公路收费站防雷解决方案分享

2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 2
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浪涌保护器,防雷器,压敏电阻
1、   概述
雷电是一种无比壮观的天然景遇,它具备极大的破碎摧毁力,对人类的生命、财富恬适形成伟大的危险。1987年联合国确定的“国际减灾十年”中,雷电为对人类危险最大的十种灾难之一。自从人类进入到电气化时代以后,雷电的破碎摧毁由重要以直击雷击毁人和物为主,发展到以通过金属线传输雷电波破碎摧毁电气设备为主。随着最近几年来电子技术的飞速发展, 打算机系统的网络化程度越来越高,人类对电气设备特别是打算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高,各类电子设备的耐过电压手段升高,遭雷电和过电压破碎摧毁的比例呈一向回升的趋势,对设备与网络的的恬适运转形成严重威胁。据统计,全天下每一年因雷害形成的损失高达十亿美元以上。
国家无关部门对打算机系统的防雷任务无比珍重,制定了相关的法例、法规及相应的标准和规范。广西为雷击高发区,被列为我国四大雷区之一。自治区无关部门对防雷任务给以高度珍重,下发了(桂公通[1999]55号)《自治区公安厅、情形局 对于加强打算机信息系统防雷保护的通知》等无关文件,要求各单位、各部门着实加强打算机系统抵挡雷电危险的手段。
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雷电对电气设备的影响,重要由下列四个方面形成:
1、 直击雷
直击雷包括极大的能量,电压峰值可达5000KV,具备极大的破碎摧毁力。如建筑物直接被雷电击中,伟大的雷电流沿引下线上天,会形成下列三种影响:
a:伟大的雷电流在数微秒时间内流下地,使地电位迅速贬低,形成还击事务, 危险人身和设备恬适。
b:雷电流爆发壮大的电磁波,在电源线和信号线上认为极高的脉冲电压。
C:雷电流流经电气设备爆发极高的热量,形成失火或爆炸事务。
2、 传导雷
远处的雷电击中路线或因电磁认为爆发的极高电压,由室外电源路线和通信路线传至建筑物内,毁坏电气设备。
3、 认为雷
云层之间的频繁放电爆发壮大的电磁波,在电源线和信号线上认为极高的脉冲电压,峰值可达50KV。
4、 开关过电压
供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源路线短路等,都能在电源路线上爆发高压脉冲,其脉冲电压可达到线电压的3.5倍,从而毁坏设备。破碎摧毁结果与雷击相通。
由此爆发的雷电过电压对电子设备的破碎摧毁重要有下列几个方面:
1、 毁坏元器件
a:太高的过电压击穿半导体结,形成永恒性毁坏;
b、较低而越发频繁的过电压虽在元器件的耐压范畴之内,亦使器件的任务寿命大大压缩;
c、电能转化为热能,损坏触点、导线及印刷电路板,甚至形成失火;
2、 设备误行径及破碎摧毁数据文件
是以,应当按照实践环境细心阐发,采用相应的防雷保护办法,确保打算机系统的恬适任务。
2、   雷电防护办法
(一)  防雷规划根据
建筑物防雷规范       (GB50057-94)
打算机房防雷方案规范  (GB50174-93)
电子设备雷击保护导则  (GB7450-87)
打算站场恬适要求      (GB9361-88)
工业与民用电力装配的过电压保护方案规范 (GB64-83)
电信公用屋宇方案规范  (YD5003-94)
移动通信基站防雷与接地方案规范(YD5068-98)
打算机信息系统防雷保安器   (GA173-1998)
雷电电磁脉冲的防护   (IEC1312)
过电压保护器   (VDE0675)
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(二)、防雷保护办法
概括的说,当今电子设备的防雷手段,重要采用分流、接地、樊篱、等电位和过电压保护五种要领。
(A)分流
把持避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线恬适地流入大地,胁制雷电直接击在建筑物和设备上。
(B)樊篱
