第一章 概 述
雷电是一种对国民经济和军事活动影响较大的一种灾害性天气现象，雷灾事故在社会上产生了十分严重的影响,经济上的直接和间接损失也很大。1987年联合国确定的“国际减灾十年”公布的对人类造成最为严重危害的十大自然灾害中，雷暴由于其对人类生命财产的巨大侵害，被列在显著的地位。欧洲著名的保险机构德国法兰克福ELETRA，WUBA保险公司1994年理赔统计中占比例最高的是过电压/间接雷击损害，为全部赔款的33.7%，德国慕尼黑TELA保险公司对从1994年到1998年过电压及雷击造成的损失进行统计发现，已由1978年的不足4％上升到1994年的16％，17年中增加了400％。这是由于近年来，伴随着高新技术的发展，尤其是电子技术的飞速发展，计算机系统的网络化程度越来越高，人类对电子产品尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，造成雷电和过电压破坏的比例呈上升的趋势。有资料表明，由于雷电活动，当磁感应强度B＝0.07GS时，无屏蔽的计算机会发生误动作，而B＝2.4GS时，集成电路就会永久性损坏。电子设备的抗雷击过电压能力80年代与50年代相比，由于集成度的大幅度提高降低了近106～108倍。计算机网络和通信设备内部结构的高度集成化造成设备耐过电压、过电流能力下降，极易遭受雷电损坏，轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏、通信中断，大量信息丢失或无法传输；重者使网络主机损坏，导致网络瘫痪，工作无法进行，由此造成较大的经济损失和较严重的社会影响。在我国,每年发生的雷击事件数以万计,计算机机房遭雷击的事件也频频发生。据报道：1992年6月22日20时至21时，北京地区的一次雷击，使中国气象局中心计算机室的四楼、五楼、六楼的大型计算机的主机、微机和各终端及出口遭受了严重损毁，导致次日中央电视台新闻联播之后的气象预报成了空白，其影响之大远远超过雷击造成的设备损坏。本次雷击事件同时使北京－东京的同步线路的调制解调器被击坏，影响北京－东京线路中断46小时；另一主机的一块异步板被击坏，导致8条线路中断；并损坏终端6台，端口8～9处。1995年6月，某省银行清算中心的一座33层大楼遭雷击，致使网络停止工作3天，几亿元资金无法运行，利息损失就达200多万。1994年8月12日，湖南一家银行的微机因雷击损坏，直接经济损失75万，而由此产生的业务停止达7天，所导致的损失超过几百万。因此防御雷电灾害工作显得日益重要。 国家有关部门对计算机系统的防雷工作非常重视,制订了相关的法律、法规及相应的标准和规范。近年来，因无防雷设施或设施不完备我省的计算机、通信等信息系统遭受雷害的恶性事故时有发生，给国家和人民生命财产带来重大损失。
过电压的破坏作用：
雷电是雷云对地或雷云之间剧烈放电现象，它具有电流的一切效应，其高电压可达500KV，大电流可达100～300KA，电流变化率高一次放电约为40μS。雷电流对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：
1、直击雷
直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达500KV，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
a：巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击、跨步电压事故， 危害设备和人身安全。
b：雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
c：雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。
2、雷电波侵入
远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。
3、感应雷
云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50KV。
4、开关过电压
供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。
由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面：
（1）、损坏元器件
a：过高的过电压击穿半导体结，造成永久性损坏；
b、较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内，亦使器件的工作寿命大大缩短；
c、电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾；
（2）、设备误动作及破坏数据文件
因此，应该根据实际情况具体分析，采取相应的防雷保护措施，确保计算机系统的安全工作。
第二章防雷建设需求分析
