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某医院综合防雷设计方案
作者：www.yifengfl.com 一、前言
雷电灾害是世界上十大严重自然灾害之一，我国雷电灾害频发，对国民经济发展、社会和谐稳定，尤其是对人民生命财产安全构成了严重威胁。我国每年因雷电造成人员伤亡达三四千人，财产损失约50～100亿元人民。雷电灾害已成为危害程度仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害的一大气象灾害，严重威胁着我国社会公共安全和人民生命财产安全。
根据资料统计显示，雷电灾害呈现逐年上升的趋势。随着我国经济社会的发展以及现代化程度的提高，雷电灾害对电力、石化、通讯、交通、航空等各个重要行业部门及领域的危害程度日益加大，对人民生命财产安全，特别是广大农村人口的生命安全也造成了严重威胁。2007年5月24日发生在重庆开县兴业村小学的雷击事故，共造成四、六年级共四十六名学生被雷电击中，酿成其中7人当场身亡、39人不同程度受伤的惨剧。
二、雷电入侵途径分析
1、雷击造成危害的五种途径：
（1）直击雷：即带电雷云直接对建筑物或其上的尖端物体发生猛烈放电的现象。它的破坏力十分巨大。直接对建筑物和人构成严重的迫害和损害。
（2）雷电电磁脉冲：在发生云地或云内放电时，强大而瞬变的电流会在周围空间感应出巨大的电磁场，架空导线或室内的环路线路会因此而感生雷电波和过电压，沿线路传入室内的信息设备，从而造成损害。
（3）雷电感应：发生闪电前，带电云层会在金属导线等金属物体上感应出与带电云层带相反的电荷。如果金属导线等金属物体没有可靠的接地，一旦发生放电，感应电荷将无处泄放，而沿着线路向两边扩散，形成过电压波，侵入用电设备，进而损坏设备。
（4）操作过电压：因带负载而进行断路器或者电力中负荷以及感性负荷的投入和切除，突发性的带负载切断电源而产生的内部过电压，即暂态过电压会最终以波的形式侵入电子设备，造成损害。
（5）地电位反击：雷电流通过外部防雷装置引入地时，会沿着接地体流向其周围弱电系统的或者另外的供电系统，从而发生反击，对电子设备造成损坏。
2、雷电过电压（浪涌）对机房电子设备造成损害的主要途径：
（1） 网络数据线路在远端遭受直击雷或感应雷，沿网络线路进入设备；
（2） 有线通信线路在远端遭受直击雷或感应雷，沿通信线路进入设备；
（3） 建筑物内的各种线路，通过感应雷击电磁脉冲辐射，进入设备；
（4） 电源供电线路在远端遭受直击雷或感应雷击，沿供电线路进入设备；
（5） 地电压过高，反击进入设备；
（6） 天线遭受直接雷击或感应雷击；
（7）避雷针引下线，在避雷针接闪泄放雷电流时，产生LEMP电磁脉冲辐射；
（8）临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击，同时带来LEMP和附近地面的跨步电压（地电位反击）。
3、感应雷的危害
感应雷对微电子设备、特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大据资料显示，微电子设备遭受雷击损害，80％以上是由感应雷引起的。
感应雷击所造成的破坏性后果一般体现在：
（1）传输或储存的信号或数据，不论数字或模拟的都会受到骚扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作或暂时瘫痪。
（2）由于重复受到较小幅度的雷击冲击，期间虽不马上烧毁，但却已降低其性能及寿命。
（3） 若情况较严重者，电子设备的线路板及元件便当即烧毁。
4、现代雷电防护措施
现代综合防雷系统分为外部防护和内部防护，即外部：接闪器，引下线，屏蔽，接地装置，公共接地系统。内部：公共接地系统，屏蔽（隔离），等电位连接，合理布线，安装防雷器（SPD）。坚持预防为主，安全第一的原则。
三、项目概述
1、应用需求
×××人民医院位于×××建设路，共五幢建筑物，分别为：前排两幢为门诊大楼和放射科，后排为两幢为住院部大楼，中间近东侧住院部大楼为配电房，均为钢筋框架结构，背靠高山。该医院设施主要CT扫描仪、收费系统、计算机机房等。无论外部防雷，还是内部防雷，均未做任何雷电保护措施。一旦雷雨季节到来时，会存在较大雷击安全隐患。为保证医院内各种医疗设备、医务人员和病人的安全，防止雷电波通过各种途经侵入医院各个系统及医院建筑物免遭直击雷击，强烈建议医院做好雷电综合防雷措施。
