某驻港部队弹药库防雷设计方案_secret

某驻港部队弹药库防雷设计_secret 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、刑事犯罪、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》 9903D501-1 《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?杓乒娣丁酚捎诮ㄖ锏姆览桌啾鹞嗨杂霉銮蛏杓平由疗魇惫銮虬刖禦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111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111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.