某驻港部队弹药库防雷设计方案
一、雷电防护概述
雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km半径的范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害，它与水、旱、刑事**、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。
雷电产生于雷暴，而雷暴往往伴随强对流天气而形成，是由大气环流和当地气象因素决定的。雷暴是积雨云中云与云之间或云与地之间产生的放电现象，并伴有火花放电，强大电流通过时，又使空气迅速膨胀产生巨大的响声，即雷电。闪电有枝状、片状、带状、球状，其中枝状最为常见。
雷暴的能量是由太阳辐射能转化的大气不稳定能所供给的。每年进入春季，太阳辐射增强，大气中的不稳定能增加，因雷暴始发于春季，盛夏，太阳辐射强烈，大气不稳定能储存多，雷暴频繁。秋冬以后，太阳辐射减弱，因而雷暴逐渐减少。但由于全球气候变化和大气污染等原因，现在冬季也经常出现雷击现象。据悉，每个闪电的强度可以高达100万伏，一个中等强度雷暴的功率约有10万千伏安，相当于一座小型核电站的输出功率。
一般而言，雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点。随着现代化高新技术产业基础——电子技术的迅速发展和广泛运用，雷电灾害跟踪而至，还呈现出新的特点：受灾面大大扩展，特别容易侵入与高新技术最密切的领域，损失和危害程度大大增加。近年来，随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛，雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。由于通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集中化，使设备耐受过电压、过电流的能力下降，更易遭受雷电破坏。轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏，使通信中断，大量信息丢失或无法传输；严重者使网络主机损坏，导致网络瘫痪，工作无法进行。计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有：MODEM（调制解调器）、ROUTER（路由器）SWITCH（交换机）、HUB、网卡、通信卡、UPS、计算机电源及主板。
在雷电灾害防御方面，纵观人类防雷历史，已有两个多世纪，从建筑物防雷发展到供电防雷、电气和电子设备防雷，现在已进入第四个阶段即现代微电子设备防雷。防雷技术和产品，也随着现代高新技术发展得到显著发展，除传统的避雷针引雷拦截技术外，已拥有消散削减、屏蔽隔离、抑制分流、疏导均衡等电位、优化接地泄放和雷电控测定位预警等技术，并相应研制出多种高科技的隔离装置、电涌保护器、高效防腐降阻剂等设备、器件和产品，出现了火箭与激光等人工影响雷电的装置和雷电探测预警系统设备，这都为有效防御治理雷电灾害奠定了技术和物质基础。
工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步区研究和解决。近十多年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术。我国于1994年颁布了新的《建筑物防雷设计规范》GB 50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对原有的规范做了大量的修改，无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位，这也标志着我们国家对雷害的重视。
二、雷电防护的基本理论
1、雷击侵入设备的途径
1. 直击雷：所谓直击雷，是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，因电效应、热效应和机械力效应等造成建筑物等损坏以及人员伤亡。一般防直击雷是通过外部避雷装置即：接闪器（避雷针、避雷带、避雷网、避雷线）、引下线、接地装置构成完整的电气通路，将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电仍然会透过多种形式及途径破坏电子设备。
2. 感应雷：所谓感应雷，是指雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，会在附近的电源线路、信号线路、埋地管道、设备间连接线和铁路钢轨等等导体上产生静电和电磁感应过电压，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。
感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，致使雷害范围扩大。
装有避雷针的建筑物，可以避免雷击损坏建筑物，但是在雷电从建筑物顶端泻放入大地或者附近发生雷击的时候，雷电电磁脉冲可以通过避雷针的引下线和接地系统地线产生很强的电场，建筑物内的所有金属物品均会产生感应电压，这些感应电压的高低随着金属形状、距地线的距离和雷击大小而变（根据IEC 61312标准，当雷击击中建筑物时，即使装有避雷针，直击雷电流50%的通过引下线和接地系统入地，仍然会有大约50%的雷击能量仍会分配到各线路系统）一旦您的电源输入线、电话线、网络线或其它电子设备的金属引出、引入线感应到瞬间高压，避雷针就无能为力了。感应雷击破坏的主要对象是电子电气设备。
