達州市某銀行防雷工程探討

楊瀏

摘要：隨著當前我國金融國民經濟的迅速健康發展，金融業務電子化體系建設的推進步伐不斷擴大加快，電子設備被廣泛應用于確保銀行業務網絡正常運行的監控系統中。這些高精密度的電子計算系統設備，普遍存在著本身絕緣材料強度低，過電壓低和耐受沖擊能力差的一些致命技術弱點，一旦設備遭受突然雷擊或者過電壓的強烈沖擊，則可能造成這些計算電子系統的正常運行功能中斷，設備產生永久性的的損壞，重要的問題是這些計算系統電子設備所需要承載的那些由于后續設備工作中因素的損壞所可能造成的不可估量的直接與間接的巨大社會經濟損失和社會影響。本文以xx銀行安全防雷系統工程設計為為范例，對于今后銀行業和金融業務系統的安全防雷體系工程設計進行深入探討，為今后銀行業和金融業的防雷系統工程設計工作提供一些可靠性的參考。

關鍵詞：銀行;地網設計;電源防護;網絡機房

1概述

隨著我國城市建筑現代化的不斷深入發展，科學信息技術的不斷進步，智能建筑業的迅猛發展，各類建筑信息管理系統已經得到廣泛應用，特別以像是超大中小規模建筑集成電路的廣泛應用，極大的程度提高了建筑工作效率。但是，這些新型電子設備普遍存在著自身絕緣保護強度低、過電壓和過輸出電流耦合耐受干擾能力差、對室外電磁干擾敏感等幾大弱點，一旦整棟建筑物內部受到直接突然雷擊或其附近危險區域可能發生重大雷擊，雷電線的過電壓、過輸出電流和產生脈沖波的電磁場會通過室內供電線、通信線、接收線和天線、金屬輸電管道和室外空間電磁輻射等多種途徑直接侵入整棟建筑物內，威脅室內所有電子電器設備的正常使用工作和安全正常運行。如由于防護不當，這些電子雷害事件輕則可能使一些電子設備誤動作，重則可能造成一些電子檢測設備產生永久性的的損壞，嚴重時還極有可能直接造成嚴重人員傷亡。雷電源的危害主要具體表現在以下幾個個方面：

1.1直接雷擊危害

雷擊爆炸是嚴重的自然災害之一，當這種雷電爆炸擊中整個建筑物時，由于這種雷電爆炸是一種具有高壓的電壓、大量的電流，作用持續時間極短的一種瞬變爆炸過程，通常在瞬間就會釋放出巨大的化學能量，把被雷電擊中的非金屬部分熔化，使爆炸物體中的水份部分受熱迅速膨脹，產生強大的化學機械反應力，或將其分解成許多氫氣和大量氧氣，產生巨大爆炸，使整個建筑物結構遭到嚴重破壞。雷擊可能產生的低壓高溫電流引起一些建筑物起火燃燒也可構成重大火災和雷擊產生出的高壓電流引起電線觸電。根據目前的驅動防雷接地理論，無論需要采取哪種接地保護防雷方法，都可能需要首先使用驅動接閃器雷達進行防雷接閃，通過雷達引導地下線將驅動雷達的電流從地引下至防雷接地裝置，由此用接地裝置防止散人落入大地中。在此運行過程中可能存在以下幾輛雷擊車的安全隱患：

雷達在電流沿著導引線上下線路被傳導到的過程中，在其周圍可能存在很強的反向電磁場，可能還會引起對于閃電流所感應的超過電壓和過大的電流。

雷達的電流由散流發電裝置在進入地面的過程中移動形成的防雷電位移動梯度過于較大會直接導致車輛行人因道路跨步過低電壓而短路發生嚴重人身意外傷亡事故。

直接發生雷擊時，雷擊過電流在廢氣泄放和雷電散流工作過程中因感應電阻負載壓降和感應電感電阻壓降感應導致電阻高電位通過或因靜電信號感應在魚雷水平面上布設的靜電信號傳輸線路和水平電源傳輸線路上時所產生的電阻過電壓降而損壞魚雷設備供電接口，并且還有可能直接導致魚雷反擊及傷員人身內部觸電導致傷亡事故。

1.2雷電波入侵

雷電雖然未直接有效擊中本市建筑物或其它設備，但也會擊中與本市的建筑物或其它設備直接相連的各種金屬導電管、線，通過雷電傳導的連接方式將雷電波引入到本建筑物內，破壞與之相接或連接的公共用電傳輸設備、通信用電設備、計算機網絡等基礎設備，乃至嚴重危害居民人身安全。

1.3雷電電磁脈沖輻射

雷擊事件發生時，由于遭受雷擊的電流迅速方向變化在其周圍一定空間內會產生瞬變的強短波電磁場，形成強烈的電磁雷擊波和電磁脈沖短波輻射，使附近金屬導體上的電感應器發出極高的電動勢，產生強大的雷電暫態性和耦合性雷電流，破壞導體相關用電設備。

1.4地電位反擊

當接地設備沒有及時采取等效的電位絕緣連接保護措施的這種情況下，由于各接地系統本身的雷擊接地放電途徑不同，沖擊后的接地交流電阻也有差異，以及在零件泄放產生雷擊接地電流時，所連接通過的電與雷擊接地電流強度存在較大差異，導致地面上電位差的升高和不平衡，當地面的電壓相位差大大超過接地設備的漏電絕緣保護強度時，即可能造成零件擊穿設備放電，損壞接地設備。

