通信系统防雷

通讯系统防雷工程设计、施工介绍

现在通信机房内外部通信设备的电子化、集成化、智能化，特别是数字通信技术的发展，使得这些通信设备对雷电特别敏感，因雷电冲击而损坏设备的事件时有发生，并造成了非常巨大的损失，通信机房雷电防护的问题显得日益突出。因此，通信机房防雷接地显得尤其重要。
首先我们来说一下设计原则，通信线路和通信机械接地，是为防雷、防强电、防电磁感应，防电腐蚀，防通信干扰，以及作为通信正常工作和保护人身安全而设。
通信机械室的各种接地系统(包括联合接地，保护接地、防雷接地，以及各种自然接地体等)有两种设置方式(即分设方式与合设方式)，但每处只允许一种设置方式。
引入电源室的交流电源线，在室外应装置相应的低压避雷器及防护横向电压的设备接地体(包括防雷、交流零线的重复接地，保护接地、联合接地、电缆金属外护套，以及各种自然接地体等)，地下引接线及地上裸导体的连接等，应采取以下减少电化学腐蚀的措施：①接地体(包括地下的引接线)应采用镀锌钢材、铸钢材、铜材或石墨电极;②减少联合接地系统的直流工作电流;③保护接地系统应没有直流或交流电流;④引入电缆应采用有绝缘外护套的电缆或将电缆金属外护套与室内接地系统加绝缘措施;⑤两种不同的金属线(或金属排)连接时，应尽量采用熔接，保证无假焊、虚焊，当采用紧固件连接时，其连接处应镀锡。
接地体的引线不允许采用钢管保护，应采取绝缘措施。
采用分设接地方式时应作到：①各种地下接地体、地下裸引线之间的距离应>20m，接地装置埋设地点应设地线桩。②在电源室内应分别装设保护接地排和联合接地排。③接地系统的室外引接导线与房屋避雷泄流线的空间距离：当房屋高度在30m及以下时，一般应>2m。
联合接地系统应按机械室分类接入联合接地排，连接处所如下：①各种直流电源母线需接地的一极;②引入架，试验架，引入试验架，测量台、试验台的测试用地，以及测试仪表的接地; ③各机械室不接入交流电源的金属机架(电源室的直流配电屏机架不应接地);④电报机械和自动电话中继器的工作接地;⑤引入电缆的绝缘金属护套，配线电缆的金属屏蔽层;⑥各通信机械室的保安避雷器(包括放电间隙，避雷器等);⑦容易产生噪声干扰的盘架单独接地。
保护接地系统按设备分别接入保护接地排，连接处所如下：①交流配电盘、整流器、其他交流电源设备以及接入交流电源的机架、机壳;②交流电源线的金属外皮;③交流三相四线制配电系统的中性线重复接地。不准用交流三相四线制的中性线代替保护接地。
采用合设接地系统时应作到下列要求：①联合接地体、保护接地体、房屋防雷接地体、地下电缆金属外护套、混凝土电极以及金属水管等应接成一个接地系统，并采取熔焊和防腐蚀措施;②所有通信线路均应采用地下电缆引入方式，并应装设避雷设备;③不得利用室内通信设备的金属部分构成雷电流的泄流通路。
通信站内设备至回流排的连接导线。
铜芯不应<35mm2(总配线架至接地排);铜芯不应<16mm2(要求接地电阻<10欧时通信设备用);铜芯不应<10mm2(要求接地电阻≥10Ω的通信设备用);铝芯不应<25mm2(工频交流设备用)
接下来我们谈一下通信机房防雷施工方法
雷电进入通信机房有三种方式：第一种是直击雷直接击中金属导线，让高压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内;第二种是来自感应雷的高电压脉冲，即由于雷雨云对大地放电;第三种是雷雨云之间迅速放电形成的静电感应和电磁感应，这种反击会沿着电力系统的零线，保护接地线和各种形式的接地线，以波的形式传入室内
大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理
对通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式要求：通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁，并与之保持较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置
根据雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直接雷击区域;建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区，越往内部，危险程度越低。雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面由外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层形成。电气通道以及金属管等金属构件，穿过各级雷电保护区时必须在每一穿过点做等电位连接
进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、 LPZ1与LPZ2区交界处、以及终端设备的前端，根据IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类SPD，以及通讯网络类SPD(瞬态过电压保护器)。SPD是用以防护电子设备因受雷电闪击及其他干扰造成传导电涌过电压危害的有效手段
接下来分享一下 通信机房接地装置施工方
通信机房接地电阻标准，共用一组接地装置，接地电阻值应≤1Ω
安全保护接地、直流工作接地、防雷接地分设时，接地电阻值应符合以下规定：①安全保护接地，接地电阻不应>10Ω;②直流工作接地，接地电阻不应>4Ω;③防雷接地，接地电阻不应>10Ω
采用角钢50×50×5mm，长1.5m～2.5m;角钢与角钢的连接用扁钢，间隔≥4～5m，角钢≥40×4mm;引线采用50mm2多股铜芯绝缘线或按设计规定;引线与扁钢连接采用焊接，焊接点需进行防腐处理;接地体离通信机房的距离为15m～50m;接地体埋深1m;在腐蚀地带接地极需有防腐措施
通信机房应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入
通信机房地网由机房地网、铁塔地网和变压器地网等组成，地网的组成如下图所示。基站地网应充分利用机房建筑物的基础(含地桩)、铁塔基础内的主钢筋和地下其他金属设施作为接地体的一部分。当铁塔设在机房房顶，电力变压器设在机房楼内时，其地网可合用机房地网。
机房地网组成：机房地网应沿机房建筑物滴水点外设环形接地装置，同时还应利用机房建筑物基础横竖梁内2根以上主钢筋共同组成机房地网。当机房建筑物基础有地桩时，应将地桩内2根以上主钢筋与机房地网焊接连通。
当机房设有防静电地板时，应在地板下围绕机房敷设闭合的环形接地线，作为地板金属支架的接地引线排，其材料为铜导线，截面积应≥50mm2，并从接地汇集线上引出不少于2根截面积为50mm2的铜质接地线与引线排连通。
铁塔地网的组成：当通信铁塔位于机房旁边时，铁塔地网应延伸到塔基四脚处1.5m远的范围，网格尺寸不应>3m×3m，其周边为封闭式，同时还要利用塔基地桩内2根以上主钢筋作为铁塔地网的垂直接地体，铁塔地网与机房地网之间应每隔3～5m相互焊接连通一次，连接点不应<二点。当通信铁塔位于机房屋顶时，铁塔四脚应与楼顶避雷带就近不少于二处焊接连通，同时宜在机房地网四角设置辐射式接地体，以利雷电流散流
变压器地网的组成：当电力变压器设置在通信机房内时，其地网可合用机房及铁塔地网组成的联合地网;当电力变压器设置在机房外，且距机房地网边缘30m以内时，变压器地网与机房地网或铁塔之间，应每隔3～5m相互焊接连通一次(至少有2处连通)，以相互组成一个周边封闭的地网。

