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【摘要】通信機房防雷施工/基站避雷工程/通信局供電系統(tǒng)接地/通信設備等電位接地/機房地網(wǎng)接地
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通訊系統(tǒng)防雷工程設計、施工介紹
現(xiàn)在通信機房內(nèi)外部通信設備的電子化、集成化、智能化，特別是數(shù)字通信技術的發(fā)展，使得這些通信設備對雷電特別敏感，因雷電沖擊而損壞設備的事件時有發(fā)生，并造成了非常巨大的損失，通信機房雷電防護的問題顯得日益突出。因此，通信機房防雷接地顯得尤其重要。
首先我們來說一下設計原則，通信線路和通信機械接地，是為防雷、防強電、防電磁感應，防電腐蝕，防通信干擾，以及作為通信正常工作和保護人身安全而設。
通信機械室的各種接地系統(tǒng)(包括聯(lián)合接地，保護接地、防雷接地，以及各種自然接地體等)有兩種設置方式(即分設方式與合設方式)，但每處只允許一種設置方式。
引入電源室的交流電源線，在室外應裝置相應的低壓避雷器及防護橫向電壓的設備接地體(包括防雷、交流零線的重復接地，保護接地、聯(lián)合接地、電纜金屬外護套，以及各種自然接地體等)，地下引接線及地上裸導體的連接等，應采取以下減少電化學腐蝕的措施：①接地體(包括地下的引接線)應采用鍍鋅鋼材、鑄鋼材、銅材或石墨電極;②減少聯(lián)合接地系統(tǒng)的直流工作電流;③保護接地系統(tǒng)應沒有直流或交流電流;④引入電纜應采用有絕緣外護套的電纜或?qū)㈦娎|金屬外護套與室內(nèi)接地系統(tǒng)加絕緣措施;⑤兩種不同的金屬線(或金屬排)連接時，應盡量采用熔接，保證無假焊、虛焊，當采用緊固件連接時，其連接處應鍍錫。
接地體的引線不允許采用鋼管保護，應采取絕緣措施。
采用分設接地方式時應作到：①各種地下接地體、地下裸引線之間的距離應>20m，接地裝置埋設地點應設地線樁。②在電源室內(nèi)應分別裝設保護接地排和聯(lián)合接地排。③接地系統(tǒng)的室外引接導線與房屋避雷泄流線的空間距離：當房屋高度在30m及以下時，一般應>2m。
聯(lián)合接地系統(tǒng)應按機械室分類接入聯(lián)合接地排，連接處所如下：①各種直流電源母線需接地的一極;②引入架，試驗架，引入試驗架，測量臺、試驗臺的測試用地，以及測試儀表的接地; ③各機械室不接入交流電源的金屬機架(電源室的直流配電屏機架不應接地);④電報機械和自動電話中繼器的工作接地;⑤引入電纜的絕緣金屬護套，配線電纜的金屬屏蔽層;⑥各通信機械室的保安避雷器(包括放電間隙，避雷器等);⑦容易產(chǎn)生噪聲干擾的盤架單獨接地。
保護接地系統(tǒng)按設備分別接入保護接地排，連接處所如下：①交流配電盤、整流器、其他交流電源設備以及接入交流電源的機架、機殼;②交流電源線的金屬外皮;③交流三相四線制配電系統(tǒng)的中性線重復接地。不準用交流三相四線制的中性線代替保護接地。
采用合設接地系統(tǒng)時應作到下列要求：①聯(lián)合接地體、保護接地體、房屋防雷接地體、地下電纜金屬外護套、混凝土電極以及金屬水管等應接成一個接地系統(tǒng)，并采取熔焊和防腐蝕措施;②所有通信線路均應采用地下電纜引入方式，并應裝設避雷設備;③不得利用室內(nèi)通信設備的金屬部分構成雷電流的泄流通路。
通信站內(nèi)設備至回流排的連接導線。
銅芯不應<35mm2(總配線架至接地排);銅芯不應<16mm2(要求接地電阻<10歐時通信設備用);銅芯不應<10mm2(要求接地電阻≥10Ω的通信設備用);鋁芯不應<25mm2(工頻交流設備用)
接下來我們談一下通信機房防雷施工方法
雷電進入通信機房有三種方式：第一種是直擊雷直接擊中金屬導線，讓高壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播而引入室內(nèi);第二種是來自感應雷的高電壓脈沖，即由于雷雨云對大地放電;第三種是雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應和電磁感應，這種反擊會沿著電力系統(tǒng)的零線，保護接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內(nèi)
大樓通過建筑物主鋼筋，上端與接閃器，下端與地網(wǎng)連接，中間與各層均壓網(wǎng)或環(huán)形均壓帶連接，對進入建筑物的各種金屬管線實施均壓等電位連接，具有特殊要求的各種不同地線進行等電位處理
