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1、 监控系统防雷工程设计方案湖南普天科比特防雷技术有限公司地址：长沙市韶山北路460号兴威名座21层电话：0731-5514358 5513458 传真：0731-2820700网址：www.kbte. cn邮箱：kbte邮编：410007联系人：罗建军 二七年十月公 司 简 介 湖南普天科比特防雷技术有限公司是从事防雷产品研制、开发、生产及及服务于一体的高科技专业性防雷公司，为社会各界提供完善的防雷工程设计、产品安装、检测维护及技术咨询，其主要产品有KBT系列电源防雷器和信号防雷器，共40余个品种。产品主要性能符合国际电工委员会标准IEC1312-3，ITV-TSK.11，ITV-TSK K2
2、0要求和有关国家标准，行业标准要求。拥有一流的雷电检测中心，雷电试验场所，科学的管理方式、先进的检测手段、雄厚的技术力量、严格的工艺流程，使本公司产品具有如下特点：1.高可靠质量保证2.通流容量大3.响应时间快4.插入损耗少本公司防雷产品分电源类和信号类，电源类有串联式和并联式，信号类分为：计算机网络类、视频类、音频类、馈线类。广泛应用于：1.通信机、计算机电源电路和信号电路的冲击保护；2.楼宇、建筑物供电系统的防雷保护：3.高速公路、铁路、航空系统、金融证券系统的防雷保护；4.野外气象站、雷达站、各种数据采集系统的防雷保护；5.工业配电柜（板）的防雷和防操作过电压保护。“科比特”永远追求科学
3、的管理方式、以优良的性价比、独特和完善的售后服务来赢得市场！雷电防护原理1.电的危害自然界的雷击分为直击雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射（LEMP）两大类；1）、直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外设备，击中人畜造成人、畜伤亡。2）、雷电感应高电压和雷击电磁脉冲（LEMP），是由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，在放电通道周围产生的电磁感应、雷击电磁脉冲辐射以及雷云电场的静电感应，使建筑物上的金属部件，如管道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等感应出雷电高电压，沿这些线路通过室内的管道、
4、电缆、走线桥架进入各种电子、电气设备，从而放电并损坏这些设备。3）、因为直击雷和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是由于被保护系统的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合理，接地不规范，没有安装浪涌保护器SPD或者安装的浪涌保护器SPD不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率很高，损坏电子、电气设备。全国年因雷电造成的损失高达数十亿元，因此雷电灾害必须防治。2.雷电灾害防治的基本方法1）、直击雷和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲（LEMP）的侵害渠道不同，防护措施也就不一样。防直击雷主要采用避雷针、避雷带（网、线）等传统装置，只要设计规范、安装合理，这些设施是
5、能够对直击雷进行有效防御的。2）、但是无论多么完善的防直击雷装置，对雷电感应和雷击电磁脉冲的防护都无能为力；因为其破坏性是雷电感应和雷击电磁脉冲沿电子、电气设备的电源线、信号线、天馈线和其它金属管道进入所致。3）、在富兰克林发明避雷针时及以后的270多年间，电子设备并不多，雷击电磁脉冲的危害现象也不明显，人们自然想不到要对它进行防御，只要能防止直击雷就足够了。然而，当今社会电子设备大量应用，特别是电子计算机技术、通信技术的高速发展和日益普及，雷电感应高电压和雷击电磁脉冲的危害明显增加，仅靠避雷针防雷已远远不能满足电子、通信、微电子设备和航空设施防雷的实际需要。为了确保电子信息设备正常工作，近年
6、来雷电防护也由富兰克林式避雷针防雷发展到综合防雷工程的新阶段。4）、综合防雷工程是一个系统工程，它包括直击雷的防护措施、等电位连接措施、屏蔽措施、规范的综合布线、设计安装SPD和完善合理的接地系统六个组成部分。在一个完善的防雷系统工程中，特别是微电子设备的防雷工程中缺一不可。如果某一个环节考虑不周，即使进行了防雷方面的工作也起不到很好的防雷作用，还有可能引雷入室而造成电子设备失灵或永久性损坏。5）、雷电感应高电压以及雷击电磁脉冲的防护是在入侵通道上将雷电过电压、过电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是采用隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压与过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电
