李逸家
深圳市农业科技促进中心 广东深圳 518055
一、现场情况概述
本工程概况：深圳市农业科技大厦，总高为58.9米，地下两层为停车场，地上13层作为办公用。按“高规”划分，属一类高层建筑。现已安装有直击雷防护措施并符合国家规范的要求，经检测其冲击接地电阻为4欧姆；总电房设在负一楼，每个楼层有单相配电箱2个；中心机房设在三楼，负一楼总电房设有三相配电柜，10kv电源从本大楼北侧穿管埋地引入设在负一层的总电房，总电房中有1台720KW柴油发电机组作应急电源，大楼三楼机房有24口网络交换机5台，通讯进线有光纤5路，ISDN进线2路，没有做任何感应雷防护措施。为保证安全，对大楼进行综合雷电防护措施，除要安装良好的避雷针、避雷带，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的雷电防护工作，并具备可靠的接地装置。
二、雷电入侵线路途径分析
雷击引起的上万伏的过电压（过电流）及极强的交变电磁场是损坏楼内弱电设备的主要原因，雷电入侵楼内设备的途径有供电线路、通信线路、地反击、雷击电磁场四种途径，具体分析如下：
（一）供电线路引入雷电
电源线路是雷电入侵的主要途径，经常会因遭受雷击造成开关跳闸、设备损坏等事故，是防雷保护的重点。供电线路（对10KV线路，高压MOV的残压很高，弱电设备受此高压都会损坏，变压器有一定的隔离和衰减作用，但还有相当大的剩余雷电会传到后续设备。）产生过电压后，该过电压直接传到弱电子设备，损坏设备。根据线路上的过电压的成因及危害可分为7种情况：
1、市电线路在野外架空布设时遭直接雷击，因线路较长，发生的几率较大，线路上的雷电流相当大，危害当然很大。
2、市电线路在野外架空布设，附近发生雷击（主要是空闪）时，雷电电磁场使得线路上感应到雷电流。有较大的发生几率，但雷电流不太大。
3、市电线路在野外走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线路上感应到雷电流。相对前面两种情况来讲，发生几率及雷电流都不大。
4、楼内供电线路受建筑物引下线电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与发生几率和楼结构及布线有关。垂直方向的线路没有屏蔽而且离引下线（建筑物立柱）较近时，发生几率及雷电流较大。
5、楼内供电线路受建筑物附近雷击（建筑物附近落雷）电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点电流等有关。当建筑屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时，线路感应雷电流较大。
6、楼内线路相互感应。这是较多的线路布得很近（如电源线、地线等相互距离在10cm内）时，如其中的一条上有过电压，则其它线路上都会感应到过电压，但雷电流不大。
7、楼内大型设备操作过电压，该过电压不是雷击引起但其危害不低于雷击，主要是加速电子设备老化。从电的性能上来讲该操作过电压类似于雷击过电压，用同样的方法能抑制。
（二）通信控制线路引入雷电
通信控制线路（通信控制线路一般有数据专线、网络线、控制信号线和视频线等）感应雷电后，雷电也直接传到设备，并将设备损坏，一般是将设备的通信口损坏，与供电路线上产生雷电流的情况相似，通信线路上的雷电流比供电线路上的雷电流要小，通信线路上产生雷电的6种情况：
1、通信线路在野外架空布设时遭直接雷击，因通信线有绝缘层、架空布线的情况不多等原因。因此，发生几率较低，但一旦发生，线路上的雷电流大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2、通信线路在野外架空布设，附近发生雷击（主要是空闪）时，线路上感应到雷电流。如架空线路较长，则有较大的发生几率。
3、通信线路在野外走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线路上感应到雷电流，雷电流不大。
4、楼内通信线路受建筑物引下线电磁场感应而产生雷电流，如线路没有屏蔽又离引下线较近，则发生几率大，而且雷电流也足以将通信口损坏。
5、楼内通信线路受建筑物附近雷击电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点电流等有关。当建筑屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时，线路感应雷电流较大。
6、楼内线路相互感应。这是较多的线路布得很近（如电源线、通信线、地线等相互距离在10cm以内）时，如其中的一条上有过电压，则其它线路上多会感应到过电压，但雷电流不大。
（三）地电位反击分析
接地系统常称接地装置，接地系统不符合要求主要危害是产生地电位反击，一般的地电位反击是指同一设备或系统同时连接到几个互相没有直接电气连接的地网，当雷击时，各地网之间的可能存在较高的电位差，该电位差通过地线直接加在同一设备各系统上，就有可能将设备损坏。雷击时地电抬高，该高电位通过地线到设备，此时，如设备有低电位的外接线则会形成电位差损坏设备，如设备没有外接线或外接线都呈高阻状态则没有电位差，属于水涨船高性质，设备不会损坏。
（四）雷电电磁场分析
雷电电磁场是指：建筑物附近或建筑物本身遭雷击时，楼内有较强的电磁场，处在该电磁场中的设备有可能损坏。IEEE实验证明，0.3GS使设备误动作，2.4GS使设备永久性损坏。
三、本方案仅考虑感应雷电防护设计
由于有70％雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，供电系统一般应采用三级雷电防护措施，对入侵电源线路和雷电流实施分级泄流，级与之间实现能量配合，逐步降低残压，将雷电过电压箝位在到较低的水平，达到保护设备的目的。设计方案如下：
方案一：在大楼总配电房内电源进线端安装大通流容量的三相电源防雷器，型号为YF-X380B120，箱式，作为电源第一级雷电防护，数量1个。产品特点：标称通流容量（8/20μS）：60/120KA/线；限制电压：≤2500V/4000V；泄漏电流：＜10uA；响应时间：≤25ns；箱式，并联安装，具有雷击计数和工作状态指示功能，无续流和插入损耗。
方案二：在中心机房配电电源处安装一套YF-X380B80箱式三相电源防雷器，作为电源第二级保护和机房电源一级保护，数量为1套。产品特点：标称通流容量（8/20μS）：40/80KA/线；限制产品特点：产品特点电压：≤2000V/2500V；泄漏电流：＜10uA；响应时间：≤25ns；箱式，并联安装，具有雷击计数和工作状态指示功能，无续流和插入损耗。
方案三：在大楼各楼层电井内，配电箱前端安装单相电源防雷器，型号为YF-X220B40，作为电源第二级雷电防护，数量共12个。产品特点：标称通流容量8/20μS）20/40KA/线；（：限制电压：≤2000V/2500V；泄漏电流：＜10uA；响应时间：≤25ns；箱式，并联安装，具有工作状态指示功能，无续流和插入损耗。
方案四：在机房电源进线端安装单相电源防雷器，型号为YF-X220C20，作为电源第三级雷电防护或机房电源精细级防护，数量1个。产品特点：并联，不受功率限制，适用计算机房等重要设备电源精细保护，超低残压，In（8/20）=10KA，Up≤1.5KV。
方案五：在输出设备前端安装防雷插座，型号为YF-CZ/6，作为电源系精细级雷电防护，数量若干个（分别用在网络交换机、计算机终端等弱电设备电源防护，数量根据实际需要而定）。产品特点：并联，不受功率限制，设备前端精细级保护，适用计算机房等重要设备电源精细保护，超低残压，In（8/20）=5KA，Up≤1KV。
四、运行维护
（一）防雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。
（二）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。
（三）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
（四）每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。
论文作者:李逸家
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第23期
论文发表时间:2018/2/26
标签：雷电论文; 线路论文; 过电压论文; 设备论文; 电源论文; 感应论文; 电磁场论文; 《建筑科技》2017年第23期论文;