西安市城市给水计算机辅助调度系统防雷解决方案

罗湖区区委综 合 防 雷 方 案科通通信技术（深圳）有限公司2004年9月目 录一、概况分析2二、防雷措施2三、设计依据4四、防雷方案41、防雷设备安装方案52、地网工程方案7五、接地系统81、独立接地系统82、共用接地系统8六、专用防雷器的选型原则91、电源防雷器的选型92、信号防雷器的选型10七、说明11八、售后服务承诺11罗湖区区委综合防雷方案一、概况分析当今人类社会的发展已进入了高度信息化的发展阶段，但是仍然遭受到能源、环境和安全这三大因素的困扰，特别是环境和安全。中国的古训深切的告知我们"福莫大于平安"，安全是维持人们正常生活、工作的基本条件，造成不安全的因素很多，但不外乎天灾和人祸两大类。从古至今我们人类始终以积极探索的精神与自然灾害进行着顽强的抵抗，尤其是对雷电的防护。基于近些年来伴随着高新技术的发展，尤其是电子技术的的飞速发展，各种先进的测量、控制、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，特别是计算机技术与通讯技术的发展相互结合，电子器件的集成化和超大规模集成化及新型网络通信技术的发展都为信息时代的发展超到了极大的推动和促进作用。    另一方面，这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命弱点，一量遭受雷击、浪涌过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏，重则造成其它相关系统的中断瘫痪，造成不可估量的直接与间接的巨大经济损失和影响，对于金融、证券、医疗、保险、航空、航天、国防等国家重要关键部门尤其是这样，而且雷击侵害的程度已经越来越严重，发生的频率也越来越重要。为此，我们认为对雷电及雷电电磁脉冲（LEMP）的防护，不但是必要的，而且是必须实施的。二、防雷措施概括的说，当今建筑物整体的防雷手段，主要采用分流、屏蔽、等电位连接、过电压保护和接地五种方法。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、屏蔽进出建筑物计算机房所有的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线和穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个法拉第笼，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、设备外壳以及所有进出大楼的金属管道等金属构件进行电气连接，以均衡电位。D、过电压保护在电子设备的电源线、信号线以及天馈线上安装相应的过电压保护器，利用其非线性效应，将线路上过高的脉冲电压滤除，保护设备不被过电压破坏。主要的保护器件为氧化锌压敏电阻、二极或三极放电管、快速箝位二极管等，根据需要进行组合，形成完整的防雷保护器。E、接地一个良好的接地系统是保护人身、设备安全、系统稳定工作的重要保证，也是防雷系统的重要基础。特别是在强雷区，一个合理的接地系统能更快地泄放雷电流，降低残压，防止地电位反击事故，有效地降低雷害威胁。需要强调的是，采用任何防雷方法，都必须具有一个良好的接地系统，使雷电浪涌电流顺利地流入大地。否则，安装何种类型的防雷器件，都不能收到预期的效果。具体到罗湖区区委的实际情况，通过我司技术人员实地勘察，发现以下几个问题：1 整个监控系统没有地线；2 所有进出监控机房的电源线和信号线(包括视频信号线和云台控制信号线)都只通过一个PVC管走线，给信号造成很大的干扰；3 所有电源系统和信号系统均未装防雷设备。针对以上问题提出几点解决措施：1 应在条件允许的地带做地网；2 电源线、信号线应分别穿屏蔽铁管分离布线，屏蔽铁管多点可靠接地；3 电源系统、信号系统均应安装专用防雷设备。三、设计依据GB50057-94 建筑物防雷设计规范GB50174-93 计算机房防雷设计规范GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范GB7450-87 电子设备雷击保护导则GB64-83 工业与民用电力装置的过电压保护设计规范DL/T621-97 交流电气装置的接地GA173-2002 计算机信息系统防雷保安器GA267-2000 计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范IEC61312 雷电电磁脉冲的防护VDE0675 过电压保护器四、防雷方案依据规范并考虑到罗湖区区委的具体情况将整体的雷电防护分为电源系统防雷、信号系统防雷、地网系统；其中专用防雷器的选型在第六部分专用防雷器的选型原则具体说明。