某省水文監(jiān)測和信息傳輸系統(tǒng)綜合防雷設計與施工方案.doc

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某省水文監(jiān)測和信息傳輸系統(tǒng)綜合防雷設計與施工方案 來源：水文信息中心作者： 日期： 2013-06-09 被閱讀548次 現(xiàn)場勘察報告 1.水文系統(tǒng)基本情況 某省水文水資源監(jiān)測局轄管九個水文水資源監(jiān)測局和省水文儀器設備檢測中心，以及18個水文水資源監(jiān)測隊和123個水文站。 多年以來，水文部門為全省的防汛抗洪、水利水電工程、城市建設、交通能源、國土資源測繪等國民經(jīng)濟建設搜集了保貴的水文資料，承擔了大量的水文水資源監(jiān)測工作，為各級領導提供了大量的科學決策依據(jù)，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 特別是全省實時而準確的水文信息的收集、處理與分析，發(fā)布重要水情預警預報，參與防洪調(diào)度，在我省歷次成功地防洪抗災和應對其它各種地質(zhì)災害的過程中發(fā)揮了重要作用，保障了全省人民的生命和財產(chǎn)安全，為某省的經(jīng)濟發(fā)展，社會穩(wěn)定，以及某省在我國中部地區(qū)的快速崛起做出了重大貢獻。 隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，對水文信息不斷提出新要求，水文觀測項目和內(nèi)容不斷增加，對觀測手段和方法以及水文監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和應用提出了越來越高的要求；現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，也促進了水文監(jiān)測技術(shù)自動化的發(fā)展，各種高新技術(shù)等微電子設備已得到廣泛使用。然而，這些設備在監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸過程中充分發(fā)揮了準確性、及時性的同時，也暴露出了其致使弱點，即抗過電壓、過電流和抗電磁干擾能力很差。因此，設備經(jīng)常遭受雷擊損壞，甚至造成整個系統(tǒng)的局部癱瘓，在自然災害發(fā)生時，將可能出現(xiàn)很大的不良后果?，F(xiàn)在很多設備干脆不用，或者在雷雨季節(jié)不敢使用，在工作中帶來了很多的不便。所以，加強防雷設施建設，避免雷擊事故的發(fā)生很有必要。 2．水文站、局信息的監(jiān)測、傳輸、收集、處理 水文監(jiān)測是水文傳感器技術(shù)與采集、存儲、傳輸、處理技術(shù)的集成。各水文站將采集到的數(shù)據(jù)分別通過市話、寬帶網(wǎng)絡、無線電報三種方式傳送到相關信息中心，由信息中心傳送到市級水文局，再由市級水文局傳送到省局，并提供給各級政府做相關決策之用。 3．水文站、局設備情況及雷害分析 A、水文站 1）、由于各水文站通常都建在郊區(qū)而且在河邊，使得直擊雷發(fā)生的概率非常高，各種線路、設備感應雷電高電壓與雷擊電磁脈沖的概率更要大得多。 2）、整個水文系統(tǒng)的各水文站設備沒有防直擊雷、雷擊過電壓和雷擊電磁脈沖等措施，或者采取的防雷措施不符合規(guī)范要求。如： 無線電報天線沒有按相關規(guī)范要求設置避雷針等直擊雷防護措施； 機房設備沒有安裝防雷電浪涌的防雷器； 室外電源線、信號線應該穿金屬管50米以上的距離屏蔽進入室內(nèi)，并且屏蔽管兩端要做好接地。