3、球形雷：球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球雷。一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体，（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为10-20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是3至5秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。
4、电磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度，因此在它的通道周围会出现很强的瞬变电磁场，处在这个瞬变电磁场中的导体就会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，都会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）是在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4高斯。现代银行、邮电、证券机房或营业柜台通常应用计算机进行货币存取、信息传递与交换等业务，依据GB/T 2887-2000《电子计算机场地通用规范》标准这些场合对磁脉冲承受限度应小于800A/m，故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽措施必须充分注意。
5．地电位反击：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备的损坏。
6：操作瞬间过电压：众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时操作过电压。
2、雷击防护的基本原理
所谓雷击防护：就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括两个方面：直接雷击的防护和感应雷击的防护。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。一般我们将其分为外部避雷和内部避雷两部分。由避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的，为了实现内部避雷，需对建筑物进出各保护区的电缆、金属管道等安装过电压保护器进行保护并良好接地。
A、多级保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能、受保护的程序和所属保护区域确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道，对电源线和数据、通信线路都应做多级层保护。
B、外部无源保护：在0级保护区即外部作无源保护，主要依靠避雷针（网、线、带）和接地装置。保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针（线）顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。建筑物的所有外露金属构件（管道），都应与防雷网（带，线）良好连接。
C、内部防护
（1）、电源部分防护：雷电侵害主要是通过线路侵入。对高压部分电力局有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电力限制到小于6000伏（IEC62.41），而线对线则无法控制。所以，对380v低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建议在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作一级保护；在建筑总配电盘至各楼层分配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装电涌保护器，作为三级保护。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备（电涌保护器）将雷电过电压（脉冲）的能量分流泄入大地，达到保护目的，所以，分流、等电位技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络防护的关键，因此，选择合格优良的电涌保护器至关重要。
（2）、信号部分保护：
对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。其主要考虑的如：卫星接收系统、电话系统、网络专线系统、监控系统等。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端，应对地加装电涌保护器，电缆中的空线对应接地，并做好屏蔽接地，其中应注意系统设备的在线电压、传输速率、按口类型等，以确保系统正常的工作。
（3）、接地处理
在计算机机房的建设中，一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。一般整个建筑物的接地系统有：建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻小于10欧）、逻辑地（也称信号地）、防雷地等，有的（如IBM）公司要求另设专用独立地，要求地阻小于4欧（根据实际情况可能也会要求小于1欧）。然而，各地必须独立时，如果相互之间距离达不到规范要求的话，则容易出现地电位反击事故，因此，各接地系统之间的距离达不到规范的要求时，应尽可能连接在一起，如实际情况不允许直接连接的，可通过地电位均衡器实现等到电位连接。为确保系统正常工作，应每年定期用精密地阻仪，检测地阻值。接地装置由接地极及一些附件、辅助材料组成。接地装置的选材和施工主要决定于土质结构，即土壤的地阻率ρ。不同层土质结构不同，因而地阻率ρ不同，为增加接地装置使用效率，可使用长效降阻剂。