7、流和雷击电磁脉冲消除在设备外围从而达到保护各类设备的目的。6）、目前防雷器件主要由压敏电阻、气体放电管、空气间隙、高频二极管、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求组合成电源线、信号线、天馈线系列浪涌保护器（SPD）并安装在微电子设备的外连线路中，将雷电过电压、过电流泄放入地，从而真正起到保护设备的目的。只要设计合理、采取综合措施、安装合格浪涌保护器就能对雷电进行有效的防护。我们既要防止直击雷，依靠合格的避雷针、带、网、线系统；也要防止雷电感应高电压及雷击电磁脉冲，二者有机结合，相互补充，构成一个完整的现代综合防雷体系，才能
8、有效的防止雷击事故，减少雷击灾害，保护建筑物、设备和人身安全。现场勘察报告根据甲方的描述，得到了第一手资料，现将监控系统的供电系统、信号系统的具体情况进行汇总如下：监控系统设施基本情况常州市属于多雨地区，年雷暴日在50天以上，网点均无防感应雷措施。所以，容易遭受雷电危害。从实地勘测和分析整个供电系统、网络设备系统的情况来看，问题主要集中存在于供电系统、网络设备、室外摄像机系统等部位。对照IEC61312、IEC61024等国际电工委员会标准，主要存在以下几个方面的问题：（1）发生雷击时，直击雷的强大瞬变的雷电流会在周围空间产生强大的磁场，进入各网点的电力线网络线上将产生感应雷电流并沿线进入用电
9、设备。机房的电源线和网线均未采取屏蔽、等电位、防雷措施，电源线路和网络超五类双绞线线传输距离较长，极容易受周围环境电磁场干扰而产生很高的感生电动势（即雷电压），并沿线进入机房设备和网络终端设备，从而损坏设备的接入端口甚至核心部件。（2）机房供电直接由总配电输入至机房，总配电及机房电源部分没有安装防雷装置进行保护。由于供电线路传输距离通常很长，是雷电进入设备概率较高和主要通道，对系统造成的损失面最大。网络线路也受其雷电瞬变电磁场辐射，是网线感应雷电压的原因之一。因此，电源线路上没有分流限压措施，雷电过电压波容易直接入侵设备造成破坏。（3）室内没采取等电位连接措施，在遭受雷击或操作过电压时，设备内
10、部、设备与设备之间容易产生电势差，造成设备损坏、甚至伤及工作人员。综上所述，可以认定该监控系统存在严重的雷击隐患，另外常州市属于多雨地区，年平均雷暴日在50天以上，属高雷区，应有很好的防雷措施，加强和完善防雷措施已十分必要。设计方案一、概述众所周知，雷电具有极大的破坏性，其电压高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培。雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次：设备损坏，人员伤亡；设备或元器件寿命降低；传输或储存的信号、数据（模拟或数字）受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系统停顿。目前，世界上各种建筑、设施大多数仍在使用传统的避雷针防雷。用避雷针防止直接雷击实践证明是经济和有
11、效的。但是，随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用和联网，避雷针对这些电子设备的保护却显得无能为力。避雷针不能阻止感应雷击过电压、操作过电压以及雷电波入侵过电压，而这类过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。每年各种通讯控制系统、网络设备和其它电气设备因雷击而受破坏的事例屡见不鲜。并且，在所有的雷电灾害中以电源线路感应雷击电磁脉冲而损坏设备的情况占多数，事故的严重性和造成的损失最大。方案设计说明系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等
12、，泄放入大地。内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。通过在需要保护设备的前端安装合适的防雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。避雷带、引下线（建筑物钢筋）和接地等构成的外部防雷系统，主要是为了保护建筑物本体免受雷击引起的火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。 雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：直击雷；传导雷； 感应雷；开关过电压。直击雷：雷电直接击中建筑物，雷电的不到50