而實際情況是，線路架空而入，有些信號線纜只靠其本身的屏蔽層進行屏蔽，沒按要求接地，在直擊雷高發(fā)的地帶，這種屏蔽層很可能被雷電擊穿，而且屏蔽的效果也差； 地網(wǎng)與地網(wǎng)之間、防直擊雷接地與防感應雷接地、屏蔽層、設備外殼、電源工作地、設備邏輯地和信號地之間沒有進行等電位連接。 B、無線電報中繼站 有關防雷方面的情況與水文站差不多，做得不全面、不規(guī)范。 C、各局辦公大樓及信息機房也沒有按各有關規(guī)范的要求采取完善的防雷措施。 防雷意識的誤導 1、建筑物已有防雷器（避雷塔、避雷針、避雷帶），電腦、通訊設備等不用再保護。 建筑物的防雷器只是對直擊雷接閃，保護建筑物不被直擊雷損壞，而不能保護建筑物內(nèi)部的電子電器設備免遭感應雷損壞。 2、電源已安裝地線，防雷沒有問題。建筑物內(nèi)部電源裝有地線是電源本身應具有的接線要求，它能起到在遭受雷擊時，雷電通過防雷裝置泄放到大地的通道作用，而不能起到保護作用。要能起保護作用，則必須安裝防雷裝置。 3、建筑物內(nèi)的電源無地線，無法用防雷設備。 為了保護建筑物內(nèi)的電子電器設備不被雷擊所損壞，電源布線時必須連接地線。要清醒的認識到，電源無地線是十分不安全的。 4、機房有保護地線，不用再安裝防雷設備。 保護地線的作用： ①保證工作人員的人身安全，預防設備外箱及操作臺架帶電，而影響工作人員的安全。 ②保護與工作地連接的設備不被損壞，預防工作地電位的升高而對設備及設備的正常運行產(chǎn)生影響。 保護地線只是一條泄放能量的渠道，而不能真正防雷。防雷器安裝在線路上，不影響設備正常工作，只有當線路上有過電壓或雷電流時，防雷器迅速動作，與大地導通，消除過電壓及雷電流對設備的影響。 5、安裝了電源防雷器，就不必安裝信號防雷器。 電源防雷器與信號防雷器是不同的兩種線路上的防雷，安裝了電源防雷器，確實能減免電源設備，因雷擊的損害，但信號線路對雷電的感應，而造成對信號網(wǎng)絡的損壞，電源防雷器是無能為力的。 6、安裝了一級防雷器就不用再安裝別的防雷設備了。 電腦、通訊設備等精密電子電器，大部分都是采用大規(guī)模集成電路芯片，抗干擾能力有一定的限制。要徹底保護設備的安全，應該采用多級防護，按照國家及國際標準，電源防護和信號防護一般均應采用三級防護：電源防護即總電源處采用第一級防護，樓層電源處或UPS前采用第二級防護，用電設備前采用第三級防護；信號防護一般在外線接口處采用第一級防護，交換機路由器處采用第二級防護，終端設備處采用第三級防護。防雷的安全性與采用的防雷級數(shù)成正比，因此多一級防雷裝置，防雷效果更安全更可靠。 在防雷問題上的投資和認識還比較薄弱的階段，采用經(jīng)濟實用的綜合防雷措施尤其重要。 依據(jù)的規(guī)范 1.GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》 2.國際電工委員會IEC60364-5-534《建筑物的電氣設施規(guī)范》 3.GB50343-2004 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》 4.GB9361-88《計算機場地安全要求》 5.GB7450-87《電子設備雷擊保護導則》 6.GB2887-89《計算站場地技術(shù)條件》 7.GB12158-90《防止靜電事故通用導則》 8.IEC60364-5-534《建筑物的電氣設施—過電壓保護器件》 9.IEC61024-1-1《建筑物防雷—防雷裝置保護、級別的選擇》 10.IEC6063《SPD電源防雷器》 11.