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目 录:一、情况说明 二、综合概述 三、设计依据 四、设计方案 （一）防直击雷 （二）防雷电电磁脉冲辐射 （三）防雷电入侵波 3.1电源系统防雷3.2信号系统防雷 3.3接地系统 五、主要项目清单（部分）
一、情况说明：
此次防雷设计主要针对中心机房.
二、综合概述
雷电是一种普通的自然现象，一方面由于雷电的作用每年空气中的几百万吨的氮气被合成氮氧化物落到地面为植物所吸收，而且可以使空气中的氧分子被氧化成臭氧净化空气，阻挡紫外线,保护人类健康。另一方面，雷电是自然界中强烈的放电现象，人类还无法控制和阻止它的发生。它具有高电压、大电流和瞬时性的特点。在落雷时，其放电电压高达500KV，闪电电流幅值可达100---300KA，通过雷击通道时，其周围将产生强大的雷电电磁场和电磁脉冲辐射，以及地电位反击等。一般以落雷点为中心，500m为半径范围的微电子设备均是其破坏的对象，这些统称为雷电电磁脉冲LEMP，严重影响人们的生产生活。每年因雷电巨大的破坏力给人类造成的损失高达数百亿美元之巨，这是传统避雷针、避雷带、避雷网无法保证的，因此防雷又成为了各行各业工作时必须考虑的因素。
人们很早就开始进行对雷电的探索和防护研究，但直到两百多年前富兰克林发明了避雷针，人们才在防雷领域取得一定的成功，但随着近年来电子及微电子设备，尤其是大规模、超大规模集成电路在人们生产生活的各个领域大量运用，对建筑物内的微电设备如何防雷已提到议事日程。由于大规模及超大规模集成电路由TTL、CMOS、NMOS等器件组成，受器件及材料耐压水平限制，整个集成电路的耐压水平均在100伏以下，而雷电的云间闪及云地闪产生电磁辐射；以及富兰克林避雷针、带固有的缺陷，使其在引雷泄流的过程中会产生强电磁波辐射，会在设备及各种线路上形成过电压过电流，都会超过上千伏上千安；而泄流过程中地电位的不均衡引起强电位差，都会产生对设备的破坏。所以现代防雷技术就是在如何防直击雷的前提下，防感应雷和地电位反击。
随着近年来空气污染的加剧，空气中带电粒子的浓度增大，雷云层更容易建立对地放电通道，发生闪络，形成雷击，而且雷电能量及雷击次数也比以前有所增大，这对微电子设备的破坏力也越来越大，因此对微电子设备进行防雷保护不但是非常必要的，也是必须的。
现代社会随着微电子技术的迅速发展和微电子产品大量运用，信息产业得到迅猛发展。其突出表现在计算机网络的大规模应用上，并且随着网络技术的发展和更新使网络的传输速率越来越高，信息量越来越大。社会的生产和生活对网络的依赖性也随之也越来越强，如果网络遭受意外而被中断和破坏，由此产生的结果将是灾难性的，损失将是巨大的。
但网络的安全由于技术上的原因是极为脆弱的，抛开其它不说，单就其硬件而言即是如此。网络的硬件技术来自微电子集成技术，芯片的集成度越高，单位体积内集成的门电路器件就越多，因而芯片的耐压水平就越低，现代网络使用的芯片的耐压水平仅几十伏，一旦传输线路上感应过电压信号就极有可能将芯片击穿，从而造成网络通讯中断，而由于模块技术的应用使得更换损坏芯片时常常会将整块电路板换掉，造成不必要的直接经济损失，更不用说因网络通讯中断造成的间接经济损失了。虽然现在对于广域网络的数据传输由于传输速率要求较高，数据量大而广泛采用光纤传输（光纤属于非金属物质因此不会感应雷电流也就不会将雷电流引入网络，造成对网络的物理性破坏），但计算机却无法接受光信号，因此仍需将光信号转换成电信号通过金属介质送入计算机，更何况网络大部分采用非屏蔽的超五类双绞为信号线。这就是说双绞导线的存在仍有可能将雷电流引入设备。
根据办公楼的实际情况，比较经济合理而行之有效的办法是在过去传统且合理可行的防雷措施基础上，用现代先进的电子防雷技术产品进行补充，完善直击雷防护系统；采用等电位连接技术；遵循共用接地技术；安装过电压、过电流保护装置，使生产办公楼机房内的设备尽可能的免受雷害，有效的防止雷电波在空间的入侵破坏，使各设备工作正常，经对现场进行勘测之后，提出如下防雷设计方案。
三、设计依据
1、IEC1024 《建筑物防雷》
2、IEC1312（1.2.3）《雷电电磁脉冲的防护》
3、GB50057-94 《建筑物防雷设计规范》
4、99D562 《建筑物防雷设施安装》