13、%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地，其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流，其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流，其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。这里的能量分配比例会随着建筑物内的布线状况和管线结构而变化。直击雷波形为10/350us传导雷（雷电波侵入）：在更大的范围内（几公里甚至几十公里），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雷电延建筑物内部设备形成地电位反击。传导雷地电位反
14、击雷击电磁脉冲辐射 感应雷（雷电波感应）：在周围1000公尺左右范围内（有资料为 500公尺或 1500公尺，距离应随着雷击大小和屏蔽措施而变化）。发生雷击时，LEMP 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、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。随着现代高科技的发展，精密仪器，通讯设备，数据网络的应用越来越广泛，因而感应雷造成的雷击事故也越来越多，除直接造成了巨大的经济损失外，因重要设备损坏使系统网络陷入瘫痪后造成间接的损失更是惊人。二、 方案设计原则（1）感应雷的防护前面已提到感应雷是因为直击雷放电而感应到附近的金属导体上的，其实感应雷可通过
15、两种不同的感应方式侵入导体，一是静电感应：在雷云中的电荷积聚时，附近的导体也会感应上相反的电荷，当雷击放电时，雷云中的电荷迅速释放，而导体中原来被雷云电场束缚住的静电也会沿导体流动寻找释放通道，就在电路中形成电脉冲。二是电磁感应：在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，在其附近的导体中产生很高的感生电动势。研究表明：静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。感应雷可以通过电力电缆、视频线、网络线和天馈线等侵入，由于电力电缆的距离长且对雷电波的传输损耗小，所以由电源侵入的感应雷造成的危害十分突出，按原邮电部的统计约占了雷击事故的80%。因此，对建筑物内的系统设备进行感应
16、雷防护时，电源是重点。感应雷还可以通过空间感应侵入通信站的内部线路，虽然经过建筑物和机壳的屏蔽衰减后其能量大为减小，但站内许多电信设备的抗过压能力也很弱，如果处理不当也可能造成设备故障。（2）接地汇集线的布置接地汇流排应设置在靠近防雷器的地方，以使防雷器的接地连接线最短，各楼层的分汇流排应直接与楼底的总汇流排相连，这样能保证实现单点接地方式，当楼层高于30米时，高于30米部分的分汇流排应与建筑物均压环相连，以防止侧击。近年来IEC的研究认为：接地汇流排的多重互连是有益的，但部标尚未采纳。 （3）等电位连接各种系统的防雷要求种类很多，但其防雷思想是一致的，就是努力实现等电位。绝对的等电位只是一个
17、理想，实际中只能尽量逼近，目前是综合采用分流、屏蔽、箝位、接地等方法来近似实现等电位。（见图1） （4）电源防雷器的选择和应用原则考虑到电源负荷电流容量较大，为了安全起见及使用和维护方便，数据通信电源系统的多级防雷，原则上均选用并联型电源防雷器。电源防雷器的保护模式有共模和差模两方式。共模保护指相线-地线（L-PE）、零线-地线（N-PE）间的保护；差模保护指相线-零线（L-N）、相线-相线（L-L）间的保护。对于低压侧第二、三、四级保护，除选择共模的保护方式外，还应尽量选择包括差模在内的保护。残压特性是电源防雷器的最重要特性，残压越低，保护效果就越好。但考虑到我国电网电压普遍不稳定、波动范围
18、大的实际情况，在尽量选择残压较低的电源防雷器的同时。还必须考虑防雷器有足够高的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低，则易造成防雷器自毁。电源系统低压侧有一、二、三级不同的保护级别，应根据保护级别的不同，选作合适标称放电电流（额定通流容量）和电压保护水平的电源防雷器，并保证防雷器有足够的耐雷电冲击能力。原则上，每一级的交流电源之间连接导线超过25m以上，都应做该级相应的保护。电源低压侧保护用的电源防雷器，应该选择有失效警告指示、并能提供遥测端口功能的电源防雷器，以方便监控、管理和日后维护。电源防雷器必须具有阻燃功能，在失效、或自毁时不能起火。电源防雷器必须具有失效分离装置，在失效时，能自动