國家公安部發(fā)布：GA173-1998《計算機信息系統(tǒng)防雷保安器》 12.GB50054-95《低壓配電設計規(guī)范》 13.GB50174-93《電子計算機機房設計規(guī)范》 14.IEC61643 《接至低壓配電系統(tǒng)的瞬態(tài)電涌保護器》 設計的方案 一、方案組成 本方案包括四大部分： 第一部分：建筑物防雷，其目的是保護建筑物不被直擊雷擊壞，保障電器設備和工作人員的安全。 第二部分：防雷地網(wǎng)的制作，地網(wǎng)是避雷針、避雷帶、避雷器、等電位連接、屏蔽等設施有效發(fā)揮作用的保障。 第三部分：等電位處理、屏蔽：等電位處理也可稱共地處理，即工作地、防雷地、保護地均進行等電位連接，消除各點之間的電位差。金屬線管的屏蔽，其目的是阻止線管上已感應的電磁干擾進入設備并疏導入地。 第四部分：設備防雷，包括電源防雷和信號防雷二大類。 二、方案達到的目的 保障水文系統(tǒng)各局、站、網(wǎng)點的水文設施、辦公設備的安全和正常運作，保障工作人員人身安全。 三、方案的具體內(nèi)容 1．水文站防雷 A．直擊雷防護 按照GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》要求，對建筑物和室外設備進行直擊雷防護。即，建筑物采用避雷針（帶、網(wǎng)）防雷措施；房頂設施（如天線）要采用避雷針防雷措施。由于很多水文站是多年前的建筑，其本身的結(jié)構(gòu)在建房時沒有按要求設計避雷針（帶、網(wǎng)）防直擊雷措施，或者設計不規(guī)范，達不到防直擊雷的要求。因此，每一個水文站應安裝一根避雷針對建筑物和天線、室外各種線纜進行直擊雷防護。 B．地網(wǎng)的制作 標準地網(wǎng)是為防雷提供雷電流的最終去處，地網(wǎng)的好壞直接影響到防雷的效果，機房要求制作1Ω以下的地網(wǎng)，各水文站機房均設有合格的地網(wǎng)，接地電阻完全滿足要求，不需要重新制作接地。能共用現(xiàn)有地網(wǎng)盡量使用現(xiàn)有地網(wǎng)，制作的地網(wǎng)距建筑物出入口或人行道小于3m時，應將水平接地體局部深埋不小于1m以上。地網(wǎng)上端深度為80厘米，垂直接地體采用5502000熱鍍鋅角鋼，水平接地體采用440熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體與水平接地體的連接采用雙面焊接，水平接地體與水平接地體的搭接采用雙面焊接，焊接面積不小于10mm2，焊接處刷紅丹等做防腐處理。接地線用440的熱鍍鋅扁鋼，匯接點用規(guī)格的扁銅，扁銅與扁鋼連接處采用氣焊，在扁銅上預留φ8連接孔兩個，配備相應規(guī)格的不銹鋼螺絲或銅螺絲。如果地網(wǎng)的沖擊接地電阻達不到要求，應根據(jù)實際需要增加地網(wǎng)，但增加的地網(wǎng)必須與建筑地網(wǎng)、直擊雷防護地網(wǎng)相連。 所有室外電源線、信號線纜在穿金屬水管屏蔽進入室內(nèi)時，其遠端接地要做一個簡單地網(wǎng)，即打一根2-2.5米長的5502000熱鍍鋅角鋼。近端接在機房設備的防雷地網(wǎng)上。 C．根據(jù)有關防雷標準和規(guī)范要求，等電位連接是一很重要的措施，所有從外引入的管線均應作等電位連接和屏蔽，具體作法為： a）在地下室或靠近地平面處，所有外來導線（電線電纜、通信線纜、各種控制線纜、視頻監(jiān)控等）均要屏蔽并將所有的管線連接到連接板上，連接板要易于檢查。 b）高度超過20米的建筑物，在地面以上垂直每隔20米處連接板應與各引下線連接。 