鉴于罗湖区区委只要求室外摄像头做雷电防护，没有要求对监控机房以及室内摄像头做雷电防护，其摄像头位置及地网方案如区委平面示意图；按照有关规范规则，从得到最佳防雷效果的角度出发，我方建议区委考虑对包括监控机房和室内摄像头在内的信号、电源系统做全面的雷电防护，让设备的运行有更加安全的保障。如区委平面示意图所示，其中1号、2号、3号机位分别安装了双个带控制云台的摄像头；3号、4号机位分别安装了单个带控制云台的摄像头；5号、6号机位分别安装了单个固定的摄像头。1、防雷设备安装方案A、1号、2号、3号机位摄像头的雷电防护对于1号、2号、3号机位的摄像头雷电防护考虑安装双路保护的一体化防水型防雷箱，其中包含两路电源防雷器（两套PA20-B/2）、两路视频信号防雷器（两只S05BMF）、两路控制信号防雷器（S24YFF4）、双位雷电计数器；防雷箱应可靠的接地；防雷箱配置示意图：电源A电源B摄像头B控制信号A控制信号B视频信号APE地视频信号B摄像头APA20-B/2PA20-B/2S24YFF4S05BMF雷电计数器S05BMFB、4号、5号机位摄像头的雷电防护对于4号、5号机位的摄像头雷电防护考虑安装单路保护的一体化防水型防雷箱，其中包含一路电源防雷器（PA20-B/2）、一路视频信号防雷器（S05BMF）、一路控制信号防雷器（S24YFF2）、双位雷电计数器；防雷箱应可靠的接地；防雷箱配置示意图：PE地PA20-B/2电源控制信号摄像头S24YFF2视频信号S05BMF雷电计数器C、6号、7号机位摄像头的雷电防护对于6号、7号机位的摄像头雷电防护考虑安装单路保护的一体化防水型防雷箱，其中包含一路电源防雷器（PA20-B/2）、一路视频信号防雷器（S05BMF）、双位雷电计数器；防雷箱应可靠的接地；防雷箱配置示意图：视频信号电源PE地PA20-B/2摄像头雷电计数器S05BMF防雷设备一览表：序号设备名称数量单价备注1双路一体化防雷箱3配备2套PA20-B/2、2只S05BMF、1只S24YFF4、一只双位计数器2单路一体化防雷箱A2配备1套PA20-B/2、1只S05BMF、1只S24YFF2、一只双位计数器3单路一体化防雷箱B2配备1套PA20-B/2、1只S05BM、一只双位计数器有关电源线、信号线布线的要求：所有室外摄像头的电源线和信号线都应分离走线，避免电源对信号产生电磁干扰；且都应套铁管埋地走线，其埋地的长度应不小于15米，铁管两端就近可靠接地。区委平面示意图：215346主楼北大门7 双个带控制云台的摄像头单个带控制云台的摄像头单个固定的摄像头适合做地网区域2、地网工程方案在区委平面示意图所示区域做地网，接地电阻4欧姆；在合适的地方将地网和主楼的主体结钢筋连接，其连接点不少于两处；各个防雷箱就近接到地网，其中4号、6号机位的防雷箱接地接到主楼主体钢筋上。有关接地系统的详细说明见第五部分接地系统五、接地系统一个良好的接地系统是保护人身、设备安全、系统稳定工作的重要保证，也是防雷系统的重要基础。特别是在强雷区，一个合理的接地系统能更快地泄放雷电流，降低残压，防止地电位反击事故，有效地降低雷害威胁。在电子计算机房防雷设计规范（GB 5O174-93）中，第6.4.3条明确提出：交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值确定；若防雷接地单独设置接地装置时，其余三种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻不应大于其中最小值，并应按现行国标建筑防雷设计规范要求采取防止反击措施。至于如何接地，采用何种接地方式较好、较正确，人们的看法不一，国内有关规程也不够明确和统一，但普遍认为系统接地是必要的。接地系统基本分为两种形式，一是独立接地系统，二是共用接地系统。1、独立接地系统过去往往将防雷、安全、工作三类接地系统相互独立，为了防止雷击时反击到其它接地系统，还规定了它们相互之间应保持的安全距离。采用独立接地方式的目的，是为了保证相互不干扰，当出现雷电流时，仅经过防雷接地点流入大地，使之与其它部分隔离起来。在不受环境条件限制的情况下，采用独立接地系统也是可取的方案，因为这可避免地线之间的相互干扰。2、共用接地系统实际中，要把防雷、安全、工作三类接地系统分开是很困难的，不同接地系统之间保持安全距离也很难满足，接地线之间还会存在电位差，易引起放电，着火和人身危害。考虑到独立接地系统存在的实际困难，目前已趋向于采用防雷、安全、工作三种接地系统连接在一起的接地方式，称为联合接地系统。这个系统更容易均衡建筑物内各部分的电位，降低接触电压和跨步电压，排除在不同金属部件之间发生闪络及火花放电的可能，接地电阻更小。