對通信網(wǎng)絡系統(tǒng)在建筑物樓內(nèi)的布線和接地方式要求：通信電纜以及地線的布放應盡量集中在建筑物的中部。通信電纜線槽以及地線線槽的布放應盡量避免緊靠建筑物立柱或橫梁，并與之保持較長的距離，通信電纜線槽以及地線線槽的設計應盡可能位于距離建筑物立柱或橫梁較遠的位置
根據(jù)雷電保護區(qū)的劃分要求，建筑物大樓外部是直接雷擊區(qū)域;建筑物內(nèi)部及計算機房所處的位置為非暴露區(qū)，越往內(nèi)部，危險程度越低。雷電過電壓對內(nèi)部電子設備的損害主要是沿線路引入。保護區(qū)的界面由外部的防雷系統(tǒng)、建筑物的鋼筋混凝土及金屬外殼等構成的屏蔽層形成。電氣通道以及金屬管等金屬構件，穿過各級雷電保護區(qū)時必須在每一穿過點做等電位連接
進入建筑物大樓的電源線和通訊線應在LPZ0與LPZ1、 LPZ1與LPZ2區(qū)交界處、以及終端設備的前端，根據(jù)IEC1312——雷電電磁脈沖防護標準，安裝上電源類SPD，以及通訊網(wǎng)絡類SPD(瞬態(tài)過電壓保護器)。SPD是用以防護電子設備因受雷電閃擊及其他干擾造成傳導電涌過電壓危害的有效手段
接下來分享一下 通信機房接地裝置施工方
通信機房接地電阻標準，共用一組接地裝置，接地電阻值應≤1Ω
安全保護接地、直流工作接地、防雷接地分設時，接地電阻值應符合以下規(guī)定：①安全保護接地，接地電阻不應>10Ω;②直流工作接地，接地電阻不應>4Ω;③防雷接地，接地電阻不應>10Ω
采用角鋼50×50×5mm，長1.5m～2.5m;角鋼與角鋼的連接用扁鋼，間隔≥4～5m，角鋼≥40×4mm;引線采用50mm2多股銅芯絕緣線或按設計規(guī)定;引線與扁鋼連接采用焊接，焊接點需進行防腐處理;接地體離通信機房的距離為15m～50m;接地體埋深1m;在腐蝕地帶接地極需有防腐措施
通信機房應按均壓、等電位的原理，將工作地、保護地和防雷地組成一個聯(lián)合接地網(wǎng)。站內(nèi)各類接地線應從接地匯集線或接地網(wǎng)上分別引入
通信機房地網(wǎng)由機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)等組成，地網(wǎng)的組成如下圖所示?；镜鼐W(wǎng)應充分利用機房建筑物的基礎(含地樁)、鐵塔基礎內(nèi)的主鋼筋和地下其他金屬設施作為接地體的一部分。當鐵塔設在機房房頂，電力變壓器設在機房樓內(nèi)時，其地網(wǎng)可合用機房地網(wǎng)。
機房地網(wǎng)組成：機房地網(wǎng)應沿機房建筑物滴水點外設環(huán)形接地裝置，同時還應利用機房建筑物基礎橫豎梁內(nèi)2根以上主鋼筋共同組成機房地網(wǎng)。當機房建筑物基礎有地樁時，應將地樁內(nèi)2根以上主鋼筋與機房地網(wǎng)焊接連通。
當機房設有防靜電地板時，應在地板下圍繞機房敷設閉合的環(huán)形接地線，作為地板金屬支架的接地引線排，其材料為銅導線，截面積應≥50mm2，并從接地匯集線上引出不少于2根截面積為50mm2的銅質(zhì)接地線與引線排連通。
鐵塔地網(wǎng)的組成：當通信鐵塔位于機房旁邊時，鐵塔地網(wǎng)應延伸到塔基四腳處1.5m遠的范圍，網(wǎng)格尺寸不應>3m×3m，其周邊為封閉式，同時還要利用塔基地樁內(nèi)2根以上主鋼筋作為鐵塔地網(wǎng)的垂直接地體，鐵塔地網(wǎng)與機房地網(wǎng)之間應每隔3～5m相互焊接連通一次，連接點不應<二點。當通信鐵塔位于機房屋頂時，鐵塔四腳應與樓頂避雷帶就近不少于二處焊接連通，同時宜在機房地網(wǎng)四角設置輻射式接地體，以利雷電流散流
變壓器地網(wǎng)的組成：當電力變壓器設置在通信機房內(nèi)時，其地網(wǎng)可合用機房及鐵塔地網(wǎng)組成的聯(lián)合地網(wǎng);當電力變壓器設置在機房外，且距機房地網(wǎng)邊緣30m以內(nèi)時，變壓器地網(wǎng)與機房地網(wǎng)或鐵塔之間，應每隔3～5m相互焊接連通一次(至少有2處連通)，以相互組成一個周邊封閉的地網(wǎng)。
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設計依據(jù)：
依據(jù)中國國家標準與行業(yè)的設計規(guī)范的要求，建筑物和建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)都應有完整得防護措施，保證該系統(tǒng)能正常運行。這包括建筑物本身、電源供電系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)，空調(diào)設備、電腦網(wǎng)絡、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、安防報警系統(tǒng)、微波通信設備等裝置，均應有防護裝置保護。本方案在制訂過程中參考了以下國家標準和國際相關標準：