c）在不大于20米的地網(wǎng)與地網(wǎng)之間應采用共網(wǎng)，應將機房防雷地網(wǎng)與大樓直擊雷防護地網(wǎng)及建筑物基礎地網(wǎng)相連，以消除地網(wǎng)與地網(wǎng)間的電壓差。 d）機房設置均壓環(huán)，以用于電磁屏蔽和等電位處理，具體作法：用330的扁銅沿機房內(nèi)側(cè)一周，并與地網(wǎng)可靠連接；或者設置等電位連接盒以用于等電位處理。 e）機房內(nèi)各正對戶外金屬門窗、金屬柜體、機架、設備金屬外殼、防靜電地板均需要就近接地、數(shù)據(jù)線路的金屬屏蔽層、設備工作地均需與防雷地連接。 f)所有室外電源線、信號線纜都必須穿金屬水管屏蔽進入室內(nèi)，并兩端接地。 D．防雷器的選型 根據(jù)防雷器“雷電通流”與“雷電殘壓”的關系，電源線路一般采用三級防雷保護。在外線進入室內(nèi)，有雷電感應的信號線路兩端均需安裝防雷器，以達到室內(nèi)設備免遭雷擊損壞的效果。 一）供電系統(tǒng)： （1）在各水文站總電源配電柜前安裝一臺100KA的三相電源防雷箱“KBT-380AJ/100”或一只100KA的三相電源防雷模塊“KBT-D380/100”作為第一級防護； （2）在進入機房的總電源前安裝一臺單相串聯(lián)式電源防雷箱“KBT-P5000”作為網(wǎng)絡機房第二級防護和第三級防護； （3）在重要設備前加裝三個防雷插座 “KBT-220E”作為末級保護； 二）信號系統(tǒng) 1)在機房流量設備的信號線路上安裝一只控制信號防雷器KBT-C485以防止雷電流沿信號線路進入設備； 2)在機房雨量設備的信號線路上安裝一只控制信號防雷器KBT-C485以防止雷電流沿信號線路進入設備； 3)在機房雨量設備的信號線路上安裝一只13蕊多線防雷器KBT-DB15以防止雷電流沿信號線路進入設備；(該防雷器根據(jù)設備具體參數(shù)特制) 4)在機房電腦設備的網(wǎng)線上安裝一只計算機網(wǎng)絡防雷器KBT-C100或KBT-C10D以防止雷電流沿網(wǎng)線線路進入設備；(該防雷器根據(jù)網(wǎng)卡接口具體情況選定) 5)在機房電話機的電話線上安裝一只音頻線路防雷器KBT-A60A以防止雷電流沿電話線路進入設備； 7)在機房無線電報設備的饋線上安裝一只天饋線路防雷器KBT-T2000A（或B、或C）以防止雷電流沿饋線線路進入設備； 8)所有信號防雷器通過電子開關接地，以防地電壓對信號的干擾。 2．水文纜道設備防雷 A.水文纜道設備遭受直擊雷情況分析 拉偏索水文纜道的主索和副索在河道上，纜道和懸掛在纜道上的信號電纜線和485控制線很容易遭受雷擊。信號電纜線和485控制線遭受雷擊的情況如下： 1. 信號電纜線和485控制線直接遭受直擊雷，雷電的能量燒斷線路，雷電流沿線路進入采樣器和控制臺設備，對其進行損壞。 2. 主索和副索遭受直擊雷，索道上容易產(chǎn)生雷電高電壓，懸掛在其上的信號電纜線和485控制線由于與索道相距非常近，信號電纜線和485控制線與索道很容易發(fā)生閃絡，燒斷信號電纜線和485控制線，同時高電壓沿線路進入采樣器和控制臺設備，對其進行損壞。 3. 索道遭受直擊雷時，即使不發(fā)生閃絡情況，由于信號電纜線和485控制線由于與索道相距非常近，信號電纜線和485控制線容易受到索道上的雷電流的電磁感應。在信號電纜線和485控制線上產(chǎn)生高電壓和大電流，這種高電壓和大電流也可能燒斷電纜，或者沿電纜線進入采樣器和控制臺設備，對其進行損壞。 B.水文纜道設備的防雷措施 在拉偏索水文纜道的主索和副索上分別架設一跟避雷線，對主索，副索和信號電纜線和485控制線進行直擊雷防護，同時防止發(fā)生雷擊閃絡，降低線路感應雷電的強度。 