防雷工作个人总结
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发布时间：2022-04-22 05:57
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时间：2023-08-03 10:06
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海关系统五年防雷经验总结 孙海元 1997年，汕头海关大楼因遭雷击损失严重，关领导决定进行全面防雷改造，由此拉开了海关系统防雷工程的序幕，至今已整整五年了，现在，全国30多个厅级关中大部分已做了本部大楼及部分分关的防雷改造。这五年的实际效果表明，经系统防雷工程改造后，设备遭雷击的几率大大降低了，很多海关已基本上没有雷击事故了，这是大家值得欣慰的，五年的辛苦没有白费。在海关防雷工作开展过程中，海关总署领导及各地关领导给予高度的重视及大力的支持。总署每年都安排了防雷专用经费，组织编写了《海关系统防雷技术指南》，并经常召开系统内经验交流会等。各地关领导都亲自参与防雷工程中的从招标到工程完工的整个过程，并安排专人负责本关的防雷工作。这使得海关系统的防雷工作从管理上、技术上及经费上都了保障。由于公司在汕头海关防雷工程招标中标了，接下来也做了不少海关防雷工程，因此我从东面的上海海关到西面的拉萨海关，从北面的大连海关到南面的海口海关，全国30多个厅级海关我大都走遍了，与海关的技术部门工程师们进行了广泛的交流，通过交流我们促进了了解，增加了友谊，后来都成为了朋友，我觉得现在他们对防雷已有相当深的认识了。现在回想起来，他们的敬业及求知精神是值得我学习和借鉴的。几年的工作积累，对海关系统防雷有了更深入的认识，现在写下来与朋友们一起讨论。系统防雷（或说综合防雷）工程应包括直接雷击和感应雷击两部分，海关系统我们讲的主要是通信设备的保护，与防直接雷击是不是无关？实际上是很大关系的，先不说雷击损坏建筑物等造成的损失，无防直接雷击系统，按IEC1312的估算几乎所有雷电流都流经进出建筑物的导体型线路（电源线、信号线等），这样的雷电流不算是感应雷击了，因此，做好直接雷击防护是做感应雷击防护的前提。我们在汕头海关、拱北海关、昆明海关等都是检测直接雷击防护系统不符合要求后，先改进，后才做感应雷击防护的。直接雷击防护已有国标GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，因此，做起来是很清楚的，而且，海关系统的防直接雷击系统大都在建筑物的土建工程中已完成，所以，海关系统的防雷主要是感应雷击防护。我们将海关感应雷击防护分为海关大楼（总关及分关）、查验场、地磅三类。下面是我们在各地海关采用的方案，效果还是很好的，现整理出来，与大家一起来回顾与探讨。一、海关大楼这里的海关大楼是指总关及分关（办事处）的办公大楼，有些关的办公大楼还分成了几栋大楼，现在我们以主机房所在大楼为例设计一个完整的感应雷击防护方案。原理图见图1。 1、电源线路保护 1）、总配电： A、自设变压器的大楼或无变压器但低压进线电缆套钢管埋地进入大楼（埋地长不小于20米）在总配电的输出端安装一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD。 B、低压线直接架空进入大楼，则应在总配电输出端安装一台标称放电电流≥100KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD，或一个一台标称放电电流≥25KA（10/350µs）的三相电源SPD加一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD的组合。说明：（1）、配电线上的雷电流最大会是多少，现在还没有一个国标或国际标准明确给予定值，现行的标准中大都是提一些估计值。上面提到及以下内容中提到的都是参照IEC1312、BG50057-94及一些部颁标准估算出来的，五年的实际应用，证明这样的配置是很合理的。