第一部分 概述

本构筑物地处方圆数公里内的空旷地带，部分构筑物（灯塔）为至高点，此地区年平均雷暴日为 32.2日，地面落雷密度Ng＝0.024T d 1.3 ＝ 1.07次/（Km 2 ·a），土壤电阻率小于200欧姆/米；监控系统曾经遭受过雷击。

依据中华人民共和国国家标准《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2000， 第2．0．2条第一款 “凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者”的规定应将该构筑物定为第一类防雷建筑物。

同时依据《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2000 第 3.2.1条“第一类防雷建筑物防直击雷的措施”实施该构筑物的防直击雷保护： 设计独立避雷针；独立避雷针引下线连接的地网冲击接地电阻不应大于 10Ω；保证安全距离。

同时依据《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2000 第 3.2.2条“第一类防雷建筑物防雷电感应的措施”实施该构筑物的防雷电感应保护：实施等电位连接和屏蔽。

同时依据《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2000 第 3.2.3条“第一类防雷建筑物防止雷电波侵人的措施”实施该构筑物的防止雷电波侵人保护：加装SPD实现电位均衡和钳制；实现屏蔽接地避免线路受到干扰。

设计原则：实事求是性原则；安全可靠性原则；技术先进性原则；经济合理性原则；

第二部分 直击雷防护方案

一、避雷针选型及避雷针保护范围计算

（ 1）、 避雷针选型

a、普通避雷针（现有避雷针）的缺陷及消除或减缓方法：

缺陷 消除或减缓方法

•  高电位反击 ● 限制雷电流幅值和减少受雷击次数

•  跨步电压 ● 受雷击时限制雷电流的幅值和陡度

•  高电磁效应 ● 受雷击时限制雷电流的幅值和陡度

b、半导体消雷限流避雷针：

采用特殊材料（导电硅橡胶高分子电阻、为材料）和结构（半导体少长针辐射装）的避雷针，是在富兰克林避雷针基础上发展起来的新型现代避雷针。 在满足保护范围的同时，利用材料的阻抗特性，延缓雷闪主放电时间，使雷电流波形变宽、幅值降低、拉长雷电流波头使其平缓并衰减雷电流陡度，被限制了的雷电流将以较长的时间通过限流避雷针，从而有效地减弱感应雷和高电位反击造成的损害，完全克服了传统避雷针的缺陷。 作用：一，中和（ 90%的雷是负极性的，说明自然界存在消雷作用；用尖端放电产生和雷云异号电荷，部分中和雷云电荷，使之不足以发生下行先导）；二，消灭上行雷（实测证明，只有当上行先导电流大于100A时，上行雷才有可能发展；15kΩ以上的电阻即可以限制上行雷的发展）；三，限制下行雷的雷电流幅值和上升陡度；

（ 2）避雷针保护范围计算

1、滚球法计算常规避雷针的保护范围

国家建筑物防雷标准 50057-94规定了常规避雷针的保护范围滚球法计算公式如下：

r x =[h(2h r -h)] 1/2 -[h x (2h r -h x )] 1/2

其中 h r 为第一类建筑物滚球半径取h r =30m，

h x 为被保护物的高度，被保护建筑物高度为2.5米

h为避雷针的高度假设取12米

代入上述各值在 h x 高度时的最大保护半径r x 为12.21米

因此，避雷针可以实现对构筑物的全保护。

（二）避雷针的安装方法

A、限流避雷针安装方法

•  9支撑杆使用原有塔体。

2、支撑杆不需攀线

3、避雷针固定安装在塔体上

4、采用塔体作为引下线，并于接地网连接。

避雷针分布示意图：

第三部分 雷电波侵入防护方案

一、防雷电波侵入防护方案

（ 1）电源线路浪涌过电压防护（防雷器配置部分）

在警卫室总配电室内的总配电处安装三套 ODB-100型 一级防雷箱 ，主要防护因强大的雷电流（传导雷）经架空线传导至配电柜后对后端设备造成的损坏。 它作为电源系统浪涌过电压防护的第一级，实现 L-PE、N-PE的等电位连接。

在库房的 两 个配电盘处安装 ODB-60型二级电源防雷箱 ，它主要保护电气设备不受因雷电电磁场在架空线路感应出的过电压和开关转换过程引起的过电压的损坏。 它作为电源系统浪涌过电压防护的第二级，实现 L-PE、N-PE的等电位连接。

在新建监控室的配电处加装 ODB-60型二级电源防雷箱 ， 它主要保护电气设备不受因雷电电磁场在架空线路感应出的过电压和开关转换过程引起的过电压的损坏。 它作为电源系统浪涌过电压防护的第二级，实现 L-PE、N-PE的等电位连接。

综合办公室办公系统网络服务器雷电防护非常重要，应进行精细保护，在 三 台电脑前加装电源防雷插座为 ODS-20系列防雷插座， 为电源系统浪涌过电压防护的第三级，实现 L-PE、N-PE的等电位连接。