采用联合接地系统之后出现的新问题，是在设备绝缘上出现地线反击电压。地线反击是由于雷电流流过，使正常情况下处于低电位的接地导体电位升高，经地线反击到电子设备，使设备出现过电压。地线反击也属于传导性干扰，对微电子设备也会造成很大的危害，但这一点往往被人们忽视，而这也是造成设备损坏的重要因素。地线反击和接地系统有着密切关系，接地冲击接地电阻越小，反击电压越低，给设备造成的危害也就越小。由于雷电流流过，接地系统的电位升高，使所有与它连接的设备外壳带上了高压。而微电子设备又是经过电源线和信号线引至远端的零电位点，于是升高的外壳电位便在设备的平衡电路纵向绝缘上出现高压，并可能导致绝缘被击穿。为此大楼进线应采用金属护套电缆或电力电缆，加强绝缘，隔离或分流限幅等方法，均可收到防护的效果。加强绝缘，就是提高界面处直接承受冲击电压的介质绝缘水平，使其不被过电压击穿；隔离，就是在线路上加隔离变压器，保持设备内外线没有电气上的连接；分流限幅，其实质就是当地电位升高之后，启动线路上的防雷器件，把冲击电流引到线路上，因为地电位的提高，实际上相当于从线路进入极性相反的冲击波，线路上的防雷器件在这种情况下也起作用。因此，不论采取何种接地方式，系统和外界的连线总是应该安装防雷器件。采用联合接地系统之后，因为是公共接地系统，有可能因设计或施工不合理，在设备之间产生干扰，应该引起注意，并采取相应措施予以消除。六、专用防雷器的选型原则1、电源防雷器的选型A、最大持续工作电压的选择防雷器最大持续工作电压值，是关系到防雷器运行稳定性的关键参数。在选择防雷器的最大持续工作电压时，除了符合相关标准要求外，还应考虑到电网可能出现的正常波动以及可能出现的最高持续故障电压。B、残压的选择单纯考虑防雷器残压越低越好，并不全面，并且容易引起误导。对于压敏电阻防雷器，残压越低，通常意味其最大持续工作电压。因此过分强调残压，是需要付出降低最大持续工作电压的代价，换来的后果，可能是在市电不稳定地区，防雷器因长时间承受持续过电压而损坏。C、报警功能的选择为了监察防雷器的运行状况，当防雷器出现损坏时，用户应该即时知道并及时更换损坏的防雷模块。为了在不同的应用环境下，都可以实现即时监察，需要选择分别带有声光报警装置或遥信报警装置的防雷器。D、防雷器失效的保护电路后备保护空气开关基于电气安全原因，任何并联安装在市电电源相线之间或相对地之间的电气元件，为防止故障短路，必须在该电气元件之前安装短路保护器件，例如空气开关或保险丝。2、信号防雷器的选型A、电压等级的选择信号防雷器的最高工作电压的选择，应依据通信线数据传输的工作电压来确定。它是选择信号防雷器的一个重要参数，但是在实际应用中对不同通信线的选择没有一个公用的标准。防雷器的最高工作电压必须大于通信线的工作电压的1.2倍。B、速率匹配的选择不同通信系统的数据传输速率有所不同，信号防雷器安装在信号线上，其支持的传输速率应不小于通信系统本身的传输速率，否则将导致通信中断或误码率的增加，影响通信系统的正常工作。对于安装了信号防雷器的通信系统，如果出现通信中断或误码率的增加情况，其原因较为复杂，可能不是防雷器的原因，用户可以从以下几点着手检查：通信线的长度是否太长，如果太长，可考虑缩短；断点数量；连接质量；通信接头是否紧固。C、插入损耗信号防雷器安装在信号线上，因其附加电容的影响，在高频的情况下，会有一定的插入损耗。在选择信号防雷器时，其插入损耗应小于有关标准规定的数值。D、接口类型的选择信号防雷器是以串联方式安装在线路上。为了匹配阻抗及保持最小的接触电阻，应该选择与通信线上同类型的接口，对于RJ、SD类型接口要注意线线对配合，对于同轴电缆接口要注意公母配合。七、说明1、 防雷设计应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上，详细研究防雷装置的形式及其布置。2、 在具体工程中，防雷设备安装位置及设备选型均应由设计人员根据实际情况选定。3、 应采用技术和质量均符合国家标准的防雷设备、器件、器材，避免使用非标准防雷产品和器件。八、售后服务承诺为了更好地满足客户的需求，科通通信技术（深圳）有限公司作出以下承诺：1、公司提供的防雷产品质保期为两年。在质保期内产品发生非人为损坏，本公司在接到损坏通知后，立即重新发货或派人到现场更换。超出质保期的产品本公司提供终身维护服务。2、公司在接到用户通知后，随时进行答复，并根据情况及时奔赴故障现场。3、提供的防雷产品均由保险公司承担其产品责任险，对使用时发生的人身及财产损害进行赔偿，有效期直到该产品停止使用为止。4、公司有关部门将与用户保持密切联系，及时了解防雷产品使用情况,倾听贵公司对售后服务工作的意见，不断提高服务质量。科通通信技术（深圳）有限公司2004年9月12 / 13文档可自由编辑打印