据历年气象资料统计，年平均雷暴日为51天，属于全省雷暴活动和雷击灾害最为频繁的地区，每年因雷击造成的损失极大。近几年，由于城市建设规模不断扩大，城市建筑物高度和密度不断增加，城市污染加重，城市的热岛效应加大，这些变化增大了雷击概率，雷击事故呈逐年递增的趋势。特别是随着科学技术的不断发展，电子计算机和微电子设备的广泛应用，使雷电造成的灾害程度和范围日益扩大，经济损失急剧增加。
根据GB50057-94国家防雷规范与《山东省防御和减轻雷电灾害管理规定》以及政府[2002]27号文件精神，为了避免和减少雷电带来的破坏，根据济南长清区收费站的环境和实际检测的情况，本着“技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”的原则，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，防止事故的发生，减少事故损失，保障公民生命和国家财产安全，依据国家强制性防雷规范及相应的国家规范、国际标准作出此防雷设计方案。第三章 设计依据及政策文件规定
1、设计原则
由于雷电防护系统对所防护的建筑物和内部设备具有非常重要的作用，因此，防雷保护系统应具有先进性、可靠性、易维护、易升级等方面的突出特性。防雷工程设计及设备的选择遵循以下原则：
（1）、一切为用户着想原则
无论是多大或多小的系统防护工程，都应以一切为用户着想的原则办事，以用户需求作为准绳，本着务实，不追求豪华的思想，但又具有扩展性，通过相互诚恳地交流，协助用户，使其需求最终达到尽善尽美。
（2）、可靠性原则
设计系统防雷保护工程应最先考虑的问题就是可靠性。在选型上一定要用最成熟可靠的产品和技术，为此，在防雷保护方案中，我们所选用的防雷产品均符合国家及我省的防雷技术要求。
（3）、先进性原则
采用当今国内、国际上最成熟的技术及产品，使新建立的防雷系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。
（4）、实用性原则
本着一切从用户实际角度出发，配置防雷保护系统不是给用户花钱，而是在保护用户的投资，保证设备的正常运行，保障人身生命的安全；实用性就是能够最大限度地满足实际需要，从实际应用的角度来看，这个性能更加重要。
（5）、开放性，可扩充、可维护性原则
防雷保护技术是不断发展变化的，为了保证用户的投资，所选产品必须符合国际和国内防雷标准，这样才能对未来的发展提供保证。
（6）、经济性原则
整个防雷保护的建设要坚持实用为主，在满足系统需求的前提下，应尽可能选用性能好，可靠性高，可维护性好，价格适中的产品，以便节省投资，以最低成本来完成防雷保护的高标准建设。
2、设计依据
I． GB50057－1994《建筑物防雷设计规范》（2000年版）
II． GB50054－95《低压配电设计规范》
III． GB50174－93《电子计算机机房设计规范》
IV． IEC1024－1/2/3∶1990《国际建筑防雷标准》
V． IEC1312∶1995《雷电电磁脉冲的防护通则》
VI． IEC1643—1/2：《国际低压配电系统防雷设计规范》
VII． JGJ/T16—92《民用建筑电气设计规范》
VIII．99D562《建筑物防雷设施安装规定》
3、政策文件规定
①、《中华人民共和国建设法》、《中华人民共和国气象法》、《中华人民共和国消防法》、《防雷减灾管理办法》
②、省政府79号令、《山东省防御和减轻雷电灾害管理规定》以及省公安厅、省安监局、省建设厅、省气象局下发的有关文件 第四章 雷电防护设计原理及方案
受收费站委托，防雷中心派设计人员对区收费站进行实地勘察，认真听取了有关技术人员的介绍。按照国家有关规范，根据勘察情况，本着安全可靠、技术先进、经济合理的原则，提出如下综合防雷设计方案：
一、保护对象：
根据该单位实际情况和具体要求，本防雷工程主要防护对象：
办公楼、收费现场。
二、雷电感应、雷电波侵入的具体防护
1、计算机机房的屏蔽措施
①办公楼计算机网络机房的屏蔽
计算机系统所有的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰机房内设备。
具体可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆（包括管道）的屏蔽。屏蔽是防雷六大主要措施之一。为防雷击电磁脉冲，将机房所有线缆均敷设在金属屏蔽管内，埋地引入室内，通过多次等电位连接进入机房。机房外墙的网格尺寸加密为20mm×20mm以下。机房使用的金属板门、窗架设网孔不大于20mm×20mm的金属网。金属门、屏蔽网与建筑物内的主钢筋做可靠电气连接。机房内的设备距外墙及梁柱大于1000mm。
②电缆的屏蔽
机房所有电缆敷设在金属屏蔽管内，金属屏蔽管首尾电气连通，金属管、线槽的连接处应跨接，并作可靠接地，与等电位连接排作可靠电气连接。
2、等电位措施
①等电位连接的必要性
GB50057-94（2000年版）强制性国家标准第3.1.2条规定：“装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接”