打算机系统悉数的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用樊篱线或穿金属管樊篱,在机房建树中,把持建筑物钢筋网和其余金属材料,使机房组成一个樊篱笼。用以胁制外来电磁波(含雷电的电磁波和静电认为)搅扰机房内设备。
(C)等电位衔接
将机房内悉数金属物体,包括电缆樊篱层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件举办电气衔接,以均衡电位。
(D)接地
在打算机网络系统中,为担保其波动稳定的任务、保护打算机网络设备和人身恬适,处置环境电磁搅扰及静电危险,需求一个杰出的接地系统。
(E)过电压保护
在电子设备的信号线、电源线上安装相应的过电压保护器,把持其非线性效应,将路线上太高的脉冲电压滤除,保护设备不被过电压破碎摧毁。重要的保护器件为氧化锌压敏电阻、二极或三极放电管、快速箝位二极管等,按照需求举办组合,组成无缺的防雷保护器。
(三)、防雷器的选型
现在,上述前四项防雷保护办法均已宽泛实验,一般的打算机系统短少的是完善的防雷器保护。以后,防雷器的品牌和品种无比多,在本规划中,采用的是天下一流产品、国际中缀三年销量第一的防雷器——德国OBO 防雷器(无关防雷器的引见可参看附录)。上面就防雷器的选型作重大的引见。
1、防雷区的划分
按照IEC1312-1雷电电磁脉冲的防护标准,打算机系统的防雷保护区分为四个地区,各区接壤处应作相应的防雷措置。各区划分下列:
LPZ0A区:直击雷作用区,处于建筑物避雷针系统保护区以外的地区,由于本区内悉数物体均有也许遭遇直接雷击,并也许导走全数雷电流;其它本区能悉数物体均处于雷电电磁场最强处,故对付雷电的认为最强。
LPZ0B区:认为雷主作用区,处于建筑物避雷针系统保护区内,但未经空间电磁樊篱,雷电作用电磁场其实不衰减,处于此空间的所用可导电物体都可认为较强雷电流的地区。
LPZ1区:建筑物樊篱区,本区内各物体不也许遭遇直击雷,流往各导体的雷电流比0B区进一步减小,本区内电磁场也也许会衰减,取决于建筑物的樊篱办法。
LPZ2区:房间樊篱区,对付打算机主机房所处空间,应采用樊篱办法,以进一步减小空间电磁场的搅扰。
当金属导线(电源线、信号线等)穿梭不同的保护分区时,因电磁认为的作用,会爆发较高的过电压,影响室内设备的恬适。是以,需安装相应的过电压保护器,对设备举办保护。在不同的保护分区,所采用的防雷器级别是不同的。同时,需求作相应的等电位措置。
防雷保护分区和防雷器的分级运用下列图所示:     
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2、防雷器的选型和运用
按照上图所示,对付一个打算机系统而言,防雷器的典范榜样设置下列:
(1)大楼的供电线如采用架空路线进线,即路线由LPZ 0A区进入LPZ 0B区,则在电源变压器的低压侧安装三套 OBO LA60 B 电源防雷器,LA60 B的容通电流为100KA,可经受直击雷的袭击。电源电缆埋地进入大楼,埋地距离大于50米。
(2)在大楼总配电箱前安装OBO V25-B/4电源电涌保护器,接在进入大楼的电力电缆末了。该防雷器与前面的LA60 B相共同,可对全体大楼的用电设备举办无效的保护。其它可选配PCS雷击记录磁卡,可记录雷电流的峰值。如大楼顶有用电设备,则供电路线布线需采用樊篱电缆,并于供电路线末了安装 OBO V25-B 电源电涌保护器,胁制将雷电引入楼内供电系统。
(3)大楼内电气设备的保护,一般采用C级防雷器。针对一般办公楼内打算机设备散布较为离另外特性,在各楼层的配电箱处,安装 OBO V20-C/3+NPE电源电涌保护器,对楼层内的各类用电设备举办保护。打算机房一般均采用专线电缆供电,一样在机房的总配电柜处安装一套OBO V20-C/3+NPE电源电涌保护器。如大楼的空调和能源供电采用自力的配电系统,则能源路线可不装C级防雷器。如大楼采用市电-发机电组供电形式,则在发机电组的全自动掌握屏上安装 OBO V20-C/3+NPE电源电涌保护器,保护掌握屏的市电监测电路。
(4)在对电压要求较高和较重要的设备前端、打算机房的UPS输出端,安装D级周到电源电涌保护器,作为着末一级保护,一般采用OBO 的电源防雷插座或VF230-AC周到电源电涌保护器,,齐全滤除电源上的各类高频杂波。
