济宁市蓝天防雷工程有限公司曲阜市分公司 273100
摘要：随着社会经济发展和现代化水平的提高，特别是信息技术的快速发展，城市高层建筑物的日益增多，雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同，因此加强香格里拉酒店的防雷工程设计工作十分重要。本文通过对香格里拉酒店所处环境特点、系统特点中雷电灾害各因素的分析，根据其特点对酒店电梯系统，中央空调系统，门禁系统，消防报警系统，监控系统、计算机网络系统、有线电话系统、有线电视系统，卫星接收系统，和背景音乐系统的雷电防护等，依据GB50057、IEC61312、GB50156等标准对雷电防护的要求，提出了系统的解决方案。
关键词：防雷工程；安全；方案；设计
一、雷电灾害概述
雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。全球每年因雷击造成人员伤亡，财产损失不计其数，导致火灾、爆炸，建筑物毁坏等事故频繁发生；从卫星、通信、导航、计算机网络直到每个家庭的家用电器都遭到雷电灾害的严重威胁。据不完全统计，我国每年因雷击造成人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50到100亿元人民币。因此，防雷减灾工作已引起各级政府和全社会的广泛关注，被列为安全生产的重要内容；国家和各地方及行业的强制性防雷标准和法规纷纷出台，并加大了防雷安全检查的执法力度，以保障广大人民群众的人身和国家财产安全。
国务院和国家气象局于2000年分别颁布并实施的《中华人民共和国气象法》及《防雷减灾管理办法》成为各级地方政府和行业执行防雷减灾管理的指导性方针；并制定了《建筑防雷设计规范》GB50057-2010、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012等国家强制性规范，作为防雷减灾工作的执行标准。
二、香格里拉大酒店基本情况
香格里拉大酒店是曲阜市综合性大楼。位于曲阜市中区，海拔约60米，中心点位置为E116°51′″、N35°29′，占地总面积超过10000平方米。
（一）建筑情况：大楼为20层框架建筑，地下2层、地上20层，建筑高约为60米，供电系统采用两路10KV高压双回路供电系统；总配电房为B1层建筑，变压器配置为4台1600KVA供电；总供电回路 147路，分配电箱45个。
（二）防雷情况
1、建筑物雷电防护：香格里拉大酒店为新修的建筑，建筑修建已考虑直击雷防护，这里不再考虑大楼直击雷防护。
2、各种线路防雷：香格里拉大酒店的配电为双回路10KV高压线路通过四个变压器供给整个酒店的所有电器。酒店内配有电梯系统，中央空调系统，门禁系统，消防报警系统，监控系统、计算机网络系统、有线电话系统、有线电视系统，卫星接收系统，和背景音乐系统。这些系统线路未作防感应雷防护措施。
3、本方案主要只对以上系统进行防雷考虑。
三、设计原则和指导思想
1、 认真贯彻执行国家政策、法规和有关规定，严格按照国家防雷规范进行设计，并按照《中华人民共和国标准化法》的有关要求，积极采纳国际标准，提高设计技术要求。
2 、积极采用成熟的新技术、新设备、新工艺，坚持按照“严谨科学，安全可靠，技术先进，经济合理”的原则设计。
3、 按照《建筑物防雷设计规范》50057-2010对大楼由外到内不同的雷电防护区（LPZ）及雷电防护等级的划分，以确定各LPZ空间的雷击电磁脉冲强度和采取相应的经济合理的防护措施，实行多重保护。
四、防雷设计方案
（一）、对现场雷击灾害分析
经过对宾馆内的现场勘察，当建筑遭受雷击时，由于大楼内冲击电位分布和空间瞬时电磁场将关系到建筑物内人身和设备的安全。其对各楼内的设备危害来自三个方面。首先，浪涌电流沿着各种金属缆线及管道进入机房数据系统；其次，楼内接地装置对地泄放雷电流时的瞬间地电位抬升对网络系统产生影响，设备冲击阻抗的反击地电位通常可达数千至数万伏；第三，大楼防直击雷装置接闪时，产生的雷电电磁脉冲辐射对机房网络设备的干扰，0.03高斯的磁场强度可造成计算机误动，2.4高斯的磁场强度即可将元件击穿。
（二）、方案概述
1、感应雷防护主要采用避雷器；
1)电源防护在总配电房安装第一级电源避雷器，分配电箱安装第二级电源避雷器，在IT机房、消控机房和其他控制设备机房配电箱处安装第三级避雷器。
2)监控部分采用专用的电源、视频、控制部分的避雷器安装。
3)信号防雷：电话线路防雷采用专用浪涌保护器安装在交换机总线的入口。有线电视信号采用浪涌保护器安装在机房放大器设备端。
2、防雷接地采用联合接地方法接入大楼地网系统。
（三）供电系统防雷设计
酒店供电系统雷电防护是电子信息系统设备雷电电磁脉冲防护的重要部份，是防止感应雷沿供电线路侵入室内破坏设备的有效措施。依据国际电工委员会IEC标准及国家GB标准的设计规范要求，建筑物和大楼内部的电子信息系统设备都必需设置完善的感应雷（雷电电磁脉冲）防护措施，以保证各系统的正常安全运行。
酒店防雷等级确定为B级别防护，因此按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004的要求，应对酒店及酒店内机房的设备的供电系统安装3到4级SPD进行保护。具体三级电源保护工作原理如下：第一级SPD进行大能量雷电浪涌泄放；第二级SPD将电压箝制在设备正常工作耐压的电平下；第三级SPD对残余雷电浪涌进行吸收，使设备端口电压达到极低的电平。整个三级防护体系的响应时间小于10ns 。
1、第一级电源浪涌保护
依据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010第4.3.7条：“在电器接地装置与防雷接地装置公用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电涌保护器（SPD）。