设计依据：

依据中国国家标准与行业的设计规范的要求，建筑物和建筑物内电子信息系统都应有完整得防护措施，保证该系统能正常运行。这包括建筑物本身、电源供电系统、不间断供电系统，空调设备、电脑网络、闭路电视监控系统、安防报警系统、微波通信设备等装置，均应有防护装置保护。本方案在制订过程中参考了以下国家标准和国际相关标准：

1. 国标《建筑物防雷设计规范》GB 50057－2010

2.国标《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012

3.国标《电子信息系统机房设计规范》GB 50174－2008

4.国标《计算机场地安全要求》GB/T 9361－2011

5.国标《电子设备雷击保护导则》GB 7450－87

6.国标《电子计算机场地通用规范》GB /T 2887－2011

7.国标《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB 50198－2011

8.《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》GA267-2000

9.《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006

10.《低压配电设计规范》GB50054-2011

设计思想：

雷电防护工程是一个系统工程，现代防雷技术强调“整体防护、综合治理、层层设防”。在防雷工程设计时应系统地、因地制宜地将外部防护和内部防护有机地结合起来，贯彻整体防御思想，综合运用分流(泄流)、均压（等电位）、屏蔽、接地和保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系，才能取得明显的效果。综合防雷系统主要应从以下几个要素着手。

1)分流（泄流）：在建筑物顶部安装接闪器，让雷电按指定的路径泄放入地。避免大楼直接接受雷电流而受损。

2)均压（等电位）：防止相邻金属导体及不同地网之间产生电位差，采用等电位连接和共用接地等措施。

3)屏蔽：利用建筑物的钢筋混凝土墙体、人工屏蔽网和各种设备自身的金属屏蔽层以及屏蔽电缆，衰减雷击电磁脉冲对设备的危害。

4)接地：接地是分流和泄放直击雷和雷击电磁脉冲干扰能量的最有效的手段之一，也是等电位连接的基础。

5)保护（箝位）：是在电源线、信号线、接等过电压可能侵入的所在端口，装设必要的电涌保护器（SPD），将侵入设备系统的冲击过电压限制到设备能承受的冲击过电压水平之内。电涌保护器俗称浪涌保护器，是在最短时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口电位相等，同时释放系统中因雷击而产生的大量脉冲能量，并短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护线路上用户的设备。

根据我公司对现场考察情况，按照国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010、国标《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012等国家标准和技术规范，严格规范设计、施工，产品采用国内防雷市场知名品牌的SPD，并按先进性、实用性及高可靠性、可扩充性、可维护性及经济性原则进行深化设计。