19、与电源系统断开，而不影响通信电源系统的正常供电。电源防雷器的连接端子，必须至少能适应25mm的导线连接。安避防雷器时的引线应采用截面积不小于10mm的多股铜导线，并尽可能短（引线长度不宜超过1.0m）。当引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积；引线应紧凑并排或绑扎布放。电源防雷器的接地：尽可能就近与交流保护地汇流排、或总汇流排、地网直接可靠连接。接地干线应使用不小于25mm至35mm的多股铜导线。在本方案中，防雷器选择我公司生产的KBT-系列电源防雷箱（模块）和电源防雷插座。（5）电源防雷器的安装要求在安装电源防雷器时，要求防雷器的接地端与接地网之间的连接距离尽可能越近越好。如果防雷器接地
20、线拉得过长，将导致防雷器上的限制电压（被保护线与地之间的残压）过高，可能使防雷器难于起到应有的保护作用。因此，防雷器的正确安装以及接地系统的良好与否，将直接关系到防雷器防雷的效果和质量。防雷器安装的基本要求如下：电源防雷器的连接引线，必须有足够粗，并尽可能短；引线应采用截面积不小于10mm的多股铜导线；如果引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积；引线应紧凑并排或帮扎布放；电源防雷器的接地线应为不小于6mm至10mm多股铜导线，并尽可能就近与交流保护地汇流排、或总汇流排可靠连接。三、 防雷设计依据(1)建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2)电子计算机机房设计规范 GB50174-19
21、93(3) 电子设备雷击保护导则 GB7450-1987(4)低压配电设计规范 GB50054-1995(5)建筑物防雷 IEC1024-1(6)计算机信息系统防雷保安器 GA173-1998(7)计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范 GA267-2000(8)微波站防雷与接地设计规范 YD 201193(9)SPD电源防雷器 IEC1643四、 防雷方案具体内容1直击雷防护本方案中不考虑直击雷的防护。2地网的制作a)接地：地网是为防雷提供雷电流的最终去处，地网的好坏直接影响到防雷的效果，根据甲方要求各网点的接地电阻小于1.5，网点为钢筋混凝土结构，则建筑物的钢筋混凝土基础是一个很好的自然接
22、地体自然接地体接地，增加人工接地体应与之进行等电位连接。对于不能达到要求的,采取增加独立人工地网。b)地网制作方法：制作的地网距建筑物出入口或人行道小于3m时，应将水平接地体局部深埋不小于1m以上。地网上端深度为80厘米，垂直接地体采用5502000热镀锌角钢和我公司研制、生产的KBT-DF非金属接地模块，水平接地体采用440热镀锌扁钢，垂直接地体与水平接地体的连接采用双面焊接，水平接地体与水平接地体的搭接采用双面焊接，焊接面积不小于10mm2，焊接处刷红丹等做防腐处理。接地线用440的热镀锌扁钢，汇接点用规格的扁铜，扁铜与扁钢连接处采用气焊，在扁铜上预留8连接孔两个，配备相应规格的不锈钢螺丝
23、或铜螺丝。如果地网的工频接地电阻达不到要求，应根据实际需要增加地网，但增加的地网必须与建筑地网、直击雷防护地网相连。在土壤条件差的地方使用适量的KBT-DF非金属接地模块及KBT-JZ长效防腐降阻剂可以节约成本，增加防雷效果。3防雷器安装机房电源具体措施是：电源第一级防护:在办公楼总配电柜进线端，并联安装一台三相电源防雷箱KBT-380AJ/100，以保证供电线路的安全运作。（共一台）电源第二级防护：在机房UPS电源进线端，安装单相串联电源防雷箱KBT-P7000 (KBT-P7000的对应负载功率分别为7000W)，以防止线路上的雷电流入侵，保证UPS电源的安全运作。单相串联电源防雷箱KBT
24、-P7000具有两级雷电防护装置，可同时对后端设备的电源进行第二级和第三级防雷保护。（共一台）电源末级防护：在机房服务器或重要电脑等终端设备前使用电源防雷插座KBT-220E对设备进行雷电防护。（共4个）等电位连接及接地雷电对用电设备的破坏最终归结在线与线之间、同一设备的不同部分之间，以及具有联结关系的不同设备之间所形成的巨大电压差。在室内设备上所有需要进行的接地，都必须先接到等电位紫铜排上或接到接地汇流排上，等电位紫铜排和接地汇流排通过接地线再连接到地网上。摄像机前端的防护前端摄像机通过线缆传输至光端机,当线缆感应到雷电流时,摄像机和光端机都可能被损坏,造成损失.故前端摄像机的防护也至关重要