1.?國標《建筑物防雷設計規(guī)范》GB 50057－2010
2.國標《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-2012
3.國標《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》GB 50174－2008
4.國標《計算機場地安全要求》GB/T 9361－2011
5.國標《電子設備雷擊保護導則》GB 7450－87
6.國標《電子計算機場地通用規(guī)范》GB /T 2887－2011
7.國標《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB 50198－2011
8.《計算機信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護規(guī)范》GA267-2000
9.《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》GB50169-2006
10.《低壓配電設計規(guī)范》GB50054-2011
設計思想：
雷電防護工程是一個系統(tǒng)工程，現(xiàn)代防雷技術強調(diào)“整體防護、綜合治理、層層設防”。在防雷工程設計時應系統(tǒng)地、因地制宜地將外部防護和內(nèi)部防護有機地結合起來，貫徹整體防御思想，綜合運用分流(泄流)、均壓（等電位）、屏蔽、接地和保護（箝位）等各項技術，構成一個完整的防護體系，才能取得明顯的效果。綜合防雷系統(tǒng)主要應從以下幾個要素著手。
1)分流（泄流）：在建筑物頂部安裝接閃器，讓雷電按指定的路徑泄放入地。避免大樓直接接受雷電流而受損。
2)均壓（等電位）：防止相鄰金屬導體及不同地網(wǎng)之間產(chǎn)生電位差，采用等電位連接和共用接地等措施。
3)屏蔽：利用建筑物的鋼筋混凝土墻體、人工屏蔽網(wǎng)和各種設備自身的金屬屏蔽層以及屏蔽電纜，衰減雷擊電磁脈沖對設備的危害。
4)接地：接地是分流和泄放直擊雷和雷擊電磁脈沖干擾能量的最有效的手段之一，也是等電位連接的基礎。
5)保護（箝位）：是在電源線、信號線、接等過電壓可能侵入的所在端口，裝設必要的電涌保護器（SPD），將侵入設備系統(tǒng)的沖擊過電壓限制到設備能承受的沖擊過電壓水平之內(nèi)。電涌保護器俗稱浪涌保護器，是在最短時間（納秒級）內(nèi)將被保護線路連入等電位系統(tǒng)中，使設備各端口電位相等，同時釋放系統(tǒng)中因雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量，并短路泄放到大地，降低設備各接口端的電位差，從而保護線路上用戶的設備。
根據(jù)我公司對現(xiàn)場考察情況，按照國標《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010、國標《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-2012等國家標準和技術規(guī)范，嚴格規(guī)范設計、施工，產(chǎn)品采用國內(nèi)防雷市場知名品牌的SPD，并按先進性、實用性及高可靠性、可擴充性、可維護性及經(jīng)濟性原則進行深化設計。
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廣播電視局電源防雷實施方案
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1、現(xiàn)場勘查情況
1）建筑物直擊雷：電視臺信號塔在建筑物中間位置且高度保護半徑足以覆蓋周圍建筑物所以不用考慮建筑物直擊雷防護。
2)電源部分：大樓總配電室在一樓，供電由南北兩路變壓器北是常用南是備用，低壓供電模式為TN-C，常用總配電線路原有一套浪涌保護器不符合現(xiàn)在國家規(guī)范要求，備用配電線路無浪涌保護器。從總配電柜中分出兩路線一路是大樓辦公用電一路是機房配電，一樓和二樓機房總配電在總配電室機房內(nèi)有分配電柜，無浪涌保護器。
3）信號部分：信號接收為光纖進入二樓機房無線發(fā)射4個頻率，96.7、107.1、92.1、數(shù)字，大樓無室外視頻監(jiān)控，網(wǎng)絡由光纖進入二樓機房無室外走線，
4）接地：一樓總配電室、一樓機房、二樓機房都是共用一個接地，接地電阻都符合國家規(guī)定。一樓、二樓機房內(nèi)有等電位連接排機房內(nèi)所有設備都已連接至等電位連接排上。
2、電源防護