D、有外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施
我们知道外部防雷措施中避雷设施的引下线在接闪以后，会有很大的瞬变电流通过，也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场（LEMP）。因此，安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施。再者，我们都知道，避雷针的工作原理是引雷，所以在概率上来说，安装了避雷针以后，建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增大，也就是说LEMP发生的几率会变大，过电压产生点的距离会缩短（引下线处），所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络等系统的大厦更加需要内部防雷措施。
三、雷电的选择性
A、易遭雷击的地点：
1、土壤电阻率较小的地方，如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方；
2、山坡与稻田接壤处；
3、具有不同电阻率土壤的交界地段。
B、易遭受雷击的建（构）筑物：
1、高耸突出的建筑物，如水塔、电视塔、高楼等；
2、排出导电尘埃、废气热气柱的厂房、管道等；
3、内部有大量金属设备的厂房；
4、地下水位高或有金属矿床等地区的建（构）筑物；
5、孤立、突出在旷野的建（构）筑物。
C、同一建（构）筑物易遭受雷击的部位：
1、平屋面和坡度≤1/10的屋面，檐角、女儿墙和屋檐；
2、坡屋度＞1/10且＜1/2的屋面；屋角、屋脊、檐角和屋檐；
3、坡度＞1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角；
4、建（构）筑物屋面突出部位，如烟囱、管道、广告牌等。
四、弹药库防雷设计方案
1、 设计依据及相关标准
GB 50057-94 《建筑物防雷设计规范》（2000版）
GB 50343-2004 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
GB 50054-95 《低压配电设计规范》
EIA/TIA 568 《综合布线》
IEC 61024 《建筑物防雷》
IEC 61312 《雷电电磁脉冲的防护》
GJB 151-86 《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》
GJB 900-90 《系统安全性通用大纲》
GJB 511-88 《军用微型计算机通用技术条件》
99（03）D501-1 《建筑物防雷设施安装》
GB 50169-92 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
2、防雷等级的确认
建筑物年预计雷击次数按下式计算： N = kNgAe ；Ng = 0.024Td 1.3
式中 N 建筑物预计雷击次数（次/a）；
k 雷击次数校正系数；在此类型情况下取1.5；
Ng 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km2•a）]；
Ae 与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；
Td 该地区的年平均雷电日数； 东莞地区年平均雷电日数为81.3次/年
在下列情况下k取相应数值：
a、位于旷野孤立的建筑物取2；
b、金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；
c、位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；
根据以上年预计雷击次数参数，此弹药库的预计年雷击次数 N大于0.3次/年。
依据以上计算，按照GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第2.0.3条的要求，其属于标准规定的二类防雷建筑物范围。
3、外部防护设计
依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》，由于建筑物的防雷类别为二类，所以用滚球设计接闪器时滚球半径R=45m；可将整个厂区按重要性划分为：电站、水厂、污水处理厂、车间、码头、生活区六个区域分别进行保护。
A、外部防护设计
避雷针：弹药库区是一个重要的区域，一旦遭受雷击损坏起后果不堪设想，因此需要做重点的防护。此区域已经设立四只绝对高度25米，的独立避雷针，按保护区域近似按区域对角线布置，对此区域进行直击类雷保护。依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物防雷设施防雷的要求计算，该防护已经符合一类建筑物雷电防雷要求，但因为该避雷针铁塔使用年限已久，多处锈蚀，需进行适当的除锈和维护工作。
计：避雷针铁塔除锈和维护 4项。
接地：库区的地网分为直击雷保护接地（其接地电阻要求≤10Ω）、电源工作接地（其接地电阻要求≤10Ω）、信号线路直流工作接地（其接地电阻要求≤4Ω）四个部分。