2、现场勘测
（1）医院所有建筑未做直击雷保护措施，建筑物均为钢筋框架结构。住院部东楼顶设有2个大的金属储水罐。
（2）配电房有2台变压器，分别给医院医疗设备和照明及其它用电供电。每幢大楼均为单独线路供电，共有5组供电线路，其中4组线路是供给4幢大楼的医疗设备的，1组线路为医院的照明及其它用电的，线路敷设为架空敷设。
特别提醒的是，架空敷设线路要比埋地屏蔽敷设线路感应到雷电的机会要大、要强。在防雷器选型上应选较大通流参数的防雷器。
（3）微机主机房设在住院部大楼三楼，设备有UPS电源、卫星接收机等。
四、方案设计
1、设计依据
IEC61024《建筑物防雷》
IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
GB50174-93《计算机机房设计规范》
GB2887-89《计算机场地技术条件》
GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》
《防雷减灾管理办法》
2、防雷设计原则
（1）应考虑环境因素、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，分别采取相应的防护措施。
（2）应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术运用、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。
（3）应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。
（4）应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。
3、综合防雷设计方案
雷电防护是一个综合的系统工程，防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。综合雷电防护包括外部防雷（即直击雷防护）和内部防雷（即感应雷电防护）。本方案针对×××医院的实际情况，本着经济合理原则，以较少的成本达到最佳雷电防护效果。
4、医院建筑物直击雷防护措施
该医院建筑物划分为二类防雷建筑物，因此根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94中相关条款规定：第二类防雷建筑物防直击雷的措施，宜采用装设在建筑物上的避雷带或针或由其混合组成的接闪器，整个屋面组成不大于10×10m或12×8m的网格，所有避雷针应采用避雷带相互连接。
根据该医院的实际情况，应在各个大楼天面女儿墙上敷设避雷带。在天面中部突出的位置安装避雷针，与避雷带结合进行针带保护。
技术要求如下：
每隔不大于18米的距离应做一条引下线，引下线对称布置，当受条件限制时，距离可做适当调整，但平均距离不应大于18m。每组引下线接一组人工接地体。在各引下线上据地面0.3m～1.8m之间装设断接卡。并在接地处设接地标志拍。避雷带、避雷带支架、引下线宜采用圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢。圆钢直径不应小于8mm，扁钢截面不应小于48mm2，其厚度不应小于4mm。材料均为热镀锌。支架间距1000mm，拐角处支架间距500mm，支架高度120mm～180mm，引下线每隔1500mm固定一次，并穿管敷设。避雷带和引下线圆钢连接处焊接长度100mm，双面饱满焊接，焊接处刷防腐银粉。
人工垂直接地体长度宜为2.5米，人工垂直接地体间的距离和人工水平接地体间的距离宜为5米，当受地方限制时可适当减小。（人工接地体可采用翌丰公司生产的低电阻接地模块，该类模块施工方便，降阻效果好，寿命长）
人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5米。
应预留感应雷接地装置，并和防直击雷接地装置保持20米以上的距离，当无法实现时，应在感应雷和直击雷接地间装设等电位连接器。
