小区机房雷电防护工程方案

小区机房雷电防护设计方案

一、概述

随着现代电子技术的不断发展，各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用，计算机网络系统也广泛应用于政府机关、矿山、学校、交通、公安、银行、证券、邮电等企事业单位中，由于这些网络系统的电子设备内部结构的高度集成化，耐过电压、耐过电流的水平极低，避雷针对这些电子设备的保护也无能为力，因而极易遭受雷电流的冲击而损坏，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信息无法传递；重者使网络主机损坏，致使网络瘫痪，工作无法进行。因此，为了使机房网络系统正常运作，防止因雷击而惨重损失，有必要对机房网络系统进行综合雷电浪涌防护措施，除了要安装良好的避雷针、避雷带，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护工作，并具备可靠的接地装置。

二、雷电入侵机房网络系统途径分析

雷电闪击时，雷电能量通过各种耦合机制（电流耦合、电感耦合、电容耦合）、电磁脉冲辐射及地电位反击等方式沿供电线路、通信线路、网络线路和金属管线窜入室内。

1、雷电直接击中物理线路

A. 落雷点为电源高电压侧，雷电沿供电线路侵入到机房网络系统供

电部分，产生过电流与过电压造成网络供电系统的UPS电源损坏、断电、致使整个系统瘫痪。

B. 雷电直击网络无线通信的天线、沿天馈线进入机房网络系统，造

成通信接口、接收系统、室内单元、路由器等网络主要通信设备损坏。

C. 雷击网络通信有线线路（如光缆、DDN、帧中继、X25专线、电话

线），产生强大的机械力，猛烈的冲击波，炽热的高温使通信线路损坏；过电压过电流沿通信有线线路侵入到网络系统内，造成路由

器、交换机及前端设备的损坏。

2、感应过电压

A. 回路感应过电压

由于网络系统在建筑物内大量布设各种导体线路（如电源线、数据通信线、天馈线），这些线路、网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相连接的电子设备。

B. 回路感应过电压

网络通信线路上感应过电压分静电感应与电磁感应：

静电感应主要是指架空线路位于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当雷云主放电开始，雷云中电荷迅速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷迅速释放，形成暂态过电压波。这种波以接近光速向架空线两侧传播，侵入线路两端连接的网络设备将其损坏。

当雷电直接击在避雷针避雷带上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近产生一个很强的瞬变磁场。这强大的磁场将直接在电源线或网络通信线路上感应出过电压，侵入到网络系统中，损坏网络设备。高强度（30KA雷电流）雷电放电可以对距离雷击点1km范围内网络系统产生影响，甚至造成系统设备损坏。据统计，这种感应雷击事故占雷击事故的70%。

C. 耦合与转移过电压

雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦舍或转移到网络设备上，造成设备的损坏。

3、雷击地电位抬高入侵

建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，

如果引下线与周围网络设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不共地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致网络设备严重损坏，甚至威胁人身安全。

三、雷电防护方案设计

（一）雷电防护设计依据

1、IEC61024《建筑物防雷》

2、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

3、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

4、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

5、GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

（二）雷电防护设计方案

该小区分为弱电机房（广播对讲监控）、广电机房及电信机房三部分，根据甲方要求，感应雷防护只做电源部分，在防雷接地方面，弱电机房独立做接地地网，广电机房和电信机房共用一个接地地网。

1、电源一级防护：

设计说明

依据《建筑物防雷设计规范》第六章：防雷击电磁脉冲 第三节 屏蔽、接地和等电位连接的要求：第 6.3.4条及第四节 对电涌保护器和其他的要求：第6.4.7条规定，在LPZOA或LPZ0B区与LPZ1区交界处，从室外引来的线路上安装SPD当线路有屏蔽时，每个SPD的雷电流按雷电流的幅值的30%考虑.本建筑物为三类防雷建筑物，首次雷电流幅值为

100KA，电源线路为铠装埋地，TN-S配电模式，因此 首次直击雷在低压配电线路上每线的分配电流为：在建筑物已安装合格的防直击雷措施后，有 50%的雷电流通过引下线流入接地装置，因此每线分配电流为：100KA*50%*30%/4=3.75KA，按 《建筑物防雷设计规范》第六章：第四节：第 6.4.7条要求每线标称放电电流不宜小于15KA。同时，依据《建筑物防雷设计规范》第六章：第四节 第6.4.4条及IEC61312 《雷电电

磁脉冲的防护》第三部分：浪涌保护器的要求，浪涌保护器可以将数万伏的感应雷击过电压限制到 4KV以下。

2、电源二级防护：

设计说明

根据《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GB 50054-95《低压配电设计规范》第四章的有关规定，依据雷电分流理论，需使用8/20μs波形，通流容量20KA，能将4KV的线路残余感应雷击过电压限制到2.5KV以下。对于特殊区域需要做重点防护的配电电源需使用通流容量40KA的电涌保护器进行加强保护。《建筑物防雷设计规范》第六章对于配电盘、断路器、固定安装的电机等第III类耐冲击过压，其耐压为4KV。对于电梯、机房、空调等属于需要重要保护的区域，浪涌保护器应选择通流容量为40KA。安装于配电箱内。为防止浪涌保护器遭受雷击后损坏后，电源对地短路，需要在浪涌保护器前安装空气开关作为短路保护装置。

按照第三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 /20μs波形50KA，则对于TN系统，每线可分配8/20μs波形雷电流12.5KA，考虑到保护的裕度，作为配电系统电源第二级防雷，需使用8/20μs波形、通流容量20KA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2.5KV以下。

（三）雷电防护实施方案

1、弱电机房（广播对讲监控机房）

（1）供电系统防雷设计

按照防雷规范，低压供电系统（380V、220V）应安装三级电源防雷器,安装方法见电源系统防雷示意图。

①在总开关处安装（B+C）组合式三相交流电源电涌保护器，型号为REP-XELBC15，模块，数量1套，作为第一级、第二级雷电防护。产品特点：“LTR”能量控制技术，将第一级和第二级组合安装，免装退耦