主索，副索在避雷線的垂直45度保護角范圍內(nèi)，并且滿足避雷線與主索，副索的垂直高度不小于1.5m。 避雷線兩端接地，地網(wǎng)的工頻接地電阻要求小于10Ω，同時主索、副索及線纜的屏蔽層也要進行接地。 以上雷擊情況分析和防雷措施不包括（機房）控制臺設備防雷。機房控制臺設備防雷在“1．水文站防雷”中以做分析和處理。 3．無線電報中繼站 A．直擊雷防護 每一個中繼站需安裝一根避雷針對天線、室外各種線纜進行直擊雷防護。 B．地網(wǎng)的制作 標準地網(wǎng)是為防雷提供雷電流的最終去處，地網(wǎng)的好壞直接影響到防雷的效果，各中繼站均有的地網(wǎng)。由于山上土壤重要條件很差，地網(wǎng)可能要改造。 所有室外電源線、信號線纜在穿金屬水管屏蔽進入站內(nèi)時，其遠端接地要做一個簡單地網(wǎng)，即打一根2-2.5米長的5502000熱鍍鋅角鋼。近端就近接在機房設備的地網(wǎng)上。 C．根據(jù)有關防雷器標準和規(guī)范，等電位連接是一很重要的措施，所有從外引來的管線均應作等電位連接和屏蔽，具體作法為： a）在地下室或靠近地平面處，所有外來導線（電線電纜、通信線纜、各種控制線纜、視頻監(jiān)控等）均要屏蔽并將所有的管線連接到連接板上，連接板要易于檢查。 b）機房內(nèi)各正對戶外金屬門窗、金屬柜體、機架、設備金屬外殼、防靜電地板均需要就近接地、數(shù)據(jù)線路的金屬屏蔽層、設備工作地均需與防雷地連接。 c）所有室外電源線、信號線纜都必須穿金屬水管屏蔽進入室內(nèi)，并兩端接地。 D．防雷器的選型 （1）在電源各中繼站配電柜時安裝一臺100KA的三相電源防雷箱“KBT-380AJ/100”作為第一級防護； （2）在設備前安裝一臺單相串聯(lián)式電源防雷箱“KBT-P5000”作為網(wǎng)絡機房第二級防護和第三級防護； 電源線路一般采用三級防雷保護。 (3)在機房無線電報設備的饋線上安裝一只音頻線路防雷器KBT-T2000A（或B、或C）以防止雷電流沿饋線線路進入設備； 3．省、市水文局 A．直擊雷防護 按照GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》要求，對建筑物和室外設備進行直擊雷防護，即，建筑物采用避雷針（帶、網(wǎng)）防雷措施，房頂設施（如天線）要采用避雷針防雷措施。因此，每一棟辦公大樓應安裝一根KBT-UB/5先導避雷針對建筑物和天線、室外各種線纜進行直擊雷防護。 B．地網(wǎng)的制作 標準地網(wǎng)是為防雷提供雷電流的最終去處，地網(wǎng)的好壞直接影響到防雷的效果，機房要求制作1Ω以下的地網(wǎng)。能共用現(xiàn)有地網(wǎng)盡量使用現(xiàn)有地網(wǎng)，地網(wǎng)應制作距建筑物出入口或人行道小于3m時，應將水平接地體局部深埋不小于1m以上。地網(wǎng)上端深度為80厘米，垂直接地體采用5502000熱鍍鋅角鋼，水平接地體采用440熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體與水平接地體的連接采用雙面焊接，水平接地體與水平接地體的搭接采用雙面焊接，焊接面積不小于10mm2，焊接處刷紅丹做防腐處理。接地線用440的熱鍍鋅扁鋼，匯接點用規(guī)格的扁銅，扁銅與扁鋼連接處采用氣焊，在扁銅上預留φ8連接孔兩個，配備相應規(guī)格的不銹鋼螺絲或螺絲。地網(wǎng)情況不詳，應根據(jù)實際需要增加地網(wǎng)，但增加的地網(wǎng)必須與建筑地網(wǎng)、直擊雷防護地網(wǎng)相連。