（2）、电源SPD的残压应为多少才合格，换个说法，电气设备的耐过压能力为多少，目前也还没有一个明确的定论，现在的SPD设计一般有两个依据，一是：设备的绝缘电压，该电压基本上有标准，级别为：1500V、2500V、4000V、6000V，也就是所SPD的残压低于1500V就能满足设备的绝缘电压要求了，因此，现在不少SPD将残压值设计在1500V内。但该设计只能解决绝缘电压，如果相线与中线之间的电压为1500V，则设备有可能出问题，因该电压直接进入了整流及后续电路，1500V的电压有可能损坏这些电路，坏不坏这就要看设备本身的过压耐压能力了。为确保安全，要有SPD有相线对中线的保护。（3）、变压器的高压侧有高压避雷装置，因此，其低压侧就可看成只有感应雷电了。如低压线直接架空进入则必须考虑线路遭直接雷击问题。 2）、在大楼的各楼层总配电的输出端安装一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD。说明：安装楼层SPD的目的主要有二：其一是：与大楼总电的SPD一起作为配电线路的双重保护；其二是：防护楼线路上感应的过电压及各种开关过电压。 3）、在大楼内各主要机房、报关大厅（包括报关行）的总配电的输出端安装一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD。说明：（1）、有人会问这是不是通常所说的*防雷？不是。两者的主要差别是：多级SPD的设计思路主要是上述的绝缘电压层次，一般第一级残压设计为4000V，第二级残压设计为2500V，第*设计为1000V。而现在方案中采用的SPD的残压为700V，也就是说其中的总配电SPD或楼层的SPD等失效，电源线路上的残压还是700V，设备是安全的。而上面的*中一级出问题则设备可能存在雷击隐患。实际效果也证明现在方案安全度高。（2）、是不是每个楼层都安装SPD，隔层装或只装有重要设备的楼层行不行？这当然也可以，但效果就会差一些。 2、信号线路保护海关大楼对外、大楼内及楼之间的主要通信线路有：光纤、DDN、X.25、中帧继、拨号备份、中继线、ISDN、微波馈线、卫星馈线、无线对讲馈线、有线电视馈线、网络线（五类线等）、监控线、内线电话等，对于这些线路应根据具体情况采取相应的防护措施。见图1。 1）、光纤：光纤不需特别的防雷设备，只要光纤的加固钢线接地即可。 2）、DDN、X.25、中帧继：这三类线从防雷角度来讲可选用同样的SPD，要求：标称放电电流≥5KA（8/20µs）/线，30V≤残压≤100V的信号SPD。 3）、拨号备份：安装标称放电电流≥5KA（8/20µs）/线，150V≤残压≤250V的信号SPD。 4）、中继线：安装标称放电电流≥5KA（8/20µs）/线， 50V≤残压≤200V的信号SPD。 5）、ISDN：安装标称放电电流≥5KA（8/20µs）/线，30V≤残压≤100V的信号SPD。 6）、微波馈线：海关常用的微波频率最高为2.4GHZ，阻抗为50Ω，因此，安装频率及阻抗满足该要求，标称放电电流≥10KA（8/20µs）/线，残压≤100V的馈线SPD。 7）、卫星馈线：卫星馈线上是1GHZ的中频信号，大部份阻抗为75Ω，因此，安装频率及阻抗满足该要求，标称放电电流≥10KA（8/20µs）/线，残压≤100V的馈线SPD。 8）、无线对讲：海关的无线对讲一般在几百MHZ，阻抗为50Ω，因此，安装频率及阻抗满足该要求，标称放电电流≥10KA（8/20µs）/线，残压≤100V的馈线SPD。 9）、有线电视：我国的电视信号频率为1GHZ内，阻抗为75Ω，因此，安装频率及阻抗满足该要求，标称放电电流≥10KA（8/20µs）/线，残压≤100V的馈线SPD。 10）、网络线：海关系统的网线主要是五类线或超五类线，一般安装传输率为100Mbps，标称放电电流≥3KA（8/20µs）/线，残压≤20V专用信号SPD。 11）、监控线：一般是CCTV闭路监控线路，安装工作频率20MHZ左右，标称放电电流≥3KA（8/20µs）/线，残压≤20V专用信号SPD。 12）、内线电话：内线电话门数较多，安装标称放电电流≥10KA（8/20µs）/线，残压≤250V专用信号SPD。说明：（1）、进出楼的信号线是一定要加装SPD的。