25、.每个摄像机的具体防护措施:至监控机房视频线KBT-V/3多功能电涌保护器控制线带云台摄像机电源线 在每个带云台控制的摄像机前端,分别安装一套KBT-V/3多功能三合一防雷器.(视频线,控制线,电源线)，并做好接地.(共12套) 在每个不带云台控制的摄像机信号前端,分别安装一套KBT-V/2多功能三合一防雷器.(视频线,电源线)，并做好接地.(共9套)机房视频信号回路的具体保护措施： 在机房21条视频回路信号线上加装视频信息防雷器KBT-V40A，以对视频传输信号进行雷电防护。(共21个)考虑到安装地点局限性和安装成本可采取用一台16门集中式视频信号防雷器KBT-V40A/16另加5个KBT-
26、V40A来进行安装。电源防雷器的安装可参看下图: 防雷设备技术参数1并联式电源防雷箱用途：主要用于邮电、气象、交通、计算机网络、铁路、电力、住宅等领域电源的第一、二级防雷、防浪涌保护。380A、B适用于三相四线制低压电源系统。220A适用于单相二线制低压电源系统。结构：由空开，KBT型防雷器，工作状态指示器所组成。安装方式：壁挂式安装。特点：1）过热过流保护，避免火灾发生；2）有工作状态指示，便于了解每相防雷器的工作状态；3）安装方便，直接并联于电源进线中；2串联式电源防雷箱 用途：具有两级防雷功能，用于电源防护系统第二级和第三级防护。特点：1.残压更低，电压、电流梯度（dv/dt，di/dt
27、)更低； 2.有工作、故障显示；3.响应时间20nS;4.动作电压510V10%；5.输出残压700V。安装：一般串联于UPS、稳压电源等重要设备前。功率：从500W到30000W。注意事项：要与所用设备负载功率相匹配。3.电源防雷插座结构：多功能插座，带工作状态指示。特点：1）防雷器失效保护，避免火灾发生；2）有工作状态指示，便于了解防雷器的工作状态。3）安装方便，用电设备直接插在防雷插座上。安装注意事项：1.请认准接口及连接方式；2.认准防雷器输入/输出，输入接外线、输出接设备；3.接地线应力求短、粗、直，以减少分布电感对雷电泄放的影响；4:三合一防雷器 监控多媒体防雷器是根据监控系统的特
28、点量身打造的专用防雷器，它集电源线路过压保护、视频线路过压保护和控制线路过压保护于一体，各部分均采用高集成度的多级串联式结构设计，具有多级防护功能，适用于通信、公共场所、各种楼宇、各种安防场地等室内、室外控制系统的防雷保护。监控系统综合防雷预算表用户名单湖南省水利厅通信机房 长沙市电子政府网络系统株洲市煤气公司 株洲市工商行政管理局京珠高速公路湖南段 武汉洲际通信电源集团有限公司广州铁路局电务工厂 杭州施威特克信号电源设备厂山西侯马通信电源厂 福建南平通信电源厂湖南扶贫工程指定产品 中国磁记录系统工程公司上海电务段 长沙电务段贵州省气象局 福建省气象局湖南省怀化市气象局 浙江省金华市气象局浙江
29、省温州市气象局 湖北省微波局云南省气象局技术装备中心 广州普天通信设备有限公司广西兴安县邮电局 广西临桂县邮电局广西来宾市邮电局 广州白云机场株洲深圳日化塑料有限公司 湖南省株洲广播电视局湖南省株洲交警临控中心 湖南省株洲国税系统湖南省湘潭国税系统 株洲市水厂株洲地税局 株洲电力机车厂江西省萍乡市一中 华南理工大学计算机研究所武汉移动通信设备公司 广西省桂林市通信设备公司上海振裕电气有限公司 广西省桂林市中志电子有限公司江西省萍乡广播电视网络中心 广西桂林地区邮电局农话系统湖南省郴州广播电视局 广州信凌电子有限公司江西省微波通信局 安徽省气象局防雷中心桂林市广播电视局 广西柳州市广播电视局广西
30、阳朔县气象局 广西阳朔县广播电视局广西全州区农话系统 中国亿阳集团北京亿阳服务与承诺1、本公司保证所提供的产品符合国家有关防雷产品的法规和标准。2本公司产品实行一年内免费更换，五年内免费维修，终身维护。3用户购买我公司的产品，保修期的起始日期为用户收到产品之日；我公司承包的防雷工程中所使用的产品，保修期的起始日期为产品安装之日。4保修期内对符合保修条件的产品，不收取备件费和工时费；对不符合保修条件的产品，收取备件费，免收工时费。5凡本公司施工的防雷工程，保证防雷系统及被保护系统的安全有效运行，如防雷系统出现故障，自接到通知之时起，省外48小时派员赶到现场处理，省内24小时派员赶到现场处理，市内4小时派员赶到现场处理。6公司及各地经销商对各用户实行免费提供防雷技术人员培训，免费提供防雷技术咨询。7本公司产品均由中国太平洋保险公司质量承保。8本服务与承诺解释权归湖南普天科比特防雷技术有限公司。湖南普天科比特防雷技术有限公司2007年10月9日地网施工图
