1.概述 雷擊是年復(fù)一年的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息的不斷發(fā)展,日益繁忙龐雜的事務(wù)通過高速電腦、自動(dòng)化設(shè)備及通訊設(shè)備得以井然有序,而這些敏感電子設(shè)備的工作電壓卻在不斷降低,其數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大,因而它們受到過壓特別是雷電襲擊而受到損害的可能性就大大增加,其后果可能使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中斷,重要數(shù)據(jù)丟失,造成難以估算的經(jīng)濟(jì)損失,雷電和浪涌電壓已成為當(dāng)今信息電子化時(shí)代的一大公害。因此,避雷防電涌過壓已成為具有時(shí)代特點(diǎn)的一項(xiàng)迫切要求。 廣東省尤其是深圳市地處我國南部沿海,是我國雷暴天氣持續(xù)最長、雷害最嚴(yán)重的地區(qū)之一。深圳地鐵車輛段在建設(shè)過程當(dāng)中,應(yīng)考慮到弱電智能化各系統(tǒng)高度集成化的電子設(shè)備對(duì)雷電非常敏感,做好防雷接地措施,從而保證設(shè)備和工作人員的安全。 我方按照“整體防護(hù)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、維護(hù)方便”的原則,根據(jù)招標(biāo)文件的具體要求,結(jié)合現(xiàn)場勘察情況,擬定了本防雷技術(shù)方案,供參考。
2.設(shè)計(jì)依據(jù) (1) GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》 (2) QX3-2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》 D562《建筑物、構(gòu)筑物防雷設(shè)施安裝》 (3) GB7450-87《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》 (4) GA173-1998《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》 (5) VDE0675《過電壓保護(hù)器》 (6) GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》 (7) GB/T2887-2000《計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范》 (8) GDYD0006-98《廣東省通信局(站)防雷接地技術(shù)要求(試行)》。 (9) 廣東省電信公司企業(yè)技術(shù)規(guī)定:《廣東省數(shù)據(jù)通信機(jī)房和電源系統(tǒng)防雷改造工程設(shè)計(jì)和驗(yàn)收技術(shù)規(guī)定》(討論稿)。 (10) YDJ26-89:《通信局(站)接地設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定》。 (11) YD 5078-1998:《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定》。 (12) YD/T 1051-2000:《通信局(站)電源系統(tǒng)總技術(shù)要求》。 (13) 國際電信聯(lián)盟ITU-T(原CCITT)相關(guān)建議及標(biāo)準(zhǔn): l K.27 Bonding Configurations and Earthing inside a Telecommunication Building. l K.31 Bonding Configurations and Earthing of Telecommunication Installation inside a Subscriber’s Building. l K.41 電信中心內(nèi)部通信設(shè)備接口抗雷擊能力 (14) 國際電工委員會(huì)(IEC)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)系列: l IEC1024-1992 Protection of Structures against Lightning l IEC1312-1996 Protection against LEMP l IEC 61643-1-1998 接至低壓電力配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器
