惠州市某区公安局指挥中心综合防雷设计

惠州市某区公安局指挥中心综合防雷设计 惠州市某区公安局指挥中心综合防雷设计 摘要:随着公安系统信息化建设的发展和实践“科技强警”战略部署进程的不断加快，信息网络在各类公安业务工作中发挥着越来越大的作用，公安机关各项工作的开展对信息网络的依赖性也越来越强。电子设备被广泛应用于该信息网络系统中，由于这些微电子设备耐压值极低，对雷电电磁脉冲特别敏感，特别容易遭受雷击。本文以惠州市某区公安局指挥中心为实例，对该指挥中心综合雷电防护系统进行了设计，主要包括外部防雷elps和内部防雷ilps两部分，着重考虑内部防雷ilps部分，主要技术有拦截、分流、等电位、屏蔽、过压保护、布线，共用接地等。 关键词:指挥中心 信息网络 电子设备 雷电防护 设计 工程概述 公安指挥中心担负着接警处警、收集报送信息和指挥调度等职能，是公安机关的信息枢纽和“大脑”，其重要性不言而喻。由于目前指挥中心都是网络化运行，对信息网络的依赖性很强，而信息网络中的微电子设备耐压值极低，对雷电产生的强大电磁脉冲(lemp)特别敏感，特别容易遭受雷击损坏，雷击事故带来后果非常严重，其损失和影响将不可估量。做好指挥中心的雷电防护工作，进行科学的综合防雷设计，做好各项雷电防护措施，是保证好信息网络的良好、正常运行必不可少的技术环节，下面将考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，对该指 挥中心进行科学、综合、周密的防雷设计，因地制宜采取相应的防护措施，做到全面、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理，确保该指挥中心避免遭受雷击或在遭受雷击时仍能安全、正常运行。 本工程位于广东省惠州市某区，是该区公安局办公楼，总建筑面积28882?,首层占地面积2840?，地下一层，建筑面积5941?(其中设备用房面积1555?，停车库面积4342?)，地上19层，建筑面积22941?，总高度76.3m，裙楼高度22.8m。该楼一至五层为办公用房，塔楼六至十七层为维稳和技术中心用房，十八、十九层为110指挥中心及信息网络机房。 设计原则和依据 设计原则 本设计按现代综合防雷要求因地制宜采取防雷措施，坚持预防为主，安全第一的指导方针，做到安全可靠、技术先进、经济合理。应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、共用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。 2.2建筑物的防雷分类 本办公楼属高层建筑物，塔楼长51.5m,宽19.9m，高76.0m;裙楼长101.6m，宽30.7m，高22.8m。建筑物年预计雷击次数按公式n,kng ae计算，其中因为该建筑物位于山边，校正系数k取1.5，经计算年预计雷击次数n,0.5次/a。 故所以该建筑应划为第二类防雷建筑物。 指挥中心雷电防护设计方案 按照防雷区域的划分，雷电防护系统lps可分为外部防雷elps和内部防雷ilps两部分。现代雷电防护系统采用外部防雷和内部防雷等措施进行综合防护，通常外部防雷elps和内部防雷ilps并非相互独立的，而是相辅相成，相得益彰的。本建筑裙楼一至五层为办公用房，塔楼六至十七层为维稳和技术中心用房，十八、十九层为110指挥中心及信息网络机房，每层均有信息网络系统或放置有微电子设备，对电磁环境要求较高。为获得良好电磁环境及为内部防雷打下良好基础，不至于存在先天不足，本建筑在外部防雷设计时，天面避雷网格、引下线、均压环均按较高要求设置， 使整个建筑物形成一个“法拉第”笼。 外部防雷系统(elps) 直击雷防护措施 (1)接闪器:在屋顶沿女儿墙、屋顶装饰构架四周及尖顶处和其他易受雷击部位装设避雷带，建筑物的阳角位及尖顶处应设置避雷短针，并在屋面设不大于5m×5m暗敷避雷网。避雷短针高度应不低于0.5米，材料应采用φ12mm的镀锌圆钢，避雷带规格为φ10mm的镀锌圆钢(金属栏杆可直接利用作为接闪器)，敷设于天面女儿墙顶距女儿墙外沿应不大于100mm处，高度不低于150mm。楼面的所有凸出物须在接闪器的保护范围之内，所有非带电金属物须与避 雷带连接，连接点不少于两处。卫星天线及其他需保护对象增设避雷针加以保护，被保护对象需在避雷针保护范围内。裙楼及塔楼天面封顶层外圈梁须作均压闭合焊接，并与引下线焊接连通。 (2)引下线:利用建筑物四周所有结构柱子内的主筋(不少于对角二根)通长焊接作引下线，每层柱筋用箍筋焊接成短路环，顶端与屋面避雷带焊接连通，低端与基础接地网焊接连通。 (3)接地装置:利用建筑结构基础桩作接地极，桩、承台(全部底板筋及笼筋)、地梁(两根钢筋)相互焊接连通，利用底板主筋及基础圈梁粱筋连成接地网，并与所有引下线焊接连通，无地梁处专敷φ12热镀锌圆钢。本工程采用共用接地系统，强弱电共用接地装置，通信接地、电子设备接地、安全接地系统与防雷接地系统共地。接地电阻小于1欧。 内部防雷系统(elps) 等电位连接 等电位连接是防雷电反击及防发生生命危险的重要技术措施，目的是减少需要防雷的空间内各金属部件及各(信息)系统相互之间的电位差。