 目 錄:一、情況說明 二、綜合概述 三、設計依據 四、設計方案 （一）防直擊雷 （二）防雷電電磁脈衝輻射 （三）防雷電入侵波 3.1電源系統防雷3.2信號系統防雷 3.3接地系統 五、主要項目清單（部分）
一、情況說明：
此次防雷設計主要針對中心機房.
二、綜合概述
雷電是一種普通的自然現象，一方面由於雷電的作用每年空氣中的几百萬噸的氮氣被合成氮氧化物落到地面為植物所吸收，而且可以使空氣中的氧分子被氧化成臭氧淨化空氣，阻擋紫外線,保護人類健康。另一方面，雷電是自然界中強烈的放電現象，人類還無法控制和阻止它的發生。它具有高電壓、大電流和瞬時性的特點。在落雷時，其放電電壓高達500KV，閃電電流幅值可達100---300KA，通過雷擊通道時，其週圍將產生強大的雷電電磁場和電磁脈衝輻射，以及地電位反擊等。一般以落雷點為中心，500m為半徑範圍的微電子設備均是其破坏的對象，這些統稱為雷電電磁脈衝LEMP，嚴重影響人們的生產生活。每年因雷電巨大的破坏力給人類造成的損失高達數百億美元之巨，這是傳統避雷針、避雷帶、避雷網無法保証的，因此防雷又成為了各行各業工作時必須考慮的因素。
人們很早就開始進行對雷電的探索和防護研究，但直到兩百多年前富蘭克林發明瞭避雷針，人們才在防雷領域取得一定的成功，但隨著近年來電子及微電子設備，尤其是大規模、超大規模集成電路在人們生產生活的各個領域大量運用，對建筑物內的微電設備如何防雷已提到議事日程。由於大規模及超大規模集成電路由TTL、CMOS、NMOS等器件組成，受器件及材料耐壓水平限制，整個集成電路的耐壓水平均在100伏以下，而雷電的云間閃及云地閃產生電磁輻射；以及富蘭克林避雷針、帶固有的缺陷，使其在引雷泄流的過程中會產生強電磁波輻射，會在設備及各種線路上形成過電壓過電流，都會超過上千伏上千安；而泄流過程中地電位的不均衡引起強電位差，都會產生對設備的破坏。所以現代防雷技術就是在如何防直擊雷的前提下，防感應雷和地電位反擊。
隨著近年來空氣污染的加劇，空氣中帶電粒子的濃度增大，雷雲層更容易建立對地放電通道，發生閃絡，形成雷擊，而且雷電能量及雷擊次數也比以前有所增大，這對微電子設備的破坏力也越來越大，因此對微電子設備進行防雷保護不但是非常必要的，也是必須的。
現代社會隨著微電子技術的迅速發展和微電子產品大量運用，信息產業得到迅猛發展。其突出表現在計算機網絡的大規模應用上，並且隨著網絡技術的發展和更新使網絡的傳輸速率越來越高，信息量越來越大。社會的生產和生活對網絡的依賴性也隨之也越來越強，如果網絡遭受意外而被中斷和破坏，由此產生的結果將是災難性的，損失將是巨大的。
但網絡的安全由於技術上的原因是極為脆弱的，拋開其它不說，單就其硬件而言即是如此。網絡的硬件技術來自微電子集成技術，芯片的集成度越高，單位體積內集成的門電路器件就越多，因而芯片的耐壓水平就越低，現代網絡使用的芯片的耐壓水平僅几十伏，一旦傳輸線路上感應過電壓信號就極有可能將芯片擊穿，從而造成網絡通訊中斷，而由於模塊技術的應用使得更換損坏芯片時常常會將整塊電路板換掉，造成不必要的直接經濟損失，更不用說因網絡通訊中斷造成的間接經濟損失了。雖然現在對於廣域網絡的數據傳輸由於傳輸速率要求較高，數據量大而廣氾採用光纖傳輸（光纖屬於非金屬物質因此不會感應雷電流也就不會將雷電流引入網絡，造成對網絡的物理性破坏），但計算機卻無法接受光信號，因此仍需將光信號轉換成電信號通過金屬介質送入計算機，更何況網絡大部分採用非屏蔽的超五類雙絞為信號線。這就是說雙絞導線的存在仍有可能將雷電流引入設備。
根據辦公樓的實際情況，比較經濟合理而行之有效的辦法是在過去傳統且合理可行的防雷措施基礎上，用現代先進的電子防雷技術產品進行補充，完善直擊雷防護系統；採用等電位連接技術；遵循共用接地技術；安裝過電壓、過電流保護裝置，使生產辦公樓機房內的設備盡可能的免受雷害，有效的防止雷電波在空間的入侵破坏，使各設備工作正常，經對現場進行勘測之後，提出如下防雷設計方案。
三、設計依據
1、IEC1024 《建筑物防雷》
2、IEC1312（1.2.3）《雷電電磁脈衝的防護》
3、GB50057-94 《建筑物防雷設計規範》
4、99D562 《建筑物防雷設施安裝》
5、GB7450-87 《電子設備雷擊保護導則》
6、GB50174-93 《電子計算機機房設計規範》