GB50057-94（2000年版）条文说明第3.1.2条第3.1.1款：“为减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险，等电位是一项很重要的措施。”和第3.3款：“在需要防雷的空间内防止发生生命危险的最重要措施是采用等电位连接。”
②等电位连接的目的
等电位连接是内部防雷装置的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压（浪涌）保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置，建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
为实施等电位和浪涌保护器的安装，IEC标准将需要保护的空间划分为不同的雷电防护区（LPZ），以规定各部分空间不同的雷电电磁脉冲（LEMP）的严重程度和指明各区交界处等电位连接点的位置。
③等电位连接的设置
等电位连接与屏蔽是现代防雷技术中重要的防护措施之一，它能有效地减少雷击电磁辐射和减轻浪涌保护压力。等电位是用连接导线或浪涌保护将处在需要防雷的空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置与外来的导体、电气和电讯装置等电位连接起来。
1、将进入建筑物的各类管线的屏蔽层、机架等在进入前进行等电位连接后接地。在进入设备前再进行二次等电位连接后接地。
2、在机房静电地板下敷设共用接地母线，将防静电地板、天花板、金属门窗、计算机及所有微电子设备的金属外壳采用6平方毫米的铜线与共用接地母线采用混合式连接方式连接，既达到共用接地的目的，又实现等电位连接；将现有的防雷地、设备地及电源保护地合并，形成共用接地系统；同时将金属通信管道、静电地板的金属支架多点与接地母线相连，PE线与接地母线相连。机房内计算机不能靠窗放置，最好离墙0.8米以上。
3、配电房变压器的机壳、电缆金属防护层、配电柜及全部设备的金
属外壳均应与电源PE线作等电位连接。接地和等电位连接方式，可参看下图：
3、箝位措施
①、防雷电感应、雷电波侵入措施
由于雷电在泄放过程中产生的静电感应、电磁感应和雷电电磁脉冲作用，容易在各种电源线路、信号线路上感应出雷电过电压，雷电波沿着各种线路侵入室内，造成内部设备损坏，危及工作人员的生命安全，而电涌保护器能把线路上的过电压泄放掉从而保护设备。
SPD（浪涌保护器）的安装目的是为保护工作人员生命安全和保障仪器设备的正常运转。浪涌保护器是通过对雷电入侵波对大地的泄放，箝位线路电压，防止电源线路中雷电暂态过电压对设备线路板、集成芯片的损坏，以及对工作人员的旁络闪击。
②、供配电系统雷电防护
SPD1：安装在变电室低压电源总配电柜上，在每条相线和中性线上选用I级分类试验用冲击电流Iimp通过幅值电流不小于60KA的SPD(10／350μs)。在此，我们选用并联式AT-380-60KA型，在总配电箱处加装一台。
SPD2：在监控室分配电箱处加装第二级电源避雷器。选用每条相线和中性线上每个SPD标称放电电流不小于40KA的SPD(8/20μs)。在此，我们选用AT-380-40KA型电源避雷器。
SPD3：在收费亭每个车道收费系统电源进线端安装，选用每条相线和中性线上每个SPD标称放电电流不小于10KA的SPD(8／20μs)。在此，我们选用并联式AT-380-20KA型电源避雷器（根据需要选择）。
SPD接地的导线要短、粗、直，连接导线总长度不大于0.5m，接至配电柜、箱内的预留等电位连接端子上。在避雷器上端，要有快速熔丝或空气开关保护，以防止短路电流导致系统故障。
SPD安装后，应立即记录下使用时间，凡使用一年后的产品，应对其进行静态电压U1mA测量（防雷减灾管理机构有专门测量设备），若该电压降到原值的20％就要立即更换产品，否则后果自负。
③、信号系统的防雷
1、通讯网络（视频信号线与数据信号线）浪涌保护，雷闪电流的高频电磁场会对各类信号线和天馈线感应浪涌，传至设备，使之损坏。因此，需对进出建筑物的信号线和天馈线加装相应的浪涌保护器。 4、接地系统
在信息系统内采用共用接地是将所有建筑物防雷装置、电气设备、线路、网络等不带电金属部分，金属护套，避雷器，以及一切水、气管道与防雷接地装置作电气连接。
依据GB50057-94（2000年版国家强制性标准）《建筑物防雷规范》条文说明第3.2.4条第五款：防雷装置直接装在建、构筑物上，要保持防雷装置与各种金属物体之间的安全距离已成为不可能，在二类、三类防雷建筑物中采取共用接地装置，共用接地装置适合供所有接地之用（例如防雷、低压电力系统、电讯系统）。共用接地装置接地电阻值要求小于1Ω。
接地是为其它防雷措施服务的，接地不好，其它措施都不可能完善，达不到安全防护效果。因此它是整个防雷系统工程中最基础的一环，特别重要。
将收费棚内设备及电源保护地重新整理、规范，并与收费棚的接地系统电气连接，形成共用接地网，实现等电位连接。 5、直击雷的防护
A、保留原有设计.