建筑物本身的地網(wǎng)通達不到防雷接地的要求，需要重新做一個地網(wǎng)。 所有室外電源線、信號線纜在穿金屬水管屏蔽進入室內(nèi)時，其遠端接地要做一個簡單地網(wǎng)，即打一根2-2.5米長的5502000熱鍍鋅角鋼。近端就近接在大樓的聯(lián)合接地地網(wǎng)上。(由于水文局大樓建筑物本身通常有較好的屏蔽效果，電源線、信號線纜一般不再需要進行專門的屏蔽) C．根據(jù)有關防雷器標準和規(guī)范，等電位連接是一很重要的措施，所有從外引來的管線均應作等電位連接和屏蔽，具體作法為： a）在地下室或靠近地平面處，所有外來導線（電線電纜、通信線纜、各種控制線纜、視頻監(jiān)控等）均要屏蔽并將所有的管線連接到連接板上，連接板要易于檢查。 b）高度超過20米的建筑物，在地面以上垂直每隔20米處連接板應與各引下線連接。 c）在不大于20米的地網(wǎng)與地網(wǎng)之間應采用共網(wǎng)，應將機房防雷地網(wǎng)與大樓直擊雷防護地網(wǎng)及建筑物基礎地網(wǎng)相連，以消除地網(wǎng)與地網(wǎng)間的電壓差。 d）機房設置均壓環(huán)，以用于電磁屏蔽和等電位處理，具體作法：用330的扁銅沿機房內(nèi)側(cè)一周，并與地網(wǎng)可靠連接；或者設置等電位連接盒以用于等電位處理。 e）機房內(nèi)各正對戶外金屬門窗、金屬柜體、機架、設備金屬外殼、防靜電地板均需要就近接地、數(shù)據(jù)線路的金屬屏蔽層、設備工作地均需與防雷地連接。 f)所有室外電源線、信號線纜都必須穿金屬水管屏蔽進入室內(nèi)，并兩端接地。 D．防雷器的選型 一）供電系統(tǒng)： 根據(jù) “雷電通流”與“雷電殘壓”的關系，電源線路一般采用三級防雷保護。在外線進入室內(nèi)，有雷電感應的信號線路兩端均需安裝防雷器，以達到室內(nèi)設備免遭雷擊損壞的效果。 （1）在各水文局辦公大樓總電源配電柜（房）處安裝一臺100KA的三相電源防雷箱“KBT-380AJ/100”或一只100KA的三相電源防雷模塊“KBT-D380/100”作為第一級防護； （2）各樓層配電盤安裝一臺60KA的三相電源防雷箱“KBT-380AJ/60”或一只60KA的三相電源防雷模塊“KBT-D380/60”作為第二級防護； 在進入機房的總電源前安裝一臺單相串聯(lián)式電源防雷箱“KBT-P5000”作為網(wǎng)絡機房第二級防護和第三級防護； 在電梯、中央空調(diào)及其它重要設備的電源進線端安裝一臺40KA的三相電源防雷箱“KBT-380AJ/40”或一只40KA的三相電源防雷模塊“KBT-D380/60”作為第二級防護或第三級防護； （3）在機房內(nèi)的重要設備前加裝三個防雷插座 “KBT-220E”作為末級保護； 二）信號系統(tǒng) 1）在網(wǎng)絡機房重要的交換機前各安裝集中式計算機網(wǎng)絡防雷箱“KBT-C100C”以保護各個網(wǎng)絡端口不被雷擊損壞（計算機網(wǎng)絡防雷箱KBT-C100C有8門、16門、24門的）；在ADSL分線口安裝一只MODEM防雷器“KBT-A60A” 2、在機房監(jiān)控系統(tǒng)切換器處安裝視頻信號防雷器KBT-V/2，以對視頻線和控制線進行防雷；在攝像頭處安裝視頻信號防雷器KBT-V/3，以對電源線、視頻線和控制線進行防雷； 3、在重要的電話機、傳真機的市話線上安裝一只音頻線路防雷器KBT-A60A以防止雷電流沿電話線路進入設備； 4、在機房無線電報設備的饋線上安裝一只音頻線路防雷器KBT-T2000A（或B、或C）以防止雷電流沿饋線線路進入設備； 5、所有信號防雷器通過電子開關接地，以防地電壓對信號的干擾。