(5)  当大楼处于雷电行动激烈地区时,B级电源电涌保护器可采用OBO MC50-B 电源电涌保护器。该防雷器为OBO本年新推出的划时代产品,每个电源模块容通电流达到50KA(10/350nS),而残压仅为2KV,大大小于其余同类产品4KV的程度,同时放电时无电弧爆发,可安装于配电柜中,接替 OBO LA 60-B和V25-B 两种产品,保护机能更壮大,安装也更轻便。
(6)信号线重要包括:电话、专线(包括DDN和ISDN)、打算机网络线(同轴电缆和双绞线)、视频线、天线和馈线等。信号线受认为雷的影响较多,一般采用F级(FINE)防雷器,当路线暴露于户外时,需另加装B级(BASIC)防雷器,组成二级保护。当被保护的路线所处空间较小时,可采用C级(COMBINE)防雷器,接替B、F两级的组合。经常使用防雷器(F级)下列:
a:电话、传真路线,应安装 OBO RJ45-TELE/4-F 电话线防雷器;
b:电话专线、DDN专线采用OBO RJ45-V24T/4-F 信号线防雷器;
c:以太网采用OBO RJ45-E100/4-F 和KoaxB-E2/MF-F信号线防雷器;
d:视频路线采用KoaxB-E2/MF-F信号线防雷器;
以上简述了OBO防雷器的运用。电源电涌保护器可按照需求选用声光报警、遥信报警及缺相报警机能。
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3、   公路收费系统防雷规划
高速公路、二级公路收费站的电子系统遭雷电侵袭的几率较高,重要有下列几个启事:
(1)、公路经过的地区一般步地高峻陡峭,收费站的建筑物经常为四处最高点,加之安装高杆灯后,更容易引雷;
(2)、公路的路基、路面施工形成为了沿路一线的泥土导电率变化,使公路沿线成为易落雷的地区;
(3)、收费站地处旷野,供电路线一般均采用架空电缆,雷电波会经过供电路线侵入用电系统;
以上几点,形成为了公路收费站四处雷电行动频繁,对收费打算机系统、监控系统的影响极大。为确保人身、设备恬适,我司按照实践环境,方案下列规划,以供参考。
(一)、电源路线的防雷
1、10KV高压供电路线的末了采用有金属护套或绝缘护套电缆穿钢管埋地引入配电房,金属护套和钢管两端就近稳定接地。
2、10KV高压线末了接入电源变压器处,每相线安装1只OBO 480电源避雷器。
3、电源变压器的机壳、电源低压侧零线、电缆的金属护套均应就近接地。
4、由电源变压器到配电房之间的低压输电路线应埋地布线,其长度不宜小于50M。
五、在配电房的低压配电屏上安装三套OBO MC50-B 电源避雷器,其容通电流为50KA,将电源线上浮现的伟大浪涌电流吸收。
六、由配电房到监控楼的供电电缆采用樊篱电缆埋地引入。楼内配电箱的零线不作重复接地,电缆两端的樊篱层就近接地。
七、在监控楼内的配电箱里,安装一套OBO V20-C/3+NPE-AS电源电涌保护器,该防雷器为C级防雷器,每相容通电流为40KA。防雷器附带有声光报警装配,能浮现用户实时调换毁坏的模块。
八、收费车道的供电电缆采用樊篱电缆并埋地布线,电缆两端均安装OBO V20-C/2电源电涌保护器,即监控机房UPS输出配电箱处和收费车道内配电箱处。
九、在每台户外摄像机(如广场摄像机、车道摄像机)的电源输入端,安装OBO V20-C/2 电源电涌保护器。如有条件,广场摄像机可采用带遥信监测机能的 V20-C/2-FS,便于用户了解防雷器的状态。
电源电涌保护器的安装可参看下图:
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(二)、监控系统的防雷
公路收费站的监控系统一般有6-8路摄像机,应采用下列防雷办法:
1、 在每台摄像机的视频输出端口,安装 OBO KOAX B-E2/MF-C 馈线防雷器,防雷器就近接机壳或接地。该防雷器为C级防雷器,可防直击雷的影响。
2、 如摄像机后端有字符叠加器,如两台广场的全景摄像机,则将馈线防雷器安装于字符叠加器的输出端,摄像机到字符叠加器间的电源线、馈线应尽也许短,并担保接地线是相连的,确保两台设备是处于等电位状态。
3、 视频馈线的敷设应穿金属管埋地布线。摄像机的电源输入端安装电源电涌保护器(见前述)。
4、 视频馈线进入监控机房后,在每个视频调配器的输入端口处,安装OBO KOAX B-E2/MF-F 馈线防雷器。防雷器就近接机壳或接地。