A）第一級保護
考慮到進入總配電室的電纜容易遭受雷電閃擊或者感應雷電波，并且進入總配電室的雷電流沒有分流，雷電流最強。因此，在總配電室總配電出線端原有的浪涌保護器更換成規(guī)范要求的SPD，它可以對通過電纜的直擊雷和高強度感應雷實施泄放，將數(shù)萬甚至數(shù)十萬伏的過電壓限制到數(shù)千伏。依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》第六章：防雷擊電磁脈沖第三節(jié)屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條及第四節(jié) 對浪涌保護器和其他的要求：第6.4.7條規(guī)定，在LPZOA或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處，從室外引來的線路上安裝SPD當線路有屏蔽時，每個SPD的雷電流按雷電流的幅值的30%考慮.本建筑物為二類防雷建筑物，首次雷電流幅值為150KA，電源線路為鎧裝埋地，TN-S配電模式，因此首次直擊雷在低壓配電線路上每線的分配電流為：在建筑物已安裝合格的防直擊雷措施后，有50%的雷電流通過引下線流入接地裝置，因此每線分配電流為：150KA*50%*30%/4=5.6KA，按《建筑物防雷設計規(guī)范》第六章：第四節(jié)：第6.4.7條要求每線標稱放電電流不宜小于15KA。同時，依據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-2012，浪涌保護器可以將數(shù)萬伏的雷擊及電涌限制到2500V以下。
選型說明：
依據(jù)標準要求配電系統(tǒng)第一級防雷保護設計為：使用10/350μs波形通流容量25KA，將雷擊及電涌限制到2500V以下。因此采用高能量JCF-DM275/25雷電放電器，Iimp=25KA(10/350μS)，Up≤2.0KV。JCF-DM275/25可用于雷擊區(qū)域的LPZ 1區(qū)域或更高界面，一般用于建筑物的總配電箱進線端為第一級過壓保護器。變壓器下總配電柜內(nèi)安裝一套。共1套
B）第二級保護
考慮到總配電到一樓和二樓機房配電柜及辦公樓輸電線路，主要是針對電源的次級防雷，也應在一樓和二樓機房進線端及辦公樓總電出線端的電纜芯線上對地加裝SPD，用于保護整流器等后端設備，它可將幾千伏的過電壓進一步限制到一點幾千伏。根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》第六章：防雷擊電磁脈沖；第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對浪涌保護器（SPD）的要求及GB 50054-95《低壓配電設計規(guī)范》第四章的有關規(guī)定，依據(jù)雷電分流理論，需使用8/20μs波形，通流容量20KA，能將線路感應雷擊過電壓限制到2KV以下。對于特殊區(qū)域需要做重點防護的配電電源需使用通流容量60KA的浪涌保護器進行加強保護?！督ㄖ锓览自O計規(guī)范》第六章對于配電盤、斷路器、固定安裝的電機等第III類耐沖擊過壓，其耐壓為4KV。對于電梯、機房、空調(diào)等屬于需要重要保護的區(qū)域，浪涌保護器應選擇通流容量為20KA。安裝于配電箱內(nèi)。為防止浪涌保護器遭受雷擊后損壞后，電源對地短路，需要在浪涌保護器前安裝空氣開關作為短路保護裝置。按照第二類防雷建筑物雷電防護等級二次雷擊參數(shù)要求，依據(jù)雷電分流理論，可分配到電源線路系統(tǒng)的雷電電流為8/20μs波形20KA，則對于TN系統(tǒng)，每線可分配8/20μs波形雷電流18.75KA，考慮到保護的裕度，作為配電系統(tǒng)電源第二級防雷，需使用8/20μs波形、通流容量20KA每線的電源浪涌保護器將線路感應雷擊過電壓限制到2000V以下。
選型說明：
依據(jù)標準要求配電系統(tǒng)第二級防雷保護設計為：使用8/20μs波形，標稱通流容量為40KA的JCF-DM385/40浪涌保護器，In=40KA(8/20μS)，Up≤2.2KV。JCF-DM385/40可用于雷擊區(qū)域的LPZ 1-2區(qū)域或更高界面，一般用于建筑物的分配電箱進線端為第二級過壓保護器。產(chǎn)品具有劣化指示功能，模塊支持熱插拔。在每個分配電柜出線各安裝一套。共3套
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2.2、接地系統(tǒng)處理
所有防雷器就近接地即與公共接地相連接，為了達到實際防雷的效果，設備的防雷接地電阻必須小于或等于4歐姆。該配電室及機房實際接地電阻符合國家規(guī)范要求。