3.設(shè)計(jì)思想 防雷工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,要求將外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置統(tǒng)一考慮,著眼于全方位的雷電綜合防護(hù),把機(jī)房建筑物的防雷、雷電電磁脈沖(LEMP)防護(hù)、設(shè)備防雷、電源系統(tǒng)防雷、線路防雷、接地系統(tǒng)、保護(hù)裝置等綜合因素考慮在內(nèi)。任何方面的遺漏帶來的危害都是不能低估的。 綜合運(yùn)營樓各弱電系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房作為一個(gè)欲保護(hù)的區(qū)域,從EMC(電磁兼容)的觀點(diǎn)來看,由外到內(nèi)可分為幾級(jí)保護(hù)區(qū)。運(yùn)營樓建筑物外部是直接雷的區(qū)域,在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備最容易遭受損害,危險(xiǎn)性最高,是暴露區(qū),為0區(qū);建筑物內(nèi)部及計(jì)算機(jī)房所處的位置為非暴露區(qū),可將其分為1區(qū)、2區(qū),越往內(nèi)部,危險(xiǎn)程度越低。如圖1所示。我們對(duì)大樓各弱電智能化系統(tǒng)的防雷接地采取如下措施: Ø 綜合運(yùn)營樓各弱電系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房雷擊電磁脈沖防護(hù)按A類要求設(shè)計(jì),供電電源應(yīng)采取3-4級(jí)電涌保護(hù)器(SPD)進(jìn)行保護(hù)。從而將雷電過電壓降低到設(shè)備能夠承受的水平。 圖11-1 教學(xué)樓防雷分區(qū)
Ø 各弱電智能化系統(tǒng),建議對(duì)于進(jìn)出大樓的電纜、電線在設(shè)備端接口安裝數(shù)據(jù)或信號(hào)接口電涌保護(hù)器(SPD)。 Ø 大樓的弱電接地采用聯(lián)合接地,建立合格的接地系統(tǒng),對(duì)所有的弱電設(shè)備間、弱電機(jī)房均設(shè)置接地匯流排,所有的接地主干均在接地體處采用聯(lián)合接地匯流銅牌統(tǒng)一接地。 Ø 接地系統(tǒng)貫串所有弱電井及設(shè)備機(jī)房,對(duì)進(jìn)出保護(hù)區(qū)界面的管、線、槽實(shí)行等電位連接。為防靜電感應(yīng),各個(gè)弱電設(shè)備間室內(nèi)用電設(shè)備實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地。
4.設(shè)計(jì)范圍 本工程為深圳地鐵一期工程車輛段弱電智能化系統(tǒng)的綜合運(yùn)營樓防雷接地系統(tǒng),主要包括以下方面的安裝調(diào)試: (1) 電源電涌保護(hù)器的安裝調(diào)試; (2) 接地系統(tǒng)的安裝設(shè)計(jì)。 5.方案設(shè)計(jì) 5.1電源系統(tǒng)多級(jí)電涌保護(hù)器措施 5.1.1電源電涌保護(hù)器的選擇和應(yīng)用原則 ⑴ 為了安全起見及使用和維護(hù)方便,電源系統(tǒng)的多級(jí)防雷,原則上均選用并聯(lián)型電源電涌保護(hù)器。 ⑵ 電源電涌保護(hù)器的保護(hù)模式有共模和差模兩種方式。共模保護(hù)指相線-地線(L-PE)間、零線-地線(N-PE)間的保護(hù);差模保護(hù)指相線-零線(L-N)間、相線-相線(L-L)間的保護(hù)。 ⑶ 但考慮到我國電網(wǎng)電壓普遍不穩(wěn)定、波動(dòng)范圍大的實(shí)際情況,在盡量選擇殘壓較低的電源電涌保護(hù)器的同時(shí),還必須考慮電涌保護(hù)器有足夠大的最大連續(xù)工作電壓。如果最大連續(xù)工作電壓偏低,則容易造成電涌保護(hù)器自毀。 ⑷ 電源系統(tǒng)低壓側(cè)有一、二、三、四級(jí)不同的保護(hù)級(jí)別,應(yīng)根據(jù)保護(hù)級(jí)別的不同,選擇合適標(biāo)稱放電電流(額定通流容量)和電壓保護(hù)水平的電源電涌保護(hù)器,并保證電涌保護(hù)器有足夠的耐雷電沖擊能力,交流電源線路超過25m以上且有跨樓走向,都應(yīng)做該級(jí)相應(yīng)的保護(hù)。 ⑸ 電源系統(tǒng)低壓側(cè)保護(hù)用的電源電涌保護(hù)器,應(yīng)該選擇有失效告警指示、并能提供遙測端口功能的電源電涌保護(hù)器,以方便監(jiān)控、管理和日后維護(hù)。 ⑹ 電源電涌保護(hù)器必須具有阻燃功能,在失效或自毀時(shí)不能起火。 ⑺ 電源電涌保護(hù)器必須具有失效分離裝置,在失效時(shí),能自動(dòng)與電源系統(tǒng)斷開,而不影響電源系統(tǒng)的正常供電。 ⑻ 電源電涌保護(hù)器的連接端子,必須至少能適應(yīng)10mm2的導(dǎo)線連接。安裝電涌保護(hù)器時(shí)的引線應(yīng)采用截面積不小于10mm2的多股銅導(dǎo)線(建議使用16mm2的多股銅導(dǎo)線),并盡可能短(引線長度不宜超過1.0m)。當(dāng)引線長度超過1.0m時(shí),應(yīng)加大引線的截面積。引線應(yīng)緊湊并排或綁扎布放。 ⑼ 電源電涌保護(hù)器的接地:接地線應(yīng)使用不小于25~35mm2的多股銅導(dǎo)線,并盡可能就近與交流保護(hù)地匯流排、總匯流排或接地網(wǎng)直接可靠連接。 5.1.2電源電涌保護(hù)器設(shè)備選型 本方案中,對(duì)于電源系統(tǒng)電涌保護(hù)器,我們選用德國DEHN的避雷器。DEHN+SOEHNE公司是德國乃至世界第一流的避雷和過電壓保護(hù)設(shè)備專業(yè)制造商,集中了德國最優(yōu)秀的防雷專家和技師,半個(gè)多世紀(jì)以來,一直從事過電壓保護(hù)技術(shù)和器件的研究及生產(chǎn),已獲得ISO9001認(rèn)證,符合國際IEC專業(yè)標(biāo)準(zhǔn),質(zhì)量精湛,設(shè)計(jì)先進(jìn),功能卓越,安全可靠,在全球數(shù)萬家用戶中一直享有極高的聲譽(yù)。 DEHN+SOEHNE的產(chǎn)品有以下有點(diǎn): Ø 符合國際IEC標(biāo)準(zhǔn),通過國家信息產(chǎn)業(yè)部、公安部檢測認(rèn)證。 Ø 德國產(chǎn)品,質(zhì)量精湛,安全可靠。 Ø 防雷擊強(qiáng)度高,大能量防雷器,測試波形10/350μs。 Ø 響應(yīng)快速。 Ø 插入損耗低。 Ø 標(biāo)準(zhǔn)模塊式設(shè)計(jì),安裝非常方便。 5.1.3電源電涌保護(hù)器配置 作為弱電智能化系統(tǒng)不僅對(duì)供電系統(tǒng)要求高,而且對(duì)電源系統(tǒng)的防雷也同樣要求高。供電電源采取三級(jí)電涌保護(hù)器(SPD)進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)供電系統(tǒng)原理圖和招標(biāo)書要求具體配置見表1。 表11-1:電源避雷器配置概況 電源電涌保護(hù)器安裝位置 電源系統(tǒng) 型號(hào)規(guī)格 防護(hù)級(jí)別 通流容量要求(8/20μs) 數(shù)量(臺(tái)) UPS輸入柜DPS-01電源進(jìn)線端 三相~380V DEHN VGA 280/4(德國) 第一、二級(jí) ≥100kA 1 UPS輸出柜DPS-02母聯(lián)開關(guān)后 三相~380V DEHNrail 230FML(德國) 第三級(jí) ≥5kA 1 網(wǎng)絡(luò)機(jī)房配電箱CAB-01母聯(lián)開關(guān)后 三相~380V DEHNrail 230FML(德國) 第三級(jí) ≥5kA 1 樓層配電箱CAB-02、CAB-09母聯(lián)開關(guān)后 三相~380V DEHNrail 230FML(德國) 第三級(jí) ≥5kA 2 弱電井樓層UPS配電箱CAB-03~08、CAB-10~15進(jìn)線開關(guān)后三相~380V DEHNrail 230FML(德國) 第三級(jí) ≥5kA 12
5.1.4電源電涌保護(hù)器的功能 (1) 復(fù)合式避雷器 DEHNventil VGA280/4 DEHNventil VGA280/4是一種避雷/浪涌保護(hù)復(fù)合式電源避雷器,用于將電源線接入防雷等電位系統(tǒng)中,能夠在一個(gè)位置上單獨(dú)地解決電源防雷B、C級(jí),即方案中的電源系統(tǒng)一、二級(jí)防雷保護(hù)。協(xié)調(diào)處理高能量泄放和低殘壓的功能。已獲得德國專利 用于過電壓保護(hù),抑制浪涌,防護(hù)直接雷擊(過壓類別IV+III依據(jù)DIN VDE 0110-1:1997-04) 圖11-2 DEHNventil VGA280/4 示,帶遠(yuǎn)程報(bào)警端子(內(nèi)置,分常開/常閉型);采用8/80µs波形的測試電流,依據(jù)DIN VDE 0675-6: 1989-11。 B+C級(jí)避雷器,依據(jù)DIN VDE 0675-6:1989-11標(biāo)準(zhǔn)。 —同時(shí)并聯(lián)安裝氧化鋅壓敏電阻(帶監(jiān)控裝置)及滑動(dòng)火花間隙; —壓敏電阻故障監(jiān)控,燈光指 —功能測試按鍵; —在L1/地之間連接氖燈指示,大約130V。 (2) 三相浪涌吸收保護(hù)器 DEHNrail 230/3N FML 三相電子設(shè)備的精細(xì)過壓保護(hù),防止雷電浪涌和供電系統(tǒng)操作過電壓,依據(jù)DIN VDE 0110-1:1997-04(過壓類別II)。 D類保護(hù)器依據(jù)DIN VDE 0675-6A:1989-11和1996-03。外形見圖3所示。 —四線過壓保護(hù)器帶監(jiān)控裝置和脫扣裝置; —雙指示燈,綠燈表示正常工作,紅燈表示故障; —兩線過壓保護(hù),有遙控和脫扣裝置; —遠(yuǎn)程報(bào)警聯(lián)結(jié)(常開觸點(diǎn))作為故障指示(電源不會(huì)被中斷)。
圖11-3 DEHNrail 230/3N FML 5.1.5電源電涌保護(hù)器的技術(shù)指標(biāo) (1) 復(fù)合式避雷器 DEHNventil VGA280/4 DEHNventil VGA280/4電源電涌保護(hù)器的技術(shù)指標(biāo)見表2。 表11-2 DEHNventil VGA280/4電源電涌保護(hù)器的技術(shù)指標(biāo) DEHN ventil VGA 280/4 測試依據(jù) E DIN VDE 0675-6:1989-11 額定工作電壓 Uc 280V/50Hz 普通放電電流(8/20µs) Isn 5KA 最大放電電流(8/20µs) Imax 100KA 雷電測試電流(8/80µs) Iimp 100KA 電壓保護(hù)級(jí)別Isn時(shí)殘壓雷電沖擊電壓1.2/50 Up <2.5KV<4KV 響應(yīng)時(shí)間 <25ns 最大保護(hù)用保險(xiǎn)絲 100A gL/gG 最大短路電流強(qiáng)度 25KA/50Hz 工作溫區(qū) -40℃…+80℃ 連接導(dǎo)體截面 LA,L2,L3,N:最小6mm2的單導(dǎo)線/4mm2的多股線,最大50mm2的雙絞線/35mm2的多股線。接地:最小10mm2的單導(dǎo)線/10mm2的多股線,最大50mm2的雙絞線/35mm2的多股線。 安裝支架 35mm導(dǎo)軌依據(jù)EN 50022 外殼材料 紅色強(qiáng)化熱塑性玻纖材料 防水防塵等級(jí) IP20 安裝寬度 6.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊寬,DIN 43880 連接端子 L1,L2,L3,N 認(rèn)證 KEMA,MEEI 遠(yuǎn)程報(bào)警端子:工作方式 常開/常閉 報(bào)警端子功率 UN/IN AC:250V/0.5ADC:250V/0.1A125V/0.2A 75V/0.5A 連接導(dǎo)體截面 最大2.5mm2的單股線/1.5mm2的細(xì)纜 類別 4極保護(hù),應(yīng)用于三相系統(tǒng) 尺寸 235 x 300 x 130mm (2) 三相浪涌吸收保護(hù)器 DEHNrail 230/3N FML DEHNrail 230/3N FML電源電涌保護(hù)器的技術(shù)指標(biāo)見表3。 表11-3 DEHNrail 230/3N FML電源電涌保護(hù)器的技術(shù)指標(biāo) 測試標(biāo)準(zhǔn) E DIN VDE 0675-6:1989-11,-6/A1:1996-03 標(biāo)稱電壓 UN 230V~/400V~ 額定工作電壓 Uc 255V~/440V~ 標(biāo)稱工作電流 IN 16A 標(biāo)稱放電電流(8/20µs) isn L→N,L→L:3KAN→PE:5KA 復(fù)合波型 Uoc L→N,L→L:6KAN→PE:10KA 電壓保護(hù)級(jí)別 UP L→N:<1.25KVL(N) →PE:<1.5KVL →L:<2.5KV 響應(yīng)時(shí)間 TA L→N:<25nsL(N)→PE:<100ns 最大保險(xiǎn)絲強(qiáng)度 16A gL/gG 或 C16A 工作溫區(qū) -40℃…+80℃ 連接導(dǎo)體截面 最大4mm2多股線/6mm2的單股線 安裝支架 標(biāo)準(zhǔn)35mm軌道,符合EN50022 外殼材料 紅色熱塑材料 防水防塵等級(jí) IP20 規(guī)格尺寸 3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊寬度,DIN43880 認(rèn)證 MEEL 遠(yuǎn)程報(bào)警端子 常開觸點(diǎn) 額定端子功率 UN/IN AC:250V/0.5ADC:250V/0.1A 125V/0.2A 75V/0.5A 遠(yuǎn)程報(bào)警連接導(dǎo)體截面 1.5mm2的單導(dǎo)線 5.2地線系統(tǒng)的措施 5.2.1接地網(wǎng) 大樓采用聯(lián)合接地體,應(yīng)由綜合運(yùn)營樓的基礎(chǔ)(含地樁)、接地(體)裝置、電力地網(wǎng)等組成。