B、为防止直击雷并有效抑制雷电强度,保护收费现场及工作人员的安全,应在其顶端加装防雷装置及接地装置.
因收费现场处于空旷地带，为多雷区，且人员夜里在里面值班，收费棚顶端应加装两支10米高避雷针，或在旁边安装高25米避雷塔，共用接地系统接地电阻不应大于1欧姆。 6、建筑物顶部的防雷措施
楼顶所有不带电金属体应与防雷装置相连，连接点不应少于两处，各部连接点应牢固可靠。
圆钢之间的连接应采用搭接焊，搭接长度应为圆钢直径的6倍，应在两面施焊，如因特殊情况采取一面焊接的情况下，搭接长度应为圆钢的12倍。
扁钢之间的连接应采用搭接焊，搭接长度应为扁钢宽度的2倍，应在三面施焊。
焊接处应采取防腐处理，如涂防腐漆。
楼顶的避雷网格不应大于10m×10m或8m×12m，拐弯处角度应大于900。
7、连接规定
圆钢之间的连接应采用搭接焊，搭接长度应为圆钢直径的6倍，应在两面施焊，如因特殊情况采取一面焊接的情况下，搭接长度应为圆钢的12倍。
扁钢之间的连接应采用搭接焊，搭接长度应为扁钢宽度的2倍，应在三面施焊。
焊接处应采取防腐处理，如涂防腐漆。
8、连接线的规格要求
在LPZ0B区与LPZ1区处，铜材要求截面积大于16mm2，钢材要求大于50mm2；在LPZ1区与LPZ2区处，铜材要求截面积大于6mm2，铜材要求大于16mm2。
9、其他附属装置的防护
建筑物顶部的旗杆、标志牌、广告牌等较大不带电金属物体必须进行等电位连接并可靠接地。
建筑物外部安装的装饰用射灯、墙角灯、轮廓灯、彩灯、航空障碍信号灯应穿金属管屏蔽，金属管应和防雷装置可靠连接，并应在接闪器保护范围内（电缆可设在安装避雷针的钢管内），不应高出避雷网，在供电线路的配电盘内的电源侧与外壳之间应装设浪涌保护器。
总之，本防雷设计方案，将根据经费情况，按系统和设备重要性、发生雷击风险的严重程度，综合考虑防雷设施实施的先后，避免或减轻雷击损失。 说明：
1、防雷工程施工时，将作详细检测，如现场实际情况与本方案有不适时，将及时向用户方通报经同意后作适当调整。
2、未详尽之处，在施工过程中说明补充。 第五章 防雷电感应工程概算
雷电防护工程预算报告 小计工程材料费： ￥：A= ①+②+③+④+⑤+⑥＝0元
勘察、设计、附材费（工程材料费的3％）： ￥：B=A*3%=0元
施工、安装、调试、验收费（工程材料费的10％）： ￥：C=A*10%=12元
总计： ￥：E= 3元 第六章 防雷工程进度
1、为不影响正常办公，施工时间可安排在休息时间；
2、整体工程在2周内完成。
第七章 防雷工程的维护
1、每年雷雨季节以前应由市防雷中心对整体的防雷工程进行检查，平时应注意常规的检查，主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、引下线是否有断开；
2、接地网及各类接地的电阻值应由市防雷中心进行一次测量，并存档；
3、检查连接点之间的过渡电阻，焊接点是否有锈蚀；
4、禁止在雷雨天气检测、触摸防雷装置；
5、对防雷装置有任何异常或疑问，请及时与我中心联系。
第八章 工程施工质量保证及保修 第九章 其它 经双方协商签订协议后，工程开始施工。工程竣工后，由市防雷管理机构检测合格后，发给检测报告书认可。
信息通讯系统（信号）的防雷、屏蔽措施作为二期工程进行，另架空线路应采取埋地敷设。
第十章 附录 《 2003.7.28 | 
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发表于 2003-9-2 17:45:00
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