7、GB64-83 《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規範》
8、YD5068-98 《通信工程電源系統防雷技術規定》
9、其他現代防雷技術資料及文集等
四、設計方案
（一）防直擊雷(備註:若有此設備則省略)
1.1 優化避雷針
使用傳統的金屬避雷針、避雷帶對一般建筑物和建筑物內的人能夠起到保護作用，其機理是“引雷入地”，即首先是引雷，代替被保護對象承受雷擊，然後將雷電流引導入地。因此避雷針、帶的實質是“引雷針”，同時，在引雷入地的過程中，由於未對雷電流進行大幅度的衰減，使得強大的雷電流在μs 級的瞬間迅速通過避雷針及其引下線，這勢必在其週圍產生強大的感應電磁場(脈衝)，感應電磁脈衝通過空間傳播或與傳輸線耦合引入破坏電子設備，這就是感應雷和雷電入侵波。另外，在引下線入地處，未經衰減的雷電流會抬升地電位，並通過接地線對設備造成反擊。可以說，造成電子設備雷擊損坏原因，絕大部份是感應雷、雷電入侵波和地電位反擊(統稱二次雷擊效應)，而普通的避雷針不僅不能避免這些二次雷擊效應，反而促使其發生。如果要保護的對象是電子設備，使用普通避雷針防直擊雷是有侷限性的。為克服傳統避雷針的缺陷，採用能削弱感應雷的中光ZGU-Ⅲ-5A2型優化避雷針與原大樓頂的避雷帶組成混合式防直擊雷的接閃裝置。
在辦公樓大樓樓頂安裝一臺中光ZGU-III-5A2型優化避雷針,考慮保護範圍，根據滾球法計算，兩針相距約18m，分別對稱裝在樓頂，各相距大樓兩端（長度方向）約9 m， 各需增加塔杆4節（塔杆為φ165×1800/節，熱噴鋅），安裝時應首先敷設水泥墩（需甲方協助處理，水泥墩長寬高尺寸為500 ×500 ×400 m m，內有鋼觔骨架，與大樓主觔應焊接連通，水泥墩表面水平覆蓋的500 ×400 m m鋼板也應與骨架焊接連通），下級塔杆底座與水泥墩表面鋼板良好焊接，中級、下級塔杆與優針的互連用螺栓聯接，每組塔杆應分別用單層三根φ8鋼繩均布固定。避雷針塔杆基座接地用40×4鍍鋅扁鋼對稱引出至樓頂避雷帶焊接，焊接點作防鏽處理，利用大樓原避雷帶引下線泄流入地。
該避雷針利用“箝位分流”、“阻抗限流”等理論研製生產，在保持傳統避雷針、帶接閃入地的基礎上，通過阻抗限流和鉗位分流裝置,可將雷電陡度di/dt衰減33倍，將雷電流的幅度大大減小，幅值衰減80％，將雷電波波形展寬至几百ms，使雷電流緩慢入地。使引下線四週的電磁感應減小，從而大大減小機房內的二次感應雷擊，改善機房的受雷環境,這樣，不僅能夠有效地防禦直擊雷而且能夠有效地抑制感應雷和地電位反擊的產生，這對於保護對象主要是電子設備的情況是非常有效的。
ZGU-III-5A2型優化避雷針參數如下：
雷電流等級200KA；陡度衰減倍率≥33；幅值衰減≥80%；電阻≤5Ω；高度3m；重量42kg；抗風強度40m/s；安裝尺寸Φ260±0.5/6-Φ17。適用於沿海、沿江、山谷、河道、風口等雷擊多發區和強雷擊區，以及容易遭受雷擊的建筑物、構筑物等。
1.3 引下線
原大樓避雷帶引下線僅有對稱的兩根Φ10的圓鋼入地，《GB50057-94》標準規定，大樓引下線至少應該有四根以上。應在大樓原兩根引下線基礎上對稱增加兩根Φ10的鍍鋅圓鋼或40×4的鍍鋅扁鋼作為泄流引下線至新建地網相連。
1.4接地系統(根據實際情況定)
若大樓防直擊雷的泄流地網與機房地網相距約有15米以上，而樓頂也沒有無線通信天線，所以，防直擊雷的地網與機房地網可以相互獨立。但是，需要增加一組防直擊雷的地網，與大樓頂對稱增加的兩根Φ10的鍍鋅圓鋼或40×4的鍍鋅扁鋼相焊接，作為優化避雷針的引下線。新建地網用中光ZGD-I-3型非金屬接地模塊共6塊。接地模塊由於是非金屬材料，因而不易腐蝕，同時由於非金屬材料中富含結晶水，使接地模塊具有良好的保濕性，並增加了接地模塊與土壤的親合力，因此接地效果較為理想。
ZGD-I-3型非金屬接地模塊主要參數如下：
外形尺寸260X1000；重量50kg；室溫下電阻率≤4Ω·m；土壤電阻率≤40Ω.m時單塊地阻≤4Ω。
（二）防雷電電磁脈衝輻射
除了採用優化避雷針作為抑制感應雷的措施之外，屏蔽措施也是防感應雷的有效方法，這可以屏蔽掉相當一部分沿空間傳播的感應電磁脈衝。因此，防止感應雷還應採取以下措施：