此外,聯(lián)合地網(wǎng)還應(yīng)充分利用地下其他金屬設(shè)施作為接地體的一部分。 對(duì)于敏感的弱電智能化系統(tǒng)設(shè)備的防雷,接地系統(tǒng)的良好與否,直接關(guān)系到防雷的效果和質(zhì)量。特別是對(duì)于作為重要網(wǎng)絡(luò)和控制管理機(jī)房而言,其接地電阻值通常要求小于1.0Ω,按招標(biāo)說明書要求不大于0.5Ω。 接地地網(wǎng)的分布面積從科學(xué)防雷的角度看,除了接地電阻值要滿足要求外,還應(yīng)考慮地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和分布面積。因?yàn),小面積地網(wǎng)的沖擊接地電阻與低頻接地電阻會(huì)有很大的差別,當(dāng)直擊雷打下來時(shí),盡管接地電阻為1.0Ω左右,但地網(wǎng)還會(huì)產(chǎn)生很大的地電位升。因此,如果地網(wǎng)達(dá)不到要求,建議另設(shè)接地裝置。適當(dāng)擴(kuò)大地網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結(jié)構(gòu),使雷電流盡快地泄放,縮短雷電流引起的高過電壓的保持時(shí)間。 5.2.2接地端子排 網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、配線間和各控制室內(nèi)設(shè)備地線系統(tǒng)采取星形IBN結(jié)構(gòu),并保證整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備防雷接地只有一個(gè)公共接地參考點(diǎn)。星形IBN結(jié)構(gòu)示意見圖4所示。
地線系統(tǒng)的合理設(shè)置和入地,對(duì)于靜電防護(hù)和從電源系統(tǒng)(電力電纜)或從樓外信號(hào)電纜入侵的雷電流的防護(hù)有很好的作用。因此,為了更好地發(fā)揮設(shè)備聯(lián)合接地系統(tǒng)和電涌過壓保護(hù)裝置(包括電源電涌保護(hù)器、信號(hào)電涌保護(hù)器等)的作用,設(shè)備地線系統(tǒng)配置如下: (1) 在-1/F樓1#、2#配電室,分別設(shè)置配電系統(tǒng)總地端子排(MGB1和MGB2)各一塊,共2塊。MGB1與MGB2分別用40×4mm的鍍錫扁銅帶連接,并各自就近下地(與基礎(chǔ)地網(wǎng)就近可靠連接)。 (2) 在每個(gè)弱電井、配線間、設(shè)備間,分別設(shè)置分接地端子排(MGB3~MGB25),共23塊。 (3) 弱電接地設(shè)置兩條獨(dú)立的接地引下線,將各樓層弱電井分接地端子分別用40×4mm的鍍錫扁銅帶匯接于大樓配電室總接地端子排,作為弱電系統(tǒng)的防雷、保護(hù)接地、屏蔽接地。各設(shè)備間配線間分接地端子采用35mm2多股銅纜,就近與弱電井分接地端子排連接。 (4) 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接地要求按具體情況設(shè)置,直流地建議根據(jù)設(shè)備的具體要求獨(dú)立設(shè)置。 (5) 設(shè)備接地端子排配置見表4。 表11-4綜合運(yùn)營樓弱電接地系統(tǒng)接地端子排配置情況 地排設(shè)置 放置位置 地排規(guī)格 數(shù)量 備注 總接地端子排MGB1、MGB2 -1/F 8位接地端子排 2塊 配電系統(tǒng)總地排 分接地端子排MGB3~MGB25 1/F~6/F 23塊 設(shè)備保護(hù)地排 6.設(shè)備材料表 表 11-5 設(shè)備材料表 序號(hào) 名稱 規(guī)格型號(hào) 單位 數(shù)量 備注 1 復(fù)合避雷/浪涌保護(hù)器 DEHNventil VGA 280/4 只 1 一、二級(jí)避雷保護(hù) 2 D類浪涌保護(hù)器 DEHNrail 230/3N FML 只 16 三級(jí)避雷保護(hù) 3 接地銅纜 35mm2 米 300 4 接地銅帶 40×4mm 米 200 5 接地端子排 8位 個(gè) 25 |