依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物防雷设施防雷的要求和国家军用标准GJB 511-88《军用微型计算机通用技术条件》的要求：避雷针铁塔的接地已符合标准要求。库区的电源信号系统接地及等电位连接的接地不符合标准要求，需要整改。既所有金属构筑物金属构件、库区防潮金属密闭门、金属密闭窗需要和建筑物基础钢筋及接地网连接。除此外电源接地系统PE线及电力电缆外皮、信息系统的通信电缆外皮等均应与接地系统做可靠的电气连接，其接地电阻按各系统所需要的最低接地电阻要求计算。依据GB 50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》和国家军用标准GJB 511-88《军用微型计算机通用技术条件》的要求：其接地电阻应≤4Ω。
因此，首先要将所有建筑物基础钢筋用40×4mm镀锌扁钢做两点连接，组成联合地网；其次要将所有外露电力设备的保护接地，建筑物金属物的等电位接地与主地网进行连接。独立架设的避雷针铁塔的铁塔接地等不与主地网进行连接。最后，对信息控制系统的信号线路直流工作接地，在控制机房内部设置均压带和等电位汇流排做单独接地处理。
考虑到地网使用的长期性和耐腐蚀性，建议使用AG系列非金属接地模块制作地网。地网布置依据地形设计为L型。水平接地体使用40×4mm镀锌扁钢，埋深0.6米；垂直接地体使用L50×50×5×2000mm镀锌角钢；垂直接地体间使用AG-I平板型非金属接地模块，垂直接地体间距为4米。地网引出地网测试极到地面上，以便以后检测地网情况。
计：AG-I型非金属接地模块 24块；
L50×50×5×2000mm镀锌角钢 26米；40×4mm镀锌扁钢 80米；
40×4mm铜带 60米；80×300×5mm铜制等电位汇流排 3块；
接地网施工及布线工程 1项。
AG系列非金属接地模块
非金属接地模块是一种以非金属材料为主体的接地体。它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成,它的诞生开创了接地材料和接地技术的新时代。通常的接地体多为金属导体，最常见的有角钢、圆钢、钢管、铜棒、铜板等。其缺点是:用料多、耗资大、寿命短、稳定性差、不宜在高土壤电阻率区使用。而非金属接地模块则用料少、耗资小、寿命长、稳定性好,特别适合于高电阻率土壤地区使用。若接地点周围为砂石或岩地层,可用它制作地网来解决一些接地工作中的疑难问题,而且本产品无污染、无毒害、抗腐蚀，使用十分方便。
非金属接地模块能获得低接地电阻的基本原因是在相同的外形尺寸下，它比金属材料可成倍地增大接地体和土壤层之间的接触面积,从而增大了接地体本身的散流面积；减少了接地体和土壤之间的接触电阻；加之其本身具有很强的吸湿性和保湿性,充分发挥了接地体中电解物质的导电作用。
本产品是高土壤电阻率地区接地工程用于降低接地电阻的专用产品。适用于各种类型的土壤环境，具有抗腐蚀、无毒环保、使用寿命长、工程安装简单、效果显著的特点，是适合防雷地、各种安全地和工作地、信号逻辑地的通用产品。
产品特点
1. 用料少、耗资小、寿命长、稳定性好,特别适合于高电阻 率土壤地 区使用。
2. 无污染、无毒害、抗腐蚀，使用十分方便。具有吸湿、保湿特性，接地电阻低且能保持长期稳定。
3. 通过专用设备挤压成型的，根本上解决了同类材料难以克服的腐蚀和密实程度低稳定性差的通病。经多次大电流冲击后，阻值不增大，也无变硬、发脆、断裂现象，与降阻剂相比有明显的优越性。能经受-40℃的低温，北方高寒地区同样适用。
4. 较大的散流面积，复合材料和土壤的结合性强，降低了接触电阻；
接地体有独特的可扩散亲水性表面活性剂成分，通过扩散改造附近土壤层，使其湿润，而且该成分是阳离子型的高分子材料，电解提供土壤导电必须的电解络合离子，使散流效果更好；
B、库区等电位连接
依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章：雷击电磁脉冲，第三节：屏蔽、接地和等电位连接的要求及GB 50343-2004《建筑物电子信息系统防雷设计规范》第五章：防雷设计，第三节：等电位连接及共用接地系统设计中关于等电位连接的要求，参考IEC 61312《雷电电磁脉冲的防护》标准第一部分：通则，第三章第四节：等电位连接的要求；第二部分：建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地中关于等电位连接的要求，在满足客户所提技术需求的情况下，按照GB 50343-2004《建筑物电子信息系统防雷设计规范》第六章：防雷施工中关于等电位连接的要求进行施工。
实施方案
在地面库和地下库口金属门内的等电位汇流排处引出30×3mm铜带到金属防潮密闭门外，并与金属防潮密闭门用两枚M8螺钉可靠铆接。在金属防潮密闭门内用30×3mm铜带引到1～11库金属防潮密闭门外，并与金属防潮密闭门用两枚M8螺钉可靠铆接。
在1～11库金属防潮密闭门内，用两枚M8螺钉铆接引出30×3mm铜带制作均压带到金属密闭窗下，使用35mm2铜线，穿PVC管后，用M8螺钉与金属密闭窗可靠铆接。将探头保护用的防雷设备的接地与均压带连接。
计： 30×3mm铜带 260米； 35mm2铜线 2卷；PVC管 40米。
等电位连接及布线工程 1项。
5、电源配电系统防护的总设计
A、外来导体的布置：
外来导体包括：金属水管、通讯电缆线及电力电缆铠装外皮或电缆金属管等。
所有的水管和电缆应埋地进入机房，水管和电缆铠装外皮和保护金属管应在进入机房时接地，电缆应选用铠装电缆或穿金属管埋地进入机房电缆相线和中线应通过电涌保护器接地。
B、外电源线的电涌保护器的布置和选择：
1）、电涌保护器的布置原理
如下图所示：
a）该布置是依据GB 50057-94（2000版）和IEC 61312的标准布置。
在LPZ0和LPZ1区交界：U2 =U1-I2R2
可以看出：U2
这样就可以通过多级钳位使残压逐步降低，以有效地抑制外来雷电波入侵和雷电电磁脉冲的危害。