进出建筑物导电物均应在雷电防护区交界处做等电位连接。在直击雷非防护区(lpz0a)或直击雷防护区(lpz0b)与第一防护区(lpz1)的界面处应安装等电位接地端子板，并与接地装置连接。建筑物金属框架、金属设施、外来导电部件及电气电信装置均与防雷装置相连，如电梯轨道、金属地板、金属门框、设施管线、 电缆槽等大尺寸的内部导电部件、各种屏蔽结构及设备外壳、机柜、机架等金属构件均应以最短路径与最近的等电位连接排或其它已作了等电位连接的金属结构连接，实现等电位。 屏蔽 在外部防雷设计中，已经将天面避雷网格、引下线、均压环按较高要求设置，将整个建筑物内钢筋焊接连通成议整体，形成一个“法拉第”笼，在建筑物内部形成了一个良好的电磁环境，为内部防雷打下了坚实的基础。在线路敷设时，高压电缆采用铜芯难燃交联聚乙烯电缆由户外穿管引入高压房;低压线路干线电缆水平段采用电缆桥架或金属线槽敷设，垂直线路采用电缆桥架敷于电缆竖井内。线路暗敷时穿金属管敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30mm;明敷时穿有防火保护的金属管或封闭式金属线槽敷设，屏蔽层在两端与接地装置相连。其他所有进出建筑物电源、信号线宜采用金属铠装电缆或套金属管埋地引入，屏蔽层在两端接地并在雷电防护区交界处做等电位连接。 过压保护 1、电源系统 在配电房高压侧安装三只阀型避雷器(fs-3~10)，低压侧安装三只氧化锌避雷器。高压侧的避雷器尽量靠近变压器，接地端直接与变压器金属外壳相连，以减小雷电流在引线寄生电感上的压降;低压侧的避雷器接地端也就近与变压器外壳相连，限制低压侧出现的 暂态过电压，有效抑制正反态变换过程在高压侧产生的暂态过电压。在建筑物总配电盘、楼层分电盘、机房分电盘及设备前安装电源spd，保护参数(启动电压/雷电通流量)分别为:820v/40ka、720v/20ka、680v/20ka、560v/10ka。 2、信号系统 了解网络拓扑结构和网络类型，在网络系统易受雷击部件及端口装设信号spd。 计算机网络端口spd参数选择: 参数要求 普通双绞线 同轴电缆(两端接地) 同轴电缆(一端接地) 屏蔽多芯电缆 普通多芯电缆 多路双绞线 动作电压 ?1.2un ?1.2un ?1.2un ?1.2un ?1.2un ?1.2un 插入损耗 ?0.2db ?0.2db ?0.2db ?0.2db ?0.2db ?0.2db 容量要求 5ka 0.25ka 5ka 0.5ka 6ka 6ka 3、在天馈线系统安装spd，天馈线spd标称导通电压大于1.5uc,标称通流容量?5ka。插入损耗对甚高频系统(30~300mhz)应?0.2db, 对高频系统(0.3~10ghz)应?0.3db。响应时间低于10ns，最大传输功率为平均功率的1.5~2.0倍。 天馈线spd技术参数: 类型 短波电台天馈线 中波电台天馈线 其他接收机天馈线 雷电通流量(ka) ?5.0 ?5.0 ?5.0 特性阻抗(ω) 按设备要求 按设备要求 按设备要求 工作频率(mhz) 按设备要求 按设备要求 按设备要求 插入损耗(db) ?0.4 ?0.4 ?0.4 最大功率(wp) 1.5 1.5 1.5 接口 按设备要求 按设备要求 按设备要求 接地电阻(ω) ?4 ?4 ?4 4、当设备要求采用独立接地系统时，而各接地系统受实际情况限制达不到安全距离时，为防止不同接地系统电位之间浪涌过电压造成电子设备的损害，应在不同接地系统接地端子间加装spd。接地系统spd装设选用原则有:a、冲击通流容量b、限制电压c、标称导通电压un 综合布线 所有线路避免在建筑物的结构柱和外墙敷设，应设专用信号电缆槽和电源电缆槽，分开敷设。线缆与其他管线的间距应符合相关技术的规定。 结束语 雷电防护是一项系统工程，特别是在现代信息系统防雷的初始设计当中就应考虑到各个方面，外部防雷和内部防雷相结合，充分利用拦截、分流、选址、等电位、屏蔽、过压保护、布线、共用接地 等技术措施，进行科学、全面、细致、周密的系统设计，就能大大提高雷电防护效果、真正提高其安全性能，有效防止和减少雷灾所发生的财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理。 参考文献: [1] 《建筑物防雷设计规范》gb50057-94 (2000年版)国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布中国出版社 [2] 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 gb 50343-2004中华人民共和国建设部、国家质量监督检验检疫总局联合发布中国建筑工业出版社 [3] iec 62305-4:2006 雷电防护 –第4 部分:建筑物内电气和电子系统 [4] 杨克俊 编著，电磁兼容原理与设计技术，人民邮电出版社 [5]苏邦礼等 雷电与避雷工程.广州:中山大学出版社1996. [6]肖稳安张小青。雷电与防护技术基础.气象出版社 注:文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。