在楼内的信号线，如无屏蔽，则线长在50m~100m之间，则信号线的一端应加装SPD，如信号线长大于100m，则信号线的两端都要加装SPD，对海关来讲，这样的线主要是网线。楼内信号线上的SPD的标称放电电流≥500A（8/20µs）/线即可。（2）、信号SPD的残压应大于线上的正常工作电压的最高值，同时小于信号线所接设备的最高耐压值。 3、电磁场 上面谈到的电源线及信号线大家都很重视的，也明白应怎么做了，但有时在上述两方面都做好后，设备还是遭雷击损坏，其主要原因就是雷击引起的空间电磁场，对于海关办公楼来讲，楼内电磁场的来源主要有：大楼本身接闪后，引下线上的雷电流在楼内产生的雷电电磁场、雷击在楼附近发生，雷电电磁场经楼体衰减减后在楼内的剩余电磁场、各种导线（包括地线）引入雷电后，在楼内产生的电磁场。雷电电磁场的防护措施主要如下：见图3。 1）、屏蔽：我们建议，楼内线路分三种来屏蔽，一是电源线，二是从外进入的信号线（如电话线等）、三是楼内网线。这三种线分别套金属线槽屏蔽，至少垂直布设部分要分别屏蔽，二楼层内水平方向的布设，这三类线也应分开或分别屏蔽。这样实际上是三种线互补干扰，也不干扰楼内设备，也不受楼内电磁场干扰。 2）、正确摆放设备：设备应摆放在房*，这里雷电电磁场最弱，不能靠窗口太近，不能靠楼立柱太近，不能离主地线及没有安装SPD的外线太近，一般都应在1米以上。 3）、设备集中的机房应设在顶四层以下，最好在第二层左右。机房应做屏蔽，地板做好防静电，墙壁及天花都应采用屏蔽措施，设备摆放在专用机柜内。说明：（1）、一般来讲， 0.3GS的磁场可使设备工作受到较为严重的干扰，2.4GS可使设备发生永久性损坏。其实，这样的现象，我们日常生活中很常见，您接着有线电话时，手机响了，您在有线电话中听到杂音就是电磁干扰所致。（2）、楼内雷电电磁场是有公式可算的，下面是两个典型的计算。 A、一栋10层高的大楼，设有10条引下线，如楼顶雷击点的电流为10KA（10/350µs）时，在第九层（顶二层）的安全距离（2.4GS），为1.67米，也就说设备离引下线至少要1.67米以上才安全。因此，有些文献中综合考虑各种因素后，提出设备应离引下线1米以上。 B、同样是上面10层高的大楼，设楼的钢筋屏蔽网格为2m*2m，在离楼100m处发生了100KA的雷击，楼内LPZ1区的安全距离为2m。也就是说楼内设备应离外墙2m以上才安全。因此，有些文献中综合考虑各种因素后，提出设备应离外墙特别是窗口1米以上。有人将设备摆放在窗台上是很危险的。（3）、楼线没有做好屏蔽，线路又较长，那一定要安装SPD才安全。 4、接地 接地主要有两方面的问题，一是接地电阻大小问题，二是接地方式问题。这两个问题有两多年的争论，现在以基本上一致了。 1）、接地电阻大小：根据GB50174-93《电子计算机房设计规范》，海关机房的接地电阻可定为≤4Ω，其实，GB50057-94中防雷接地电阻只要求≤10Ω，但有些设备的工作接地要求≤1Ω，因此，有些海关自行规定接地电阻要求≤1Ω。 2）、接地方式：海关采用共用接地方式，即将所有的地网连接起来，而且，各楼层就近接建筑物基础地。如是老式建筑物则所放主地线应在16mm2以上。 3）、等电位连接：设备集中的机房应设置接地母排，所有设备外壳、SPD、正常工作不带电的金属件就近接到接地母排。说明：（1）、地网地阻越小当然越好，但有些地方地质条件很差，要把地阻做到≤1Ω以内是很困难的，而且造价会很高。因此，国标中将防雷地定在≤10Ω。（2）、共用接地与独立接地，国内外学术界争论了很多年，随着科技的进步，现在已基本达成共识，采用共用接地方式。二、查验场这里的海关查验场是指海关设在码头、机场等地的现场办公场所，这里一般都设有一个小型机房，由于是办公现场，因此，保证设备的正常工作工作很重要。也是防雷的重点。原理图见图2。查验场一般就是一栋楼内的几间办公室，有些查查验场分成两个或多个办公点的（有的是与别的单位共用一栋楼）。我们通常作如下考虑。 1、电源线路线路保护 1）、总配电： A、自设变压器的大楼或无变压器但低压进线电缆套钢管埋地进入大楼（埋地长不小于20米）在总配电的输出端安装一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD。 