（ 2）信号线路浪涌过电压防护（防雷器配置部分）

传统光端机和快球配合方式中，光端机与快球之间的视频线和控制线很容易受到感应雷的破坏。传统方式中，除了在设备附件加装接闪器和做好接地处理来防止直击雷的破坏，还需要在控制信号线的起始端和结束端加装信号防雷器，视频线起始端和结束端加装视频防雷器；并且在摄像机和光端机的电源输入端也加上电源防雷器件，否则摄像机和光端机的电源输入电路也很容易感受到感应雷击的破坏

为了防止直接雷击所产生的电磁感应和静电感应对监控系统的弱电线路和视频设备的损坏，应对监控视频设备和红外探测监控设备进行一定一的防护，对于 8个摄像头的24V电源和同轴视频线座双端保护 加装 ODV-4J-24D 多功能监控视品避雷器 。以保护雷电电磁感应在线路上产生过电压和过电流的危害。

对于防盗监控的红外探头给予电源防护，在 9对探头的24V电源前端加装 ODV20-24防雷器， 以保护雷电电磁感应在线路上产生过电压和过电流的危害。

第四部分 屏蔽与等电位连接方案

新建监控室的室内全部为精细设备，如有雷电过电压的侵入将造成很大的破坏，其防止雷击时所产生的电磁感应和静电感应的工作非常重要，同时也应防止设备间的电磁兼容和静电感应，同时为了人身安全和设备安全应做好个设备的接地连接和等电位系统。

等电位连接（均压）： 将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差（是对同一界面、同一楼层或部位的不同电缆外皮、设备外壳、金属构架、管道，做电气搭接，以均衡电位）。

实行等电位连接的主体应为： 设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。

实行等电位连接的连接体为金属连接导体，和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器 (SPD)。

屏蔽： 是采用屏蔽电缆，利用人工屏蔽箱、自然屏蔽体，来衰减磁场强度。

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。各机房六面应敷设金属屏蔽网，屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。通过星型 S型或网形M型结构，把设备直接地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。（小型机房选S型，在大型机房选M型结构。将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，以均衡电位。）

接地： 是将所有金属构架、管道、电缆屏蔽层等与总接地网连接。

在计算机网络系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地共用一组接地装置时，其接地电阻按其中最小值确定；若防雷接地单独设置接地装置时，其余三种接地共用一组接地装置，其接地电阻不大于其中最小值， 并应采用防地电位反击的等电位连接保护器。

如图：

等电位连接的要求：实行等电位连接的主体应为：设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。

实行等电位连接的连接体为金属连接导体,和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)。

通过星型 (S型结构或网形M型)结构把设备直接地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型，在大型机房选M型结构。

施工方案：

在机房采用 40×4 ㎜ 规格的紫铜带作为等电位连接带，长、宽分别为 5m和6m。等电位连接带一端与接地引入线可靠连接。

等电位连接带敷设于防静电地板下，采用Φ 4 ㎜ 2 的 BVR铜线作 实行等电位连接的连接体，分别将设备机壳、保护接地部分、金属管道、门窗结构、线缆金属屏蔽层等和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器 (SPD)的接地线一并接入等电位连接带上实施等电位连接，保证雷电侵袭时各导体部件间的电位相等而不发生绝缘击穿和闪络放电现象。从而保证设备的正常运行和人员的安全。

地网设计方案

A、勘测

土壤电阻率：200Ω/米

可使用建设地网面积：30 ㎡

B、接地方式的选择

接地方式有四种，采用热镀锌钢材作为接地体的普通式接地地网（要求有足够的施工场地）、采用热镀锌钢材作为接地体并辅以降阻材料的接地地网（适用于特殊的施工场地，如，山地等；大型接地地网、土壤电阻率很高的场地）、采用非金属材料作为接地体的特殊式接地地网（对接地体有特殊要求或接地要求较高的地区，如、防腐等）、采用化学试剂作为填充材料的特殊接地体的接地地网（适用于接地要求很高的场所，施工场地狭窄的场所）等。

根据现场的勘察，设计新建地网的方案采用第一种方式，即采用热镀锌钢材作为接地体的普通式接地地网。

第五部分 接地系统改造方案 接地网的建设

在地网设计时应遵循以下原则： 
   ◆尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网。 
　 ◆尽量以自然接地物为基础辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形。 
　 ◆应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。

避雷针引下线连接的地网冲击接地电阻不应大于 10Ω。依据《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2000， 第2．0．3条规定 。

一、避雷针接地

地网将采用 5号热镀锌角钢作为垂直接地体，4号热镀锌扁钢作为水平接地体，结合低电阻接地模块组成复合环行地网，作为避雷针的接地。如图 ：

二、监控室地网

地网将采用 5号热镀锌角钢作为垂直接地体，4号热镀锌扁钢作为水平接地体，组成复合环行地网，作为监控室的接地。如图，