每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。整个住院楼的接地装电阻不宜大于1Ω。
防直击雷的人工接地体距离建筑物入口处或人行道不应小于3米。当小于三米时应采取下列措施之一：
①水平接地体局部深埋不应小于1米。
②水平接地体局部应包绝缘物，可采用50～80mm厚的沥青层。
③采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设50～80mm厚的沥青层，其宽度应超过接地体2m。
天面的其他金属物体如金属储水罐、广告牌、排风机、金属屋面等应和天面避雷带做多点可靠焊接。焊接质量应符合防雷规范要求。
5、医院供电系统防护措施：
①电源一级防护
在总配房里电源低压端五组线路（其中4组线路是供给4幢大楼的医疗设备的，1组线路为医院的照明及其它用电的）分别安装一级电源防雷器。数量5台，型号：YF-X380B120。产品特点：标称通流容量（ 8/20μs）：60/120KA/线；限制电压：≤2500V/4000V；泄漏电流：＜10uA；响应时间：≤25ns；箱式，并联安装，具有工作状态指示功能，无续流和插入损耗。
②电源二级防护
电源二级防护主要针对医院医疗设备保护。
在各幢大楼总配电箱分别安装二级电源防雷器。数量4台，型号：YF-X380B80。产品特点：标称通流容量（ 8/20μs）：40/80KA/线；限制电压：≤2000V/2500V；泄漏电流：＜10uA；响应时间：≤25ns；箱式，并联安装，具有工作状态指示功能，无续流和插入损耗。
二级电源防雷器相线的连接导线采用不小于10mm2多股铜线，接地连接线采用不小于16mm2双色多股绝缘铜地线。
③电源三级防护
电源三级防护主要针对医院重要设备保护，有医院的微机机房、CT扫描仪和收费系统。
1)在住院部大楼三楼微机主机房配电箱前端安装单相电源防雷器，数量1台，箱式,型号：YF-X220C40。
2) 在门诊大楼收费系统所在配电箱前端安装单相电源防雷器，数量1台，箱式,型号：YF-X220C40。
3) 在放射科CT扫描仪所在配电箱前端安装单相电源防雷器，数量1台，箱式,型号：YF-X220C40。
单相电源防雷器YF-X220C40产品特点：标称通流容量（ 8/20μs）：20/40KA/线；限制电压：≤1500V/2000V；泄漏电流：＜10uA；响应时间：≤25ns；箱式，并联安装，具有工作状态指示功能，无续流和插入损耗。
三级电源防雷器相线的连接导线采用不小于6mm2多股铜线，接地连接线采用不小于10mm2双色多股绝缘铜地线。
 6、其它弱电系统设备雷电防护措施
弱电系统如消防系统、保安监控系统、计算机网络系统、通信线路等，下述是针对这些系统所做防雷保护措施，仅供参考。
（1）消防系统
消防电子设备采用交流供电时，在交流电源系统中应设置SPD保护，由消防控制室引出的信号线联动控制线等，应根据建筑物的重要性，装设适配的SPD
消防控制室与本地区或城市119报警指挥中心之间联网的进出线路端口应装设信号防雷器。
消防控制室内，应设置S型等电位接地网格，室内所有设备主机、联动控制盘等设备的机架（壳）配线槽、设备保护接地、电源系统保护接地、SPD接地端均应做等电位连接。
在集中火灾报警及联动控制柜处分别加装电源、控制信号防雷器。型号：YF-M24、YF-XH/SJ。
（2）保安监控系统
安防监控系统主控机、分控机的信号控制线、通信线、电源线、各检测监控器的报警信号线，在穿过不同防雷分区时，应在防雷分区界面处装设适配的SPD。
在终端摄像头处分别安装监控系统组合式防雷器，型号：YF-DSC/3或YF-DSC/2。在监控机房视频阵距切换控制器前端安装视频信号防雷器，型号：YF-CCTV。
在视频矩阵切换控制器处的各个视频线进线处安装视频、控制、电源防雷器。
（3）计算机网络系统
网络系统中各类集线器的输入、输出端口应分别装设数据线SPD，当终端设备与集线器之间的距离超过30m时，重要终端设备的信息插座也要装设一个SPD。网络系统中各类调制解调器的输入和输出端口应分别装设数据线路SPD。
在服务器前端和网络层交换机处分别计算机网络信号防雷器。YF-RJ45.