5、GB7450-87 《电子设备雷击保护导则》
6、GB50174-93 《电子计算机机房设计规范》
7、GB64-83 《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》
8、YD5068-98 《通信工程电源系统防雷技术规定》
9、其他现代防雷技术资料及文集等
四、设计方案
（一）防直击雷(备注:若有此设备则省略)
1.1 优化避雷针
使用传统的金属避雷针、避雷带对一般建筑物和建筑物内的人能够起到保护作用，其机理是“引雷入地”，即首先是引雷，代替被保护对象承受雷击，然后将雷电流引导入地。因此避雷针、带的实质是“引雷针”，同时，在引雷入地的过程中，由于未对雷电流进行大幅度的衰减，使得强大的雷电流在μs 级的瞬间迅速通过避雷针及其引下线，这势必在其周围产生强大的感应电磁场(脉冲)，感应电磁脉冲通过空间传播或与传输线耦合引入破坏电子设备，这就是感应雷和雷电入侵波。另外，在引下线入地处，未经衰减的雷电流会抬升地电位，并通过接地线对设备造成反击。可以说，造成电子设备雷击损坏原因，绝大部份是感应雷、雷电入侵波和地电位反击(统称二次雷击效应)，而普通的避雷针不仅不能避免这些二次雷击效应，反而促使其发生。如果要保护的对象是电子设备，使用普通避雷针防直击雷是有局限性的。为克服传统避雷针的缺陷，采用能削弱感应雷的中光ZGU-Ⅲ-5A2型优化避雷针与原大楼顶的避雷带组成混合式防直击雷的接闪装置。
在办公楼大楼楼顶安装一台中光ZGU-III-5A2型优化避雷针,考虑保护范围，根据滚球法计算，两针相距约18m，分别对称装在楼顶，各相距大楼两端（长度方向）约9 m， 各需增加塔杆4节（塔杆为φ165×1800/节，热喷锌），安装时应首先敷设水泥墩（需甲方协助处理，水泥墩长宽高尺寸为500 ×500 ×400 m m，内有钢筋骨架，与大楼主筋应焊接连通，水泥墩表面水平覆盖的500 ×400 m m钢板也应与骨架焊接连通），下级塔杆底座与水泥墩表面钢板良好焊接，中级、下级塔杆与优针的互连用螺栓联接，每组塔杆应分别用单层三根φ8钢绳均布固定。避雷针塔杆基座接地用40×4镀锌扁钢对称引出至楼顶避雷带焊接，焊接点作防锈处理，利用大楼原避雷带引下线泄流入地。
该避雷针利用“箝位分流”、“阻抗限流”等理论研制生产，在保持传统避雷针、带接闪入地的基础上，通过阻抗限流和钳位分流装置,可将雷电陡度di/dt衰减33倍，将雷电流的幅度大大减小，幅值衰减80％，将雷电波波形展宽至几百ms，使雷电流缓慢入地。使引下线四周的电磁感应减小，从而大大减小机房内的二次感应雷击，改善机房的受雷环境,这样，不仅能够有效地防御直击雷而且能够有效地抑制感应雷和地电位反击的产生，这对于保护对象主要是电子设备的情况是非常有效的。
ZGU-III-5A2型优化避雷针参数如下：
雷电流等级200KA；陡度衰减倍率≥33；幅值衰减≥80%；电阻≤5Ω；高度3m；重量42kg；抗风强度40m/s；安装尺寸Φ260±0.5/6-Φ17。适用于沿海、沿江、山谷、河道、风口等雷击多发区和强雷击区，以及容易遭受雷击的建筑物、构筑物等。
1.3 引下线
原大楼避雷带引下线仅有对称的两根Φ10的圆钢入地，《GB50057-94》标准规定，大楼引下线至少应该有四根以上。应在大楼原两根引下线基础上对称增加两根Φ10的镀锌圆钢或40×4的镀锌扁钢作为泄流引下线至新建地网相连。
1.4接地系统(根据实际情况定)
若大楼防直击雷的泄流地网与机房地网相距约有15米以上，而楼顶也没有无线通信天线，所以，防直击雷的地网与机房地网可以相互独立。但是，需要增加一组防直击雷的地网，与大楼顶对称增加的两根Φ10的镀锌圆钢或40×4的镀锌扁钢相焊接，作为优化避雷针的引下线。新建地网用中光ZGD-I-3型非金属接地模块共6块。接地模块由于是非金属材料，因而不易腐蚀，同时由于非金属材料中富含结晶水，使接地模块具有良好的保湿性，并增加了接地模块与土壤的亲合力，因此接地效果较为理想。
ZGD-I-3型非金属接地模块主要参数如下：
外形尺寸260X1000；重量50kg；室温下电阻率≤4Ω·m；土壤电阻率≤40Ω.m时单块地阻≤4Ω。
（二）防雷电电磁脉冲辐射
除了采用优化避雷针作为抑制感应雷的措施之外，屏蔽措施也是防感应雷的有效方法，这可以屏蔽掉相当一部分沿空间传播的感应电磁脉冲。因此，防止感应雷还应采取以下措施：
