弱电系统的防雷和接地设计方案

弱电系统的防雷和接地设计方案

1．概述

雷电是一种非常壮观的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。1987年联合国确定的“国际减灾十年”中，雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主，发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。随着近年来电子技术的飞速发展, 计算机系统的网络化程度越来越高,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。据统计，全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。

长沙地处中纬度地带，冷暖空气交会频繁，平均每年雷暴天数为44天，最多的年份达87天，大于40天，不超过60天的地区属高雷区。1年中12个月均有可能发生雷暴，其中85％以上的雷暴集中在春夏两季，平均每年发生雷击事件上千起，雷击所带来的损失越来越严重，所以防雷显得尤为重要。

国家有关部门对计算机系统的防雷工作非常重视,制订了相关的法律、法规及相应的标准和规范。

雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：

1、直击雷

直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000KV，具有极大的破坏力。如建

筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：a：巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事

故，危害人身和设备安全。

b:雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压

C:雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。

2、传导雷

远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。

3、感应雷

云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉

冲电压，峰值可达50KV。

4、开关过电压

供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。

由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面:

(1)、损坏元器件

a过高的过电压击穿半导体结，造成永久性损坏；

b、较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内，亦使器件的工作

寿命大大缩短；

c、电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾；

(2)、设备误动作及破坏数据文件

因此，应该根据实际情况具体分析，采取相应的防雷保护措施，确保计算机系统的安全工作。

电源线

220/3807 AC 厂rATatfnrp f — j -------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------- 1 2. 防雷保护措施

概括地说，当今电子设备的防雷手段，主要采用 分流、接地、屏蔽、等电位 和过电

压保护五种方法。

（A ）、分流

利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地，

防止雷 电直接击在建筑物和设备上。

（B ） 、屏蔽

计算机系统所有的金属导线，包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽 线或穿

金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房 形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应） 干扰机房 内设备。

（C ） 、等电位连接

将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳 等金属

构件进行电气连接，以均衡电位。

（D ）、接地

在计算机网络系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和 人身安

全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。

接地和等电位连接方式，可参看下图：

*0

3．工程具体实施

1、本方案包括四大部分：第一部分：防雷地网的制作。地网是避雷针、避雷带、避雷器等设施有效发挥作用的保障。

第二部分：等电位处理、屏蔽，等电位处理也可称共地处理，即工作地、防雷地、保护地均进行等电位连接，消除各点之间的电位差。金属线管的屏蔽接地，其目的是将线管上已感应的电磁干扰在进入设备之前疏导入地。

第三部分：设备防雷，包括电源防雷和信号防雷二大类。

2、方案的选型

根据电源及网络系统的重要性及对防雷系统的要求，在对一些知名防雷产品进行分析后，公司决定采用国内最专业、可靠性最高、使用最广泛的防雷设备生产厂商——长沙雷科星（LKX ）防雷产品。

3、防雷产品介绍

LKX- 系列电源防雷器有如下特点：

适用范围广—可应用于不同电网制式

保护模式新—相线对中线，中线对地线的保护模式设计更安全—故障电流回路由相线与中线完成，不受地阻值高的影响通流量大—内置高能放电极、单模块可达40KA （8/20us）

2丄KX-系列信号类防雷器有如下特点：

多级保护，通流容量大（10--15KA）

传输速率高，插入损耗小

允通电压限制在损坏接口的电流水平之下

内置快速半导体保护器件，响应速度快

4、方案的具体内容

地网及引下线部分

经勘查并结合公司实际及参照《防雷技术标准规范》，防雷地网的阻值应不大于4 欧姆。我公司采用1.5米长的热镀锌接地棒，间距为3 米为宜。

垂直接地体按接地装置剖面布置图开坑，挖深lOOOmmm,宽400mm,桩基处开挖长、宽各800mm,然后垂直打入地下1400mm,使接地电极的顶部高出地面100mm,然后用水平接地体焊接连通。

水平接地体应钝角弯曲引上地面上300mm,然后与引下线焊接，弓I下线为

© 1mm的热镀锌圆钢。

接地体在焊接时,扁钢搭接长度为宽度2倍,并应焊接3个棱边,各焊接处的焊接面不小于100mm。

接地体的焊接点或无镀锌部分,均应做防腐处理,涂沥青油或防锈漆防腐。接地体安装完成后,逐层回填泥土,在接地体周围不得填入砖石、焦渣、垃圾之类的杂物，与此同时进行检测及设立警示牌，并保证接地体阻值不大于4Q<

2．引下线与接地线的安装,等电位处理

地网水平接地体在与测试点的连接采用© 10的热镀锌圆钢, 测试点放在防水的接地盒内, 汇接点用相应规格的铜铝连接端子联接, 一边联接© 10的热镀锌圆钢,一边与铜线相联。

引下线的制作：机房内均压环与测试点的接地引下线采用25 平方毫米多股铜线与地网测试点相连。

信号防雷器、电源防雷器、设备箱外壳与机房内均压环相联的接地地线按相关标准