网络系统中路由器的输出端应装设SPD。
（4）程控交换系统
各楼层程控交换配线架、程控交换总配线架加装通信线路防雷器。型号：YF-PSTN。
以上消防系统、监控系统和计算机网络系统防雷设计详细方案还可参考翌丰防雷公司相应系统的详细防雷设计方案。
7、做辅助地网
（1）设计说明
如果医院现有的接地电阻达不到国家相关规范的要求，应考虑做辅助地网。
在建筑物大楼四周离外墙1米远处设置闭合人工地网，水平接地体采用-4*40热镀锌扁钢，垂直接地体采用-5*50*50*2500热镀锌角钢和低电阻接地模块相结合的方式。
（2）实施方法
在每幢大楼四周离外墙1米处开挖60*80mm地沟，在地沟中每隔5米敷设垂直接地体（-5*50*50*2500角钢或者低电阻接地模块），垂直接地体用-4*40热镀锌扁钢焊接在一起，所有焊接需牢固可靠，焊接处需采取防锈措施，焊接长度不得小于扁钢宽度的两倍（具体见安装大样图），人工地网每隔不大于10米与大楼基础地网用φ10热镀锌圆钢可靠连接。
微机主机房、保安监控室、消防控制室各设置等电位接地箱一个，等电位箱与地网之间用35mm 2的多股软铜线连接。
 8、屏蔽与等电位连接
建筑物之间的连接电缆应敷设在金属管道内，这些金属管道从一端到另一端应全线电气贯通，并连到各建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层也应连到这些带上。
将进入大楼的各类金属管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地。在进入设备房前再进行二次等电位连接后接地。
在建筑物入口处，即LPZ0B与LPZ1区交界进行总等电位连接后接地，在后续的雷电防护区交界处按总等电位连接的方法进行局部等电位连接，连接主体包含系统设备本身（含外露可导电部分）、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道（水管、采暖和空调管道等金属管道）、屏蔽槽、电涌保护器SPD的接地等均以最短的距离就近与这个等电位连接带直接连接。
架空电力线由于终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋50m以上，应大于0.6m，屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上，铁管接地。
在计算机机房、监控机房、消防机房、程控交换机房等防静电地板下面沿墙四周分别加装等电位铜排，规格30mm*3mm。机房内的安全保护接地，信号工作地，屏蔽接地，防静电接地和防雷器接地等均应连接到局部等电位接地端子板上。机房内金属设备、机柜外壳等均连接到等电位铜排上做保护接地，保护接地线用6mm2多股绝缘铜地线。防静电地板支架与等电位铜排的接地采用软铜带。等电位铜排与层接地端子的连接，采用不小于35mm2多股绝缘铜地线。
等电位采用M型等电位连接网络。
各级防雷器（SPD）连接导线应平直，其长度不宜超0.5米。带有接线端子的电源线路应采用压接；带有接线柱的防雷器宜采用线鼻子与接线柱连接。
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。
9、防雷接地
防雷接地采用共用接地方式，即交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等接地均接至建筑物基础地网。
（1）火灾自动报警及联动控制系统应采用共用接地系统，其接地装置的接地电阻值不应大于1Ω。采用专用接地装置时，其接地电阻值不应大于4Ω。由S型网格的基准点（ERP）处，采用专用接地干线，其线芯截面不应小于25mm2的铜芯绝缘线，应穿硬质塑料管埋设接至本层的等电位接地端子板。
（2）安防系统的接地应采用共用接地系统，共用接地装置的接地电阻不大于1Ω。系统接地干线应采用截面积不小于16 mm2的多股铜芯绝缘导线。
（3）计算机房采用的直流工作地、安全保护地、屏蔽接地、防静电接地、SPD接地等为共用接地系统，其接地装置不大于1Ω。
（4）接地系统采用共用接地，接地电阻不大于1Ω，单独接地时，接地电阻不大于4Ω。
应为弱电系统防雷器和电源系统防雷器的接地预留三组地，三组地连为一体，并预留接地端子。
五、工程预算
工程总预算合计为￥ 元,分为直击雷工程预算和感应雷工程预算。
（一）地网工程预算
说明：上表防雷器材仅作参，施工实际用材应以医院现场实际情况来定。
（二）感应雷防护工程预算(供电系统)
说明：上表防雷器数量仅作参，安装防雷器实际数量应以医院现场实际情况来定。
六、防雷示意图：(略) 七、运行维护 （1）防雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。 （2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。 （3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。 （4）每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。 八、竣工验收 （1）防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。 （2）设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。 九、销售服务及质量保证 （1）工程中所使用的防雷器件，从工程验收合格之日起一年内免费保修，超过保修期两年内维修只收取工本费，终身负责维护。 （2）根据用户需求，免费提供防雷知识或技术服务。 |
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