b）通过电涌保护器的雷电流逐级减少，还为安装电涌保护器提供了方便如（图3）所示，我们在安装电涌保护器时总会使用导线进行连接，而导线电感在雷电波的频率下不能忽略，于是有：
Uc=UL1+Us+UL2 Uc=Is(ZL1+ZL2)+Us
这样的残压将会附加上一个额外的Is(ZL1+ZL2)，如果只有一级电涌保护器，雷电流的大部将从这一级电涌保护器泄放入地则Is非常大，这样要保证U额外Is(ZL1+ZL2),否则则ZL1+ZL2要非常地小,也即导线要非常短,在安装时往往很难做至,安装条件就会非常苛刻。多级布置使这个部题得至解决。
c）分区多级布置使电涌保护器由于自身放电的电磁脉冲的干扰减弱，我们知道当在导体中有高频信号流过，就会向空间发射电磁波及发射功率。可频率、电流和电压有关当电流和电压降低时其发射功率也就减弱，这样不会因为电涌保护器的放电而影响微电子设备的正常运行。
d）SPD4必须尽量靠近设备，这是因为GB 50057-94（2000版）和IEC 61312表明电涌保护器距被保护设备的距离过大会由于雷电波的反射效应而在被保护设备上引起高频振荡，使得设备上的电压超过电涌保护器上的残压而损坏设备。这个距离应小于10米。
2）、电涌保护器的选择：
a）、动作电压的选择：
变压器低压侧的电涌保护器其三相电压为动作电压；U0 = 400V
b)、电涌保护器的通信容量选择：
首级电涌保护器标称放电电流的计算：
GB 50057-94（2000版）和IEC 61312指出：二类保护要求,应按总雷电流150KA(10×350μS波)来考虑电涌保护器选择，按照其建议的雷电流分配方式其中50%即75KA是通过接地系统（水管、铠装电缆外皮或导线的我属保护管等）直接入地；另外50%通过安装在相线和中线上的电涌保护器入地。
依据以上标准考虑到50%雷电流分配到电源系统的最恶劣环境，按照GB 50057-94（2000版）标准表6.1提供的雷电流参数电涌保护器每相上的雷电流约为：
当线路无屏蔽时，In =[150 KA×50%]÷4 =18.75KA
当线路有屏蔽时，In =[150 KA×30%]÷4 =11.25KA
对于本系统采用的铠装电缆线路，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的要求。首级电涌保护器的每相标称放电电流应大于15KA（10/350μS）。
次级电涌保护器标称放电电流的计算：
依据国标GB 50057-94第6.4.8条：在前级按第6.4.7条要求安装的10/350μs SPD 所得到的电压保护水平加上其两端引线的感应电压以及反射波效应不足以保护距其较远处的被保护设备的情况下，尚应在被保护设备处装设 SPD。且该 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的 80%。根据被保护设备的特性（如高电阻型、电容型）或开路时，反射波效应最大可将侵入的电涌电压加倍。
依据国标GB 50057-94第6.4.9条：当按第6.4.7条和第6.4.8条要求安装的 SPD 之间设有配电盘时，若第一级 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电盘内的设备，应在该盘内安装第二级SPD。后级线路的SPD称放电电流 In的选择应考虑到前级SPD启动后线路残压和其两端引线的感应电压以及反射波效应。
对于本系统采用的非屏蔽电缆线路，次级电涌保护器的每相标称放电电流应大于20KA（8/20μS）。精密设备保护需选用防雷插座，其体积小，可以与设备靠得很近。
为减小多级电涌保护器的泄放电流会大大减少，在兼顾经济性和安全性的基础上分别选择：
SPD1---Asafe 25/4 标称放电电流25KA（10/350μS）；
SPD2---AM1-40/3-NPE 标称放电电流40KA（8/20μS）；
SPD3---AM2-20/3-NPE 标称放电电流20KA（8/20μS）
SPD4---LT A6-420NS-PRO 标称放电电流20KA（8/20μS）
3、电源系统设计的总方案
根据IEC 61312《雷电电磁脉冲的防护》、GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》、GB 50054-95《低压配电设计规范》、GB 50074-2002《石油库设计规范》及GB 50058-92《爆炸和火灾危险环境电力设计规范》中防雷及过电压规范有关防雷分区的划分和各级电源系统雷电及过电压保护要求，针对本配电系统的特点，将其分为三个防雷区分别加以考虑。由于如前所述单级防雷可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大或者保护能力不足引起的设备损坏。因此选用电源系统多级保护，可防范从直击雷到操作浪涌的各级过电压的侵袭。
A、电源一级防雷[LPZOA-LPZ1区]：
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 对电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：In =[150 KA×30%]÷4 =11.25KA，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《建筑物防雷设计规范》第六章：第四节 第6.4.4条及IE C61312《雷电电磁脉冲的防护》第三部分：浪涌保护器的要求，浪涌保护器可以将数万伏的感应雷击过电压限制到4KV以下。
具体措施：
在值班室380V低压总配电箱处安装1套 PPS-I/3-160BA电源防雷器箱，用于配电回路所有用电设备的第一级电源防护。
