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1.概述
雷擊是年復一年的嚴重自然災害之一。隨著計算機技術和電子信息的不斷發展，日益繁忙龐雜的事務通過高速電腦、自動化設備及通訊設備得以井然有序，而這些敏感電子設備的工作電壓卻在不斷降低，其數量和規模不斷擴大，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，其后果可能使整個系統的運行中斷，重要數據丟失，造成難以估算的經濟損失，雷電和浪涌電壓已成為當今信息電子化時代的一大公害。因此，避雷防電涌過壓已成為具有時代特點的一項迫切要求。
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最長、雷害最嚴重的地區之一。深圳地鐵車輛段在建設過程當中，應考慮到弱電智能化各系統高度集成化的電子設備對雷電非常敏感，做好防雷接地措施，從而保證設備和工作人員的安全。
我方按照“整體防護、技術先進、經濟合理、安全可靠、維護方便”的原則，根據招標文件的具體要求，結合現場勘察情況，擬定了本防雷技術方案，供參考。
2.設計依據
(1) GB50057-94《建筑物防雷設計規范》
(2) QX3－2000《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》
D562《建筑物、構筑物防雷設施安裝》
(3) GB7450-87《電子設備雷擊保護導則》
(4) GA173-1998《計算機信息系統防雷保安器》
(5) VDE0675《過電壓保護器》
(6) GB50174-93《電子計算機機房設計規范》
(7) GB/T2887-2000《計算機場地通用規范》
(8) GDYD0006-98《廣東省通信局(站)防雷接地技術要求（試行）》。
(9) 廣東省電信公司企業技術規定：《廣東省數據通信機房和電源系統防雷改造工程設計和驗收技術規定》（討論稿）。
(10) YDJ26-89：《通信局(站)接地設計暫行技術規定》。
(11) YD 5078-1998：《通信工程電源系統防雷技術規定》。
(12) YD/T 1051-2000：《通信局（站）電源系統總技術要求》。
(13) 國際電信聯盟ITU-T（原CCITT）相關建議及標準：
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 電信中心內部通信設備接口抗雷擊能力
(14) 國際電工委員會(IEC)有關標準系列：
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的浪涌保護器
3.設計思想
防雷工程是一項系統工程，要求將外部防雷裝置和內部防雷裝置統一考慮，著眼于全方位的雷電綜合防護，把機房建筑物的防雷、雷電電磁脈沖（LEMP）防護、設備防雷、電源系統防雷、線路防雷、接地系統、保護裝置等綜合因素考慮在內。任何方面的遺漏帶來的危害都是不能低估的。
綜合運營樓各弱電系統設備機房作為一個欲保護的區域，從EMC（電磁兼容）的觀點來看，由外到內可分為幾級保護區。運營樓建筑物外部是直接雷的區域，在這個區域內的設備最容易遭受損害，危險性最高，是暴露區，為0區；建筑物內部及計算機房所處的位置為非暴露區,可將其分為1區、2區，越往內部，危險程度越低。如圖1所示。我們對大樓各弱電智能化系統的防雷接地采取如下措施：
Ø 綜合運營樓各弱電系統設備機房雷擊電磁脈沖防護按A類要求設計，供電電源應采取3-4級電涌保護器（SPD）進行保護。從而將雷電過電壓降低到設備能夠承受的水平。
圖11-1 教學樓防雷分區
Ø 各弱電智能化系統，建議對于進出大樓的電纜、電線在設備端接口安裝數據或信號接口電涌保護器（SPD）。
Ø 大樓的弱電接地采用聯合接地，建立合格的接地系統，對所有的弱電設備間、弱電機房均設置接地匯流排，所有的接地主干均在接地體處采用聯合接地匯流銅牌統一接地。
Ø 接地系統貫串所有弱電井及設備機房，對進出保護區界面的管、線、槽實行等電位連接。為防靜電感應，各個弱電設備間室內用電設備實現保護接地。
4.設計范圍
本工程為深圳地鐵一期工程車輛段弱電智能化系統的綜合運營樓防雷接地系統，主要包括以下方面的安裝調試：
(1) 電源電涌保護器的安裝調試；
(2) 接地系統的安裝設計。
5.方案設計
5.1電源系統多級電涌保護器措施
5.1.1電源電涌保護器的選擇和應用原則
⑴ 為了安全起見及使用和維護方便，電源系統的多級防雷，原則上均選用并聯型電源電涌保護器。
⑵ 電源電涌保護器的保護模式有共模和差模兩種方式。共模保護指相線-地線(L-PE)間、零線-地線(N-PE)間的保護；差模保護指相線-零線(L-N)間、相線-相線(L-L)間的保護。
⑶ 但考慮到我國電網電壓普遍不穩定、波動范圍大的實際情況，在盡量選擇殘壓較低的電源電涌保護器的同時，還必須考慮電涌保護器有足夠大的最大連續工作電壓。如果最大連續工作電壓偏低，則容易造成電涌保護器自毀。
⑷ 電源系統低壓側有一、二、三、四級不同的保護級別，應根據保護級別的不同，選擇合適標稱放電電流（額定通流容量）和電壓保護水平的電源電涌保護器，并保證電涌保護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，都應做該級相應的保護。