B、低压线直接架空进入大楼，则应在总配电输出端安装一台标称放电电流≥100KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD，或一个一台标称放电电流≥25KA（10/350µs）的三相电源SPD加一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的三相电源SPD的组合。 2）、在机房、各办公室分别安装一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的单相电源SPD。 2、信号线路保护查验场一般只有条DDN及一条拨号备份通信线，在DDN线上安装标称放电电流≥5KA（8/20µs）/线，30V≤残压≤100V的信号SPD。在拨号备份线上安装标称放电电流≥5KA（8/20µs）/线，150V≤残压≤250V的信号SPD。部分海关查验场离海关办公楼较近，五类线直接通信，此时应：每条线都安装传输率为100Mbps，标称放电电流≥3KA（8/20µs）/线，残压≤20V专用信号SPD。 3、电磁场查验场的雷击电磁场主要考虑引下线、主地线等各种外进线、附近雷击等。主要措施是： 1）、正确布线：强弱电线分开1米以上，弱信号线最好能套屏蔽管。 2）、正确摆放设备：设备应摆放在房*，这里雷电电磁场最弱，不能靠窗口太近，不能靠楼立柱太近，不能离主地线及没有安装SPD的外线太近，一般都应在1米以上。 4、接地采用共用接地方式，接地地阻要求≤4Ω。三、地磅海关系统的地磅防雷主要是地磅房内的设备防雷，根据其结构特点，我们作如下考虑。原理图见图3。 1、电源线路保护地磅房的配电都是从海关总配电而来，一般来讲总配电已做了总保护了，因此，在地磅房的总配电的输出端安装一台标称放电电流≥20KA（8/20µs），残压≤700V的单相电源SPD即可。 2、信号线路保护进出地磅房的信号线主要是：与海关网络通信的数据线（光纤或五类线）、测量设备的采样线。 1）、光纤：不需安装SPD，但布设时要做好直接雷击保护。 2）、五类线或超五类线：安装传输率为100Mbps，标称放电电流≥3KA（8/20µs）/线，残压≤20V专用信号SPD。 3）、采样线：地磅到地磅房内的采样线，都是套钢管埋地入室，至少是采用了屏蔽线，线距不长，因此，这些线就不必安装SPD。 3、电磁场地磅房内设备摆放尽量不对准窗口，并离墙1米。这些措施很简单，但很有效。 4、接地安装地磅时都做了一个地网，而且地阻一般都在≤4Ω内。地磅饭内设备就共用此地就行了。海关系统防雷主要考虑的是以上几块，近几年海关又上了一个H986系统，该系统也应是防雷保护的重点，由于，与H986的设计方还没有很好的沟通，H986的保护还没有一个完善的方案。这是下一步应做的工作。在海关系统的防雷工作中，取得了满意的效果，但也留下一些遗憾，主要有如下几点： 1、海关的读卡器在每次雷击中都有损坏，但至今还没有找到一个有效的方案来保护它。主要原因分析： 1）、读卡器是胶壳做的，没有电磁屏蔽功能，但它一般都放在窗口等电磁场较强的地方。因此，泪电电磁场损坏它的几率较大。 2）、海关用的读卡器是海关专用设备，我们对它不了解，而且，损坏的读卡器的哪一部分电路也不清楚，因此，不能准确地找出原因。 3）、读卡器的所有连线都在室内，而且，很多时候与它相连接的电脑没问题，只是它坏，这就较难分析了。 2、光电转换器在雷击中也损坏，这很难理解，因为： 1）、大多数情况是UPS等没问题，这说明雷电不会是从电源线路这边过来。 2）、光纤不传导雷电。 3）、光电转换器与数据交换机等在同一机柜内，而且，信号线也没有出机柜，此时，与光电转器相连接的数据交换机没有坏，单是光电转换器坏。 3、有个别的地方，设备可能是雷击损坏，但现场就找不出任何痕迹出来。雷电保护是一个系统工程，威尔利人将不留余力地在防雷防护领域不断地探索，寻求更科学更安全的雷电保护方案，为海关系统设备的安全贡献一份力量。
参考资料：http://www.vole.cn/fanti/study/list.asp?big=002&mid=006&tech_id=129