计：PPS-I/3-160BA电源防雷器箱1套；
PPS-I/3-160BA性能简介：
电源防雷器箱主要器件采用Asafe系列多层间隙技术和特殊的材料工艺制作，保护寿命长、通流容量大、工作稳定、无工频续流和灭弧问题，残压小于2000V。具有雷电计数、工作状态监控、工作指示、远程报警等功能和超强的直击雷通流能力，可防护直击雷浪涌电压，应用于低压配电的第一级保护。标称通流容量25KA（10/350）/每线，最大通流容量160KA（8/20）/每线，安装方便，满足高能量释放、高雷电泻放等级、低残压等级的技术要求。符合GB 18802-2002国家标准，通过防雷产品权威检测机构检测。
B、电源二级防雷[LPZ1-LPZ2区]：
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区对电涌保护器（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。对于如本案的特殊区域需要做重点防护的配电电源需使用通流容量40KA的电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。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。
具体措施：
在值班室后级配电箱、地面库配电箱、地下库配电箱处分别安装1套PPS-I/3-100A电源防雷器箱，用于配电回路所有用电设备的第二级电源防护。
计：PPS-I/3-100A电源防雷器箱3套。
ASP PPS-I/3-100A性能简介：
电源防雷器箱主要器件采用AM系列可插拔更换防雷模块制作，保护寿命长、响应速度快、工作稳定、残压小于1800V。具有雷电计数、工作状态监控、工作指示、远程报警等功能和超强的直击雷通流能力，应用于低压配电的第二级保护。标称通流容量40KA（8/20）/每线，最大通流容量100KA（8/20）/每线，安装方便，满足高能量释放、高雷电泻放等级、低残压等级的技术要求。符合GB 18802-2002国家标准，通过防雷产品权威检测机构检测。
C、电源三级防雷[LPZ2-LPZ3区]：
根据IEC 61312-3雷电电磁脉冲的防护 第三部分：浪涌保护器的要求，在LPZ2-LPZ3区内，浪涌保护器可将浪涌电压限制到一千多伏，防雷器通流容量为（8/20μs）：≥10KA。
具体措施：
在值班室计算机管理设备、监控管理设备等小型精密设备的电源开关或逆变电源前级和值班室其它小型用电设备插座处安装LT A6-420NS-PRO插座式电源防雷器。
计：LT A6-420NS-PRO插座式电源防雷器5套。
LT A6-420NS性能简介
A6-420NS ASP插座式电源防雷器，通流容量20KA，有过热、过流、滤波、接地监测、相线监测和失效指示等功能，反应速度10-9秒，黄磷铜镀镍接触片工作性能稳定，五万次插拔无故障，功率2000W，适用于单相高档设备的第三级电源防雷。
Ⅵ、信号系统保护的总设计方案
在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击，将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络、信号及通讯方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。本方案中网络、信号设备防护方面，依据GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》、YD/T5098 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》、GB 2887-89《计算机场地安全要求》中信号系统雷电及过电压防护要求，针对收发设备、控制设备、网络交换机、服务器网卡及其他精密通讯等做重点防护。
具体措施：
A、 监控系统的保护
电视监控系统（Closed Circait Televisiow），一般由以下三部分组成：1、前端部分。主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。2、传输部分。使用同轴电缆、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。3、终端部分。主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。
A、前端设备的防雷：前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直击雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，比如安装在地下停车场等的摄象机等。而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。为了施工方便避雷针一般架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用Φ 8的镀锌圆钢或35mm2铜导线，此时应注意依据GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》第2章、第2.5节、供电、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。
为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC24V）、视频线、信号线和云台控制线。这样做比较麻烦，问题比较多，且要受安装空间的限制，因此可以选择“三合一”或者“二合一”的监控摄象机多功能电涌保护器。比如：SV-3/220、SV-3/024、SV-2/220、SV-2/024等。