(三)、打算机网络防雷
收费打算机网络系统的防雷办法下列图所示:
1、 在衔接监控机房和收费车道HUB间的同轴电缆两端,各安装一只OBO KOAX B-E2/MF-F 馈线防雷器;
2、 由HUB 到收费打算机间的双绞线上,在打算机的网卡端口处各安装一只 OBO RJ45-E100/4-F 信号线防雷器;
3、 各防雷器就近接机壳或接地。
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(四)、接地与樊篱办法
一个杰出的接地系统是保护人身、设备恬适、系统波动任务的重要担保,也是防雷系统的重要基础。分外是在强雷区,一个公允的接地系统能更快地泄放雷电流,低落残压,胁制地电位还击事务,无效地低落雷害威胁。
在《电子打算机房防雷方案规范》(GB 5O174-93)中,第6.4.3条明晰提出:交流任务接地、恬适保护接地、直流任务接地、防雷接地等四种接地宜共用一组接地装配,其接地电阻按个中最小值确定;若防雷接地单独设置接地装配时,另外三种接地宜共用一组接地装配,其接地电阻不应大于个中最小值,并应按现行国标准《建筑防雷方案规范》要求采用胁制还击办法。
《雷电电磁脉冲的防护》(IEC 1312-1)第3-2条:若是在彼此附近的建筑物之间有电力线和通信电缆通过,应将其接地系统彼此衔接,并且这样无利于采用多条并行路子以缩小电缆中的电流,一个网状接地系统可惬心这类要求。
在收费站系统中,重要有下列几个建筑物、配电房、监控楼、收费车道,创议其接地系统的建树采用下列办法:
1、 在监控楼和配电房地基外围,沿散水滴外用4×40mm扁钢带埋设环形地网,同时每隔3-5 M打一地桩,地桩采用5×5×50MM 角钢,长2.5M。避雷针的引下线沿对角偏向布设,不少于2根。同时建筑物梁、柱内钢柱不少于2根与地网相连。
2、 在监控楼和配电房之间的空位上建树地网,网格为5×5M,用料是4×40MM扁钢和5×5×50MM角钢,两端与监控楼、配电房的环形地网相连,衔接点不少于两处。
3、 如新建收费站,监控楼与收费车道宜把持建筑物梁柱内的钢筋网作为暗装避雷网。梁与柱、墙与楼板间的钢筋要真正做到绑扎或搭接,如有些处所没法绑扎或搭接,应每隔20M左右焊接一点。当建筑物只要很少几条作主引下线的柱子时,其外部钢筋应由上到下焊接两根主筋,并由基础引出不少于两根导线焊接到地网上。建筑物外部悉数金属物体作电气连通,组成统一的导体并接地。
4、 收费车道的基础钢筋应与公路路面的钢筋网相衔接。
五、 收费广场两端的高杆灯可视为自力避雷针,其接地系统宜做成辐射型,接地电阻小于10欧姆。
六、 如有条件,配电房、监控楼、收费车道的地网应连为一体,彼其间用4×40MM扁钢带不少于两处衔接。若是彼此距离太远,也能够不衔接,只要将电缆的樊篱层或金属套管两端分袂接地即可。
七、 收费车道的悉数金属件均应接地。可把持地基的钢筋网,收费亭、自动栏杆、红绿灯等等均在安装时与钢筋网相连,组成等电位状态。
八、 在监控机房的防静电地板下,用4×40MM的扁钢带沿墙四处设一环型接地汇流排,将机房内悉数的任务地、恬适地、防雷地、金属门窗和管道、电缆樊篱层等等,均接在该汇流排上,组成联合接地。同时,用35MM2-90 MM2的铜缆作为引下线接至地网,联接点距避雷针的引下线联合点5M以上。
九、 悉数暴露于室外的供电电缆、信号电缆均应采用樊篱办法,如采用樊篱电缆、穿金属管樊篱等,并采用埋地走线的形式。樊篱层两端就近接地。
十、在监控机房接地引下线上,安装 OBO MK-B 雷电峰值记录磁卡,可记录雷击电流的大小、评价防雷器能否失常任务及事务阐发的根据。
接地系统可参看下图:
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监控机房等电位衔接要领可参看下图:
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4、收费站防雷系统防雷器材设置表
1、  防雷器设置表
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2、  辅材设置表
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