广播电视局电源防雷实施方案

1、现场勘查情况

1）建筑物直击雷：电视台信号塔在建筑物中间位置且高度保护半径足以覆盖周围建筑物所以不用考虑建筑物直击雷防护。

2)电源部分：大楼总配电室在一楼，供电由南北两路变压器北是常用南是备用，低压供电模式为TN-C，常用总配电线路原有一套浪涌保护器不符合现在国家规范要求，备用配电线路无浪涌保护器。从总配电柜中分出两路线一路是大楼办公用电一路是机房配电，一楼和二楼机房总配电在总配电室机房内有分配电柜，无浪涌保护器。

3）信号部分：信号接收为光纤进入二楼机房无线发射4个频率，96.7、107.1、92.1、数字，大楼无室外视频监控，网络由光纤进入二楼机房无室外走线，

4）接地：一楼总配电室、一楼机房、二楼机房都是共用一个接地，接地电阻都符合国家规定。一楼、二楼机房内有等电位连接排机房内所有设备都已连接至等电位连接排上。

2、电源防护

A）第一级保护

考虑到进入总配电室的电缆容易遭受雷电闪击或者感应雷电波，并且进入总配电室的雷电流没有分流，雷电流最强。因此，在总配电室总配电出线端原有的浪涌保护器更换成规范要求的SPD，它可以对通过电缆的直击雷和高强度感应雷实施泄放，将数万甚至数十万伏的过电压限制到数千伏。依据《建筑物防雷设计规范》第六章：防雷击电磁脉冲第三节屏蔽、接地和等电位连接的要求：第6.3.4条及第四节 对浪涌保护器和其他的要求：第6.4.7条规定，在LPZOA或LPZ0B区与LPZ1区交界处，从室外引来的线路上安装SPD当线路有屏蔽时，每个SPD的雷电流按雷电流的幅值的30%考虑.本建筑物为二类防雷建筑物，首次雷电流幅值为150KA，电源线路为铠装埋地，TN-S配电模式，因此首次直击雷在低压配电线路上每线的分配电流为：在建筑物已安装合格的防直击雷措施后，有50%的雷电流通过引下线流入接地装置，因此每线分配电流为：150KA*50%*30%/4=5.6KA，按《建筑物防雷设计规范》第六章：第四节：第6.4.7条要求每线标称放电电流不宜小于15KA。同时，依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012，浪涌保护器可以将数万伏的雷击及电涌限制到2500V以下。

选型说明：

依据标准要求配电系统第一级防雷保护设计为：使用10/350μs波形通流容量25KA，将雷击及电涌限制到2500V以下。因此采用高能量JCF-DM275/25雷电放电器，Iimp=25KA(10/350μS)，Up≤2.0KV。JCF-DM275/25可用于雷击区域的LPZ 1区域或更高界面，一般用于建筑物的总配电箱进线端为第一级过压保护器。变压器下总配电柜内安装一套。共1套

B）第二级保护

考虑到总配电到一楼和二楼机房配电柜及办公楼输电线路，主要是针对电源的次级防雷，也应在一楼和二楼机房进线端及办公楼总电出线端的电缆芯线上对地加装SPD，用于保护整流器等后端设备，它可将几千伏的过电压进一步限制到一点几千伏。根据《建筑物防雷设计规范》第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对浪涌保护器（SPD）的要求及GB 50054-95《低压配电设计规范》第四章的有关规定，依据雷电分流理论，需使用8/20μs波形，通流容量20KA，能将线路感应雷击过电压限制到2KV以下。对于特殊区域需要做重点防护的配电电源需使用通流容量60KA的浪涌保护器进行加强保护。《建筑物防雷设计规范》第六章对于配电盘、断路器、固定安装的电机等第III类耐冲击过压，其耐压为4KV。对于电梯、机房、空调等属于需要重要保护的区域，浪涌保护器应选择通流容量为20KA。安装于配电箱内。为防止浪涌保护器遭受雷击后损坏后，电源对地短路，需要在浪涌保护器前安装空气开关作为短路保护装置。按照第二类防雷建筑物雷电防护等级二次雷击参数要求，依据雷电分流理论，可分配到电源线路系统的雷电电流为8/20μs波形20KA，则对于TN系统，每线可分配8/20μs波形雷电流18.75KA，考虑到保护的裕度，作为配电系统电源第二级防雷，需使用8/20μs波形、通流容量20KA每线的电源浪涌保护器将线路感应雷击过电压限制到2000V以下。

选型说明：

依据标准要求配电系统第二级防雷保护设计为：使用8/20μs波形，标称通流容量为40KA的JCF-DM385/40浪涌保护器，In=40KA(8/20μS)，Up≤2.2KV。JCF-DM385/40可用于雷击区域的LPZ 1-2区域或更高界面，一般用于建筑物的分配电箱进线端为第二级过压保护器。产品具有劣化指示功能，模块支持热插拔。在每个分配电柜出线各安装一套。共3套

2.2、接地系统处理

所有防雷器就近接地即与公共接地相连接，为了达到实际防雷的效果，设备的防雷接地电阻必须小于或等于4欧姆。该配电室及机房实际接地电阻符合国家规范要求。