KA的信号电涌保护器将数千伏的线路感应雷击过电压限制到设备允许值。

1、环境控制管理子系统

主要包括：

暖通空调（HVAC系统控制，如对各种冷热源机组，空调机组、新风机组控制给排水系统控制，如各种水泵、水箱水位控制报警。

运输系统控制，如各个电梯、自动扶梯的控制。

电气系统控制，如对变配电设备、自备发电机、直流电源、照明、动力设备控制等。

按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》标准第3.3.7条的要求，应该将建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，不用另设接地装置。

对于控制系统用的12V的RS232和

6V的RS485RS422数据控制线，由于通常此类控制线的线路较长，布线比较复杂，容易感应到雷电和工频过电压，而数据线连接的控制主机耐压又比较低，所以需要在主机的各数据线输入端安装相应的数据信号浪涌保护器。

RS232数据控制线可使用GBFRS232-DB09勺数据信号浪涌保护器，RS485RS422数据控制线可使用GBFFLD-5的数据信号浪涌保护器。

此系列一般用于控制回路额定的负载电流小于500mA勺功率比较小的控制系统。

如果控制回路的电压等级为12V、24V、48V双绞线，则可以选用相应FLD-12、FLD-24、FLD-48数据信号浪涌保护器。

一般在电梯、自动扶梯、变配电设备、自备发电机、动力设备控制中，都需要选用额定负载电流1A的数据信号浪涌保护器。

额定的负载电流小的数据信号浪涌保护器插入损耗比较小（<

0.1dB）,因此数据传输的损耗比较小，其浪涌保护器（SPD内部使用电阻元件（resistor），选型不正确的时候容易烧掉这个电阻元件。

而额定的负载电流大的数据信号浪涌保护器插入损耗比较大（<

0.2dB）,因此数据传输的损耗稍微大，其浪涌保护器（SPD内部使用电感元件（inductor），所以安全性比较高。

2、火灾报警及消防联动控制子系统

主要有火灾报警及消防联动控制系统（FAS。

在建筑物内部装置感烟探测器、感温探测器及模拟显示盘。

当发生火灾时，它能自动喷洒水或其他灭火液体气体。

防排烟系统排除火灾时产生的烟雾并防止其漫延。

。

火灾报警及消防联动控制系统一般使用RS232数据控制线，从安全性和成本考虑，通常只需要在主机的数据采集端安装数据信号浪涌保护器，而无须在感烟探测器、感温探测器探头处安装数据信号浪涌保护器。

火灾报警及消防联动控制系统数据控制线可使用FLD-24的数据信号浪涌保护器进行保护。

3、安全监控子系统

电视监控系统（ClosedCircaitTelevisiow）的防雷保护比较复杂，首先

需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。

电视监控系统一般由以下三部分组成：

1、前端部分。

主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。

2、传输部分。

使用同轴电缆、电

线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。

3、

终端部分。

主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。

A、前端设备的防雷：

前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直接雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，比如安装在地下停车场等的摄像机等。

而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。

前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。

为了施工方便避雷针一般架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用①8的镀锌圆钢或35miH同导线，此时应注意依据GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》第2章、第2.5节、供电、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Q。

为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。

为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC24V、视频线、信号线和云台控制线。

这样做比较麻烦，问

题比较多，且要受安装空间的限制，因此可以选择“三合一”或者“二合一”的

监控摄像机多功能电涌保护器。

比如WY-CCTV3/24、WY-CCTV2/24等。

B、传输线路的防雷：

CCTV系统主要是传输信号线和电源线。

室外摄像机的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。

控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。

GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》的规定，传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式，当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式。

采用通信管道或架空方式时，应注意传输线缆与其它线路的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距。

比如与220V交流配电线的最小间距为0.5米，与通讯电缆的最小间距为0.1米，与1〜10KV电力线的最小垂直间距为2.5米，与1KV以下电力线的最小垂直间距为1.5米，与广播线的最小垂直间距为1.0米，与通信线的最小垂直间距为0.6米等等。

直埋敷设方式防雷效果较好，而架空线比较容易感应雷击。

为避免首尾端设备损坏，在使用架空线传输时，应在每一支撑杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。

中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。

传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生，统计数据显示雷击造成埋地线缆故障大约占总故障的30％左右，即使雷击比较远

的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。

所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。

对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。

如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。

C、终端设备的防雷：

在CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷

防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。

监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网，防直击雷措施应符合GB5005794《建筑

物防雷设计规范》的规定。

进入监控室的各种金属管线应接到共用的接地装置上，易采用一点法接地。

与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云台控制线，因此对于硬盘摄像机的信号保护，需要在由外面进入中心监控机房的线路接入设备之前，安装GBFCoaxB-E2同轴通讯信号浪涌保护器。

按照YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分：

SPD的选择；

计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求规范的要求，通流容量应大于3KA

4、电话通信子系统（TCS）

电话通信系统（TCS的功能主要有语音通信、数据通信、图形图像通信。

电话通信系统主要指以程控交换机及模块局为核心的电话、集团电话、远端虚拟交换机。

最重要的有线话音通信系统就是程控用户交换机，它可组成内部和外部通信系统。

目前用户交换机已经发展为数字式交换机，它的内部和外部线路的数目是很重要的指标。

面对种类繁多，系统纷繁复杂的通信系统，其防雷设计显得非常复杂。

只有依据YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》和IEC61643-3《低压系统的电涌保护器》两个标准，在做好机房均压、线路屏蔽等工作的基础上，根据系统特点选择适合和有效接地方式，安装适合此系统线路参数使用的电涌保护器（SPD就才能有效解决这些问题。

对于有线话音通信系统，与程控交换机连接的线路有电话外线和内线，由于电话线路的布线极其复杂，分布至整幢大厦的各个位置，每一条线路都有可能感应到过电压，造成对交换机的危害，是不是每条进出线缆都需要做防雷保护呢？

从经济实用的角度考虑这是没有必要的。

通常对其进行防护只需对外线使用GBFRJ45-TELE/4进行防护，线架和出线使用GBFWY-TELE/1就可以了。

对于拉出建筑的电话出线，比如门卫值班电话，可以考虑使用RJ45-TELE/4进行保护。

这样设计比较经济，从用户的角度讲是可以接受的。

5、卫星通信及有线电视子系统

对于卫星通信（VSTV、有线电视（CATV、卫星电视（SATV等系统，其卫星天线一般安装在建筑物天面，如卫星天线未在建筑物防直击雷避雷针、带的保护范围之内，需要增加接闪器作保护，如在建筑物防直击雷避雷针、带的保护范围之内，只需要将天线馈线等外设线路穿金属管屏蔽，外端连接避雷带、天线支架或者引下线，内端连接机房接地汇流排或者建筑物柱内钢筋即可起到良好的雷电防护作用。

再此基础上再在机房设备进线端安装GBFCoaxF-SAT等通讯信号电涌保护器就可将设备的雷击损坏风险降到极低的水平。

6、计算机网络通信子系统