B、传输线路的防雷：CCTV系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》的规定，传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式，当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式。采用通信管道或架空方式时，应注意传输线缆与其它线路其它线路共沟的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距。
比如与220V交流配电线的最小间距为0.5米，与通讯电缆的最小间距为0.1米，与1～10KV电力线的最小垂直间距为2.5米，与1KV以下电力线的最小垂直间距为1.5米，与广播线的最小垂直间距为1.0米，与通信线的最小垂直间距为0.6米等等。
直埋敷设方式防雷效果较好，而架空线比较容易感应雷击。为避免首尾端设备损坏，在使用架空线传输时，应在每一支撑杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。如SR-E24V/2S、SR-E24V/4S、SR-P24V/2S； CoaxN-CATV/S、CoaxB-TV/S等。
传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生，统计数据显示雷击造成埋地线缆故障大约占总故障的30％左右，即使雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。
C、终端设备的防雷：在CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网，防直击雷措施应符合GB 5005794《建筑物防雷设计规范》的规定。进入监控室的各种金属管线应接到共用的接地装置上，易采用一点法接地。
与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云台控制线，因此对于硬盘摄象机的信号保护，需要在由外面进入中心监控机房的线路接入设备之前，安装对应的浪涌保护器。云台控制线安装SR-E24V/2S、SR-E24V/4S、SR-P24V/2S；视频信号传输线安装CoaxN-CATV/S、CoaxB-TV/S等。多口矩阵需要安装CoaxB-TV/16S。按照YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分：SPD 的选择；第5.3条：信号线用SPD；第5.5条：计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求规范的要求，通流容量应大于3KA。
实施方法：
在彩色球型摄象机电源、视频、云台控制前安装壹套SV-3/220 摄象机多功能电涌保护器，用于彩色球型摄象机的防雷保护。
在彩色固定摄象机电源、视频、云台控制前安装壹套SV-2/220 摄象机多功能电涌保护器，用于彩色固定摄象机的防雷保护。
在值班室监控中心16口矩阵线路前安装壹套CoaxB-TV/16S同轴通讯信号电涌保护器，用于矩阵线路的防雷保护。
计：SV-3/220 摄象机多功能电涌保护器 3套；
SV-2/220 摄象机多功能电涌保护器 10套；
CoaxB-TV/16S同轴通讯信号电涌保护器 1套；
B、温湿度控制系统的保护
在从库房内的温湿度控制探头线路上安装SR-E24V/4S信号线电涌保护器，用于温湿度探头、控制线路和设备的保护。
计：SR-E24V/4S大功率特殊信号电涌保护器 18套；
C、防盗控制系统的保护
在从库房引出的防盗控制探头线路上安装SR-E24V/4S信号线电涌保护器，用于防盗探头、控制线路和设备的保护。
在值班室控制中心总控制线上安装DB09-V24/9信号线电涌保护器，用于控制中心总控制线和设备的保护。
计：SR-E24V/4S信号线电涌保护器 16套；
DB09-V24/9信号线电涌保护器 1套；
有关ASP防雷产品的详细信息，请到
http://www.asp.com.cn查看。
售后服务：
ASP产品售后服务承诺书
五、工程进度及方案预算
A、防雷工程施工进度表
项 目 施 工 进 度
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
避雷针及避雷带安装 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ☆
引下线及外部地网施工 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ☆
均压带及接地汇流排安装 ★ ★ ★ ★ ☆
电源电涌保护器安装 ★ ★ ★ ★ ☆
信号电涌保护器安装 ★ ★ ★ ☆
工程验收 ★
竣工培训 ★
★：工程施工所需天数 ☆：因天气等原因可能延误的天数
B、外部防雷工程工程报价
项目 防雷产品型号 单价（元） 数量 金额（元） 说明
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 材料费合计
13 辅助材料费、土工、布线及安装费 （20%）
14 工程税金（6%）
15 工程合计费用
B、内部防雷工程工程报价
项目 防雷产品型号 单价（元） 数量 金额（元） 说明
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
12 材料费合计
13 辅助材料费（5%）
14 机房综合布线及设备安装费（10%）
15 税金（6%）
16 费用合计