⑸ 電源系統低壓側保護用的電源電涌保護器，應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器，以方便監控、管理和日后維護。
⑹ 電源電涌保護器必須具有阻燃功能，在失效或自毀時不能起火。
⑺ 電源電涌保護器必須具有失效分離裝置，在失效時，能自動與電源系統斷開，而不影響電源系統的正常供電。
⑻ 電源電涌保護器的連接端子，必須至少能適應10mm2的導線連接。安裝電涌保護器時的引線應采用截面積不小于10mm2的多股銅導線（建議使用16mm2的多股銅導線），并盡可能短（引線長度不宜超過1.0m）。當引線長度超過1.0m時，應加大引線的截面積。引線應緊湊并排或綁扎布放。
⑼ 電源電涌保護器的接地：接地線應使用不小于25～35mm2的多股銅導線，并盡可能就近與交流保護地匯流排、總匯流排或接地網直接可靠連接。
5.1.2電源電涌保護器設備選型
本方案中，對于電源系統電涌保護器，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設備專業制造商，集中了德國最優秀的防雷專家和技師，半個多世紀以來，一直從事過電壓保護技術和器件的研究及生產，已獲得ISO9001認證，符合國際IEC專業標準，質量精湛，設計先進，功能卓越，安全可靠，在全球數萬家用戶中一直享有極高的聲譽。
DEHN+SOEHNE的產品有以下有點：
Ø 符合國際IEC標準，通過國家信息產業部、公安部檢測認證。
Ø 德國產品，質量精湛，安全可靠。
Ø 防雷擊強度高，大能量防雷器，測試波形10/350μs。
Ø 響應快速。
Ø 插入損耗低。
Ø 標準模塊式設計，安裝非常方便。
5.1.3電源電涌保護器配置
作為弱電智能化系統不僅對供電系統要求高，而且對電源系統的防雷也同樣要求高。供電電源采取三級電涌保護器（SPD）進行保護。根據供電系統原理圖和招標書要求具體配置見表1。
表11-1：電源避雷器配置概況
電源電涌保護器安裝位置 電源系統 型號規格 防護級別 通流容量要求(8/20μs) 數量（臺）
UPS輸入柜DPS-01電源進線端 三相～380V DEHN VGA 280/4（德國） 第一、二級 ≥100kA 1
UPS輸出柜DPS-02母聯開關后 三相～380V DEHNrail 230FML（德國） 第三級 ≥5kA 1
網絡機房配電箱CAB-01母聯開關后 三相～380V DEHNrail 230FML（德國） 第三級 ≥5kA 1
樓層配電箱CAB-02、CAB-09母聯開關后 三相～380V DEHNrail 230FML（德國） 第三級 ≥5kA 2
弱電井樓層UPS配電箱CAB-03～08、CAB-10～15進線開關后三相～380V DEHNrail 230FML（德國） 第三級 ≥5kA 12
5.1.4電源電涌保護器的功能
(1) 復合式避雷器 DEHNventil VGA280/4
DEHNventil VGA280/4是一種避雷/浪涌保護復合式電源避雷器，用于將電源線接入防雷等電位系統中，能夠在一個位置上單獨地解決電源防雷B、C級，即方案中的電源系統一、二級防雷保護。協調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，抑制浪涌，防護直接雷擊（過壓類別IV+III依據DIN VDE 0110-1：1997-04）
圖11-2 DEHNventil VGA280/4
示，帶遠程報警端子（內置，分常開/常閉型）；采用8/80µs波形的測試電流，依據DIN VDE 0675-6: 1989-11。
B+C級避雷器，依據DIN VDE 0675-6：1989-11標準。
—同時并聯安裝氧化鋅壓敏電阻（帶監控裝置）及滑動火花間隙；
—壓敏電阻故障監控，燈光指
—功能測試按鍵；
—在L1/地之間連接氖燈指示，大約130V。
(2) 三相浪涌吸收保護器 DEHNrail 230/3N FML
三相電子設備的精細過壓保護，防止雷電浪涌和供電系統操作過電壓，依據DIN VDE 0110-1：1997-04（過壓類別II）。 D類保護器依據DIN VDE 0675-6A：1989-11和1996-03。外形見圖3所示。
—四線過壓保護器帶監控裝置和脫扣裝置；
—雙指示燈，綠燈表示正常工作，紅燈表示故障；
—兩線過壓保護，有遙控和脫扣裝置；
—遠程報警聯結（常開觸點）作為故障指示（電源不會被中斷）。
圖11-3 DEHNrail 230/3N FML
5.1.5電源電涌保護器的技術指標
(1) 復合式避雷器 DEHNventil VGA280/4
DEHNventil VGA280/4電源電涌保護器的技術指標見表2。
表11-2 DEHNventil VGA280/4電源電涌保護器的技術指標
DEHN ventil VGA 280/4
測試依據 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
電壓保護級別Isn時殘壓雷電沖擊電壓1.2/50 Up <2.5KV<4KV
響應時間 <25ns
最大保護用保險絲 100A gL/gG
最大短路電流強度 25KA/50Hz