2.1各種金屬傳輸線的的屏蔽層、外金屬管套應做好接地，並盡可能埋地敷設。暴露于室外的無屏蔽層的金屬線纜應穿金屬管敷設，金屬管進行接地，架空敷設的線纜尤其應當如此。（由甲方確定完成）
2.2建筑的主鋼觔網應焊接連通並與建筑防雷接地地網相連接，以形+成屏蔽的法拉第籠式等位網。如果建筑物內的鋼觔的數量較少或鋼觔的分布難以形成網狀，必要的話，可考慮在設備較為集中的、最為重要的中心機房的各個建筑面上安裝屏蔽網並與設備保護接地地網相連接，屏蔽網的規格可選格柵密度為20×20的鍍鋅鋼網。屏蔽網不僅可以防禦感應雷，而且可以防止外界的其它電磁干擾。值得注意的是，室內的金屬門窗應與屏蔽網連通。（由甲方確定完成）
2.3將設備的金屬外殼進行接地也能起到一定的屏蔽的作用，這對於暴露在室外的設備尤其重要。
（三）防雷電入侵波
雷電入侵波是造成電子設備損坏的主要原因。除了附近發生雷擊時，感應電磁脈衝可通過傳輸線形成入侵波，同樣的道理，即使在遠處發生雷擊，只要傳輸線通過那個區域，一樣可以引入感應雷電波，因此，傳輸線涉及的範圍越廣，進雷的几率就越高。要解決傳輸線的引雷問題，除了防直擊雷、防感應雷外，還需要在暴露于室外的以及長距離敷設的各種傳輸線(光纖除外)上安裝過電壓、過電流保護的電子避雷器，來對侵入到傳輸線內部的感應雷電波進行抑制和泄放，以確保設備的安全。另外，合理的布線可以避免感應雷的入侵，比如電源線和信號線可以分別從強弱兩個豎井或管槽敷設，即使同槽敷設，也應相隔足夠的距離，避免相互感應。
3.1電源系統防雷
在各種各樣的傳輸線中，電源線是分布最廣的傳輸線，也就意味著受雷電感應的几率最高，最易引入感應雷。另外，根據對雷電波的頻譜分析，雷電波的絕大部分能量集中在40kHz以下，其中最大的諧波分量就在工頻附近，因此，雷電波最易和電源線發生耦合。事實也証明60％～80 ％的感應雷和雷電入侵波來自于電力傳輸線。根據IEC防雷的有關規定，對雷電入侵波應分區域進行防護，在每個區域的界面上採取相應的措施，逐級對雷電流進行泄放，直到將感應過電壓降到設備可以承受的水平。因此，電源系統的防雷應採取多重保護、層層設防的原則，根據設備的重要程度和地理位置進行有重點，有層次的保護。國家有關規範規定，電源系統應採取三到四級保護。
3.1.1第一級保護（泄流保護）
在總配電箱安裝ZGB151A-20型電源避雷器.
3.1.2 第二級保護（過壓保護）
程控機房、計算機房的電源防護措施,.UPS前加裝ZGB148A-20.
ZGB148A-20型用戶分電源避雷器，主要參數及性能如下：
工作電壓AC380V/420V；雷電通流量(8/20μs)40KA；響應時間≤25ns；標稱導通電壓680V；限制電壓(8/20μs)≤1.2KV；接線端形式連接；外型尺寸201×218×90mm；安裝尺寸140×180×180；有劣化指示；適用於電源的二級保護。
以上避雷器採用目前國際最先進的模塊器件，具有免停電更換、超負荷或失效后自動脫離、劣化指示等功能。
第一級主要起泄放電源線路上感應而產生的大部分主能量；第二級主要降低第一級的殘壓並泄放剩餘能量，同時泄放中間線路上的感應電流至設備能安全承受的水平，從而達到抑制電源線路雷電侵入的目的。
第一、二級電源避雷器聯線採用≥16mm2絕緣銅絞線，其中L為紅色，N為藍色或黑色，PE為黃綠色，PE線接強電地線。
3.2信號系統防雷
由於信號系統，尤其是與信號傳輸線相連接的設備接口工作電壓較低，而且耐壓水平也很低，對於由信號傳輸線引入的感應雷電波特別敏感、極易損坏。因此，在設備的信號接口處安裝相應的信號避雷器是非常必要的。根據信號傳輸線容易引雷的程度和設備的重要程度，在進出室內外的信號線上安裝信號避雷器。
3.2.1 在計算機房輸入至Modem的接口處，安裝中光ZGB235F-3型信號避雷器，以保護Modem及后級設備，主要參數及性能如下：
雷電通流量3KA；工作電壓12V；標稱阻抗50Ω；限制電壓(10/700μs)≤20V，傳輸速率10M；插入損耗≤0.5dB；BNC接頭；外型尺寸78×25×25mm；重量80g。(ZGB210F24-5H為ZGB235F-3的24組合型)
七．工程預算
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