具体措施：
在酒店总配电室低压主配电屏中设置第一级电源浪涌保护，选择安装玉磊YLSAC3-150G型并联箱式电源防雷器，其通流量15kA（10/350us波形），最大150kA（8/20us波形），自带工作计数器，保护电平≤3KV，可以对通过高压架空线路传输的直击雷和高强度感应雷过电压实施泄放保护。
如下图所示：
2、第二级电源浪涌保护
第二级电涌保护器宜选用经过8/20us波形的最大放电电流Ⅱ级分类试验的限压型SPD，宜安装在楼层分配电箱处，标称放电电流不小于20kA(8/20 us波形)，响应时间应低于25ns，残压一般不应大于2.5 kV。
具体措施：
在酒店内配电屏中设置第二级电源浪涌保护。选择安装玉磊YLVM-65G型电源防雷器作为市电设备的第二级保护，可将几千伏的雷电脉冲电压进一步限制到2kV以内，达到普通电器设备绝缘所能耐受的电压，可以对已经过初级防雷器限制电压的高强度直击雷或一、二级间感应雷实施泄放保护。
如下图所示：
（四）弱电系统防雷设计
1、监控系统特点：
酒店监控系统的雷电防护包括摄像头部分和监控中心机房监视设备的保护，由于摄像头又分为室内部分和室外部分，所以室内部分设备和摄像头考虑感应雷防护，室外部分摄像头除考虑感应雷防护外还要考虑直接雷防护。由于监控系统的摄像头和监视器的视频信号都为同轴线，其接口为标准BNC头，其工作电压低，易受雷电的侵入，该博物管视频线路上安装的电涌保护器，其箝位电压应大于1.5Uc， IsN≥5kA（8/20 us波形），插入损耗对甚高频系统（30-300MHz）为0.2dB,对高频（3-30kMHz）为0.5 dB，SPD的最大传输速率应为平均速率的1.5～2.0倍。其它参数如工作带宽、驻波比、残压、特性阻抗等均应符合系统的要求。
2、具体措施：
（1）机房的视频控制设备防雷，在主机设备电源部分安装玉磊YLHAC2-CZ插座式避雷器作为电源部分的第4级防雷，每个视频信号端口安装玉磊YLXBC75-05信号避雷器共计216个（可根据摄像头实际安装个数确定）。控制信号安装2个YLXEC01-06进行防雷（根据具体设备控制线多少确定）。
（2）在机房内安装等电位排，将机房的所有设备接地接到等电位排上，所有的金属机壳机柜也都接到接地等电位排上，等电位排直接连接到大楼地网上。
（3）室外摄像头部分安装玉磊的YLCCTV3H1F或YLCCTV2H1F避雷器进行防雷。
（4）由于室外摄像头线路暴露于室外，处于LPZ0B区，因此为更好地保护摄像头和监视器设备安全,将架空线路部分作全线穿管屏蔽处理。
（五）电话系统防雷设计
根据现场情况了解到，酒店内部程控电话共有200门电话连接到酒店内办公区、客房点等，为防止程控电话机房200对架空电话线感应和传导雷击过电压进入机房破坏程控交换机，在这200门程控交换机线上安装信号浪涌保护器。
具体措施：
在程控电话机房的200对交换机进出线的电话线排线架上安装玉磊3套YLXEC100-48Z型集成式电话信号防雷器，能有效对200门电话实施保护。该型号SPD能吸收5KA雷电瞬态电流，安装时只需要将需要保护的一对电话线并联至防雷器即可。
（六） 消控中心系统防雷设计
（1）在消控中心机房主机电源处安装2套第四级电源防雷器YLHAC2-CZ，对消控主机进行保护。
（2）在消控主机485控制线上安装2个信号避雷器YLXEC01-06。
(七) 卫星电视和有线电视系统防雷
具体措施:（1）天线放大器两端安装信号避雷器YLTFC75 共计4套。
（2）机房视频放大器进出线端安装信号避雷器YLUHFC50 共计10个。
(八) IT机房系统防雷
根据弱电设计图纸了解到，IT机房网络信号采用光缆传输，所以在此不考虑网络信号的防雷，只对IT机房的电源和等电位进行防雷考虑。
（1）在机房总配电箱处安装电源避雷器YLVM-65（4P）共计1套。
（2）在UPS进线端安装电源避雷器YLVM-40（4P）共计1套。
（3）、在机房主要设备端安装末级电源避雷器YLHAC2-CZ共计7套。
(九) 等电位连接防雷设计
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第6.3.4条其中规定：“所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的界面处做等电位连接”。
具体措施：
（1）在IT机房、消控机房、监控机房内地面用40mm×4mm铜排做一圈等电位排。
（2）将所有机房内未接地的各类缆线的金属屏蔽层、防雷器的接地端、建筑物的金属构架、设备机架及金属外壳通过6mm2多股铜芯线连接至接地排(40*4)或均压带。
（3）等电位连接采用S型接法，并以最短的距离连接到接地排或均压带上，所有的等电位连接线采用铜鼻子连接，铜芯线与铜鼻子用液压钳压接牢固。
（4）机房接地主线采用一根50mm铜芯电缆从弱电竖井到大楼底直接接入大楼地网。
参考文献
[1]国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
[2]国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012
[3]国家标准《雷电电磁脉冲的防护》GB/T 19271.1-5-2005
论文作者:孙一鸣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/29
标签：防雷论文; 雷电论文; 机房论文; 避雷器论文; 系统论文; 防护论文; 电源论文; 《防护工程》2017年第27期论文;