2.1各种金属传输线的的屏蔽层、外金属管套应做好接地，并尽可能埋地敷设。暴露于室外的无屏蔽层的金属线缆应穿金属管敷设，金属管进行接地，架空敷设的线缆尤其应当如此。（由甲方确定完成）
2.2建筑的主钢筋网应焊接连通并与建筑防雷接地地网相连接，以形+成屏蔽的法拉第笼式等位网。如果建筑物内的钢筋的数量较少或钢筋的分布难以形成网状，必要的话，可考虑在设备较为集中的、最为重要的中心机房的各个建筑面上安装屏蔽网并与设备保护接地地网相连接，屏蔽网的规格可选格栅密度为20×20的镀锌钢网。屏蔽网不仅可以防御感应雷，而且可以防止外界的其它电磁干扰。值得注意的是，室内的金属门窗应与屏蔽网连通。（由甲方确定完成）
2.3将设备的金属外壳进行接地也能起到一定的屏蔽的作用，这对于暴露在室外的设备尤其重要。
（三）防雷电入侵波
雷电入侵波是造成电子设备损坏的主要原因。除了附近发生雷击时，感应电磁脉冲可通过传输线形成入侵波，同样的道理，即使在远处发生雷击，只要传输线通过那个区域，一样可以引入感应雷电波，因此，传输线涉及的范围越广，进雷的几率就越高。要解决传输线的引雷问题，除了防直击雷、防感应雷外，还需要在暴露于室外的以及长距离敷设的各种传输线(光纤除外)上安装过电压、过电流保护的电子避雷器，来对侵入到传输线内部的感应雷电波进行抑制和泄放，以确保设备的安全。另外，合理的布线可以避免感应雷的入侵，比如电源线和信号线可以分别从强弱两个竖井或管槽敷设，即使同槽敷设，也应相隔足够的距离，避免相互感应。
3.1电源系统防雷
在各种各样的传输线中，电源线是分布最广的传输线，也就意味着受雷电感应的几率最高，最易引入感应雷。另外，根据对雷电波的频谱分析，雷电波的绝大部分能量集中在40kHz以下，其中最大的谐波分量就在工频附近，因此，雷电波最易和电源线发生耦合。事实也证明60％～80 ％的感应雷和雷电入侵波来自于电力传输线。根据IEC防雷的有关规定，对雷电入侵波应分区域进行防护，在每个区域的界面上采取相应的措施，逐级对雷电流进行泄放，直到将感应过电压降到设备可以承受的水平。因此，电源系统的防雷应采取多重保护、层层设防的原则，根据设备的重要程度和地理位置进行有重点，有层次的保护。国家有关规范规定，电源系统应采取三到四级保护。
3.1.1第一级保护（泄流保护）
在总配电箱安装ZGB151A-20型电源避雷器.
3.1.2 第二级保护（过压保护）
程控机房、计算机房的电源防护措施,.UPS前加装ZGB148A-20.
ZGB148A-20型用户分电源避雷器，主要参数及性能如下：
工作电压AC380V/420V；雷电通流量(8/20μs)40KA；响应时间≤25ns；标称导通电压680V；限制电压(8/20μs)≤1.2KV；接线端形式连接；外型尺寸201×218×90mm；安装尺寸140×180×180；有劣化指示；适用于电源的二级保护。
以上避雷器采用目前国际最先进的模块器件，具有免停电更换、超负荷或失效后自动脱离、劣化指示等功能。
第一级主要起泄放电源线路上感应而产生的大部分主能量；第二级主要降低第一级的残压并泄放剩余能量，同时泄放中间线路上的感应电流至设备能安全承受的水平，从而达到抑制电源线路雷电侵入的目的。
第一、二级电源避雷器联线采用≥16mm2绝缘铜绞线，其中L为红色，N为蓝色或黑色，PE为黄绿色，PE线接强电地线。
3.2信号系统防雷
由于信号系统，尤其是与信号传输线相连接的设备接口工作电压较低，而且耐压水平也很低，对于由信号传输线引入的感应雷电波特别敏感、极易损坏。因此，在设备的信号接口处安装相应的信号避雷器是非常必要的。根据信号传输线容易引雷的程度和设备的重要程度，在进出室内外的信号线上安装信号避雷器。
3.2.1 在计算机房输入至Modem的接口处，安装中光ZGB235F-3型信号避雷器，以保护Modem及后级设备，主要参数及性能如下：
雷电通流量3KA；工作电压12V；标称阻抗50Ω；限制电压(10/700μs)≤20V，传输速率10M；插入损耗≤0.5dB；BNC接头；外型尺寸78×25×25mm；重量80g。(ZGB210F24-5H为ZGB235F-3的24组合型)
七．工程预算
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