工作溫區 -40℃…+80℃
連接導體截面 LA,L2,L3,N：最小6mm2的單導線/4mm2的多股線，最大50mm2的雙絞線/35mm2的多股線。接地：最小10mm2的單導線/10mm2的多股線，最大50mm2的雙絞線/35mm2的多股線。
安裝支架 35mm導軌依據EN 50022
外殼材料 紅色強化熱塑性玻纖材料
防水防塵等級 IP20
安裝寬度 6.5個標準模塊寬，DIN 43880
連接端子 L1，L2，L3，N
認證 KEMA，MEEI
遠程報警端子：工作方式 常開/常閉
報警端子功率 UN/IN AC：250V/0.5ADC：250V/0.1A125V/0.2A 75V/0.5A
連接導體截面 最大2.5mm2的單股線/1.5mm2的細纜
類別 4極保護，應用于三相系統
尺寸 235 x 300 x 130mm
(2) 三相浪涌吸收保護器 DEHNrail 230/3N FML
DEHNrail 230/3N FML電源電涌保護器的技術指標見表3。
表11-3 DEHNrail 230/3N FML電源電涌保護器的技術指標
測試標準 E DIN VDE 0675-6：1989-11，-6/A1：1996-03
標稱電壓 UN 230V～/400V～
額定工作電壓 Uc 255V～/440V～
標稱工作電流 IN 16A
標稱放電電流（8/20µs） isn L→N，L→L：3KAN→PE：5KA
復合波型 Uoc L→N，L→L：6KAN→PE：10KA
電壓保護級別 UP L→N：<1.25KVL(N) →PE：<1.5KVL →L：<2.5KV
響應時間 TA L→N：<25nsL(N)→PE：<100ns
最大保險絲強度 16A gL/gG 或 C16A
工作溫區 -40℃…+80℃
連接導體截面 最大4mm2多股線/6mm2的單股線
安裝支架 標準35mm軌道，符合EN50022
外殼材料 紅色熱塑材料
防水防塵等級 IP20
規格尺寸 3個標準模塊寬度，DIN43880
認證 MEEL
遠程報警端子 常開觸點
額定端子功率 UN/IN AC：250V/0.5ADC：250V/0.1A 125V/0.2A 75V/0.5A
遠程報警連接導體截面 1.5mm2的單導線
5.2地線系統的措施
5.2.1接地網
大樓采用聯合接地體，應由綜合運營樓的基礎（含地樁）、接地（體）裝置、電力地網等組成。此外，聯合地網還應充分利用地下其他金屬設施作為接地體的一部分。
對于敏感的弱電智能化系統設備的防雷，接地系統的良好與否，直接關系到防雷的效果和質量。特別是對于作為重要網絡和控制管理機房而言，其接地電阻值通常要求小于1.0Ω，按招標說明書要求不大于0.5Ω。
接地地網的分布面積從科學防雷的角度看，除了接地電阻值要滿足要求外，還應考慮地網的結構和分布面積。因為，小面積地網的沖擊接地電阻與低頻接地電阻會有很大的差別，當直擊雷打下來時，盡管接地電阻為1.0Ω左右，但地網還會產生很大的地電位升。因此，如果地網達不到要求，建議另設接地裝置。適當擴大地網面積和改善地網結構，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間。
5.2.2接地端子排
網絡機房、配線間和各控制室內設備地線系統采取星形IBN結構，并保證整個系統內的所有設備防雷接地只有一個公共接地參考點。星形IBN結構示意見圖4所示。
地線系統的合理設置和入地，對于靜電防護和從電源系統（電力電纜）或從樓外信號電纜入侵的雷電流的防護有很好的作用。因此，為了更好地發揮設備聯合接地系統和電涌過壓保護裝置（包括電源電涌保護器、信號電涌保護器等）的作用，設備地線系統配置如下：
(1) 在－1/F樓1＃、2＃配電室，分別設置配電系統總地端子排（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（與基礎地網就近可靠連接）。
(2) 在每個弱電井、配線間、設備間，分別設置分接地端子排（MGB3～MGB25），共23塊。
(3) 弱電接地設置兩條獨立的接地引下線，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，作為弱電系統的防雷、保護接地、屏蔽接地。各設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) 對于網絡機房的網絡設備接地要求按具體情況設置，直流地建議根據設備的具體要求獨立設置。
(5) 設備接地端子排配置見表4。
表11-4綜合運營樓弱電接地系統接地端子排配置情況
地排設置 放置位置 地排規格 數量 備注
總接地端子排MGB1、MGB2 －1/F 8位接地端子排 2塊 配電系統總地排
分接地端子排MGB3～MGB25 1/F～6/F 23塊 設備保護地排
6.設備材料表
表 11-5 設備材料表
序號 名稱 規格型號 單位 數量 備注
1 復合避雷/浪涌保護器 DEHNventil VGA 280/4 只 1 一、二級避雷保護
2 D類浪涌保護器 DEHNrail 230/3N FML 只 16 三級避雷保護
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 25 | 