2現場情況

根據現場勘測發現xx銀行位于市區，銀行前后為兩條水泥路面，銀行的兩側為建筑物，四周均無閑置的地方進行地網的施工。

通過銀行工作人員介紹得知，銀行機房的接地采用的是獨立地網的方式進行接地，機房的地網建立在銀行大門外的水泥路面下。根據往年的檢測發現地網的接地電阻每年呈現遞增的狀態，現在接地電阻在1.9Ω左右，不符合要求，銀行方要求接地電阻小于1Ω。由于該地網建立多年，地網的接地體銹蝕嚴重造成接地電阻升高，故該地網需要重建，做到小于1歐姆。

通過對所在機房內的現場勘查，機房的動力供電系統是由室外單獨的一根有線電纜直接引入一個室外配電柜，再由該一個配電柜直接進入電纜ups，通過電纜ups連接到機房動力網絡控制柜，現場在動力控制柜內部還安裝有一套基于zgg680-20的直流電源模塊式電流浪潮波涌電流保護器，在機房網絡控制機柜內部還安裝有一套插座式的電源浪潮波涌電流保護器。這兩款的波浪潮和涌電流保護器由于安裝使用年限已久，且整個智能機房的用熱供電線路上的波浪潮和涌電流保護器的安裝配置不完全符合規范《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（gb50343—2012）的配置要求，因此整個智能機房中的供熱配電線路上的波浪潮和涌電流保護器配置需要重新進行按照行業規范中的要求重新進行安裝重新配置。

機房的網絡架上未配置保安單元，對于室外進入的網絡線路來說，是非常危險的，所以需要在網絡架上安裝保安單元，用于保護網絡系統以及整個網絡機柜。

3設計依據

本設計方案嚴格按照目前國家現行有效的建筑防雷安全技術標準規范及關于裝設建筑物專用電子信息網絡系統安全防雷的技術要求標準進行方案設計，以有效確保裝設建筑物專用電子信息系統的基礎設施供電設備和相關工作人員的安全使用為設計目標。

工程設計所依據的規范為：

《建筑物防雷設計規范》（GB50057—2010）

《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343—2012）

《國際電工委員會防雷標準》（IEC62305）

《電子設備雷擊保護導則》（GB7450—87）

《計算站場地安全要求》（GB9361—88）

4設計方案

根據GB50343-2012建筑物電子信息系統防雷規范4.3.1章規定以及防雷保護的重要性，xx銀行防雷應采用二類防雷，主要針對三個方面：電源防護、網絡信號防護以及地網系統來進行設計。

4.1地網設計

GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》第5.4.2條"另外埋于建筑土壤基層中的建筑人工垂直接地面基體宜盡量采用優質熱鍍鋅圓型角鋼、圓鋼或圓形鋼管;另外埋于建筑土壤基層中的建筑人工基體水平垂直接地面基體宜盡量采用優質熱鍍鋅圓型扁鋼或圓形角鋼。

本設計方案的上下垂直水平接地體結構采用50x5x2000的圓型熱鍍鋅圓形角鋼，水平垂直接地體結構采用40x4的圓形熱鍍鋅扁平角鋼。

第5.4.3條：人工鋼質方型矩形水平垂直矩型水平插頭接地體的兩端垂直插頭長度宜為2.5m，其垂直長度距離間距以及兩端連接人工鋼質矩型水平矩形垂直插頭接地體的垂直高度距離間距均宜為5m，當地面接體高度受到垂直接頭落地方向的高度限制后的時間其邊距長度可適當添加增大或或減小。

第5.4.4條：人工埋設接地體系法在建筑土壤工程中的基層埋設接地深度一般不應不得小于0.5m，并宜直接敷設在當地不含凍土的基層一下，其敷設距離土墻或接地基礎厚度不宜不得小于1m。

第5.4.6條：在高或低土壤接地電阻輻射率的接地場所，降低或預防直接射擊雷達波沖擊時的接地土壤電阻宜應當采用下列措施方法：

（1）不可采用多個分支線路的外引有效接地裝置，外引接地長度大小不應不得大于有效接地長度。

（2）將焊接地層基體埋于較深的低低壓電阻低功率砂質土壤中。

（3）換土。

（4）采用降阻劑。

以上方法為國家規范標準對地網施工的指導性方式，這些方式對于本工程來說，都不適用。因為，本工程在城市里，四周都是建筑物和硬化的路面，沒有綠化帶，也沒有空地，所有沒有可供施工的地方，對于要求小于1Ω的地網來說，這是要求相當的高，考慮到原有的地網接地電阻小于2Ω，因此，可以利用原有的地網，在原有地網附近新增一個人工接地網，將新增的地網與原有地網并聯，做到將整個地網的接地電阻降到1Ω以下。

新增人工地網方案：

由于銀行四周無進行地網施工的地方，所以新增人工地網采用傳統的方式無法施工，本方案采用防雷深井接地法進行施工，即在原有地網的附近打一個15米深的防雷專用接地井，把15米長的離子接地棒放入接地井內，在棒體內填放回填料，從而起到降低接地電阻的作用。

通過上式的計算可知，經過施工后，將離子接地棒埋入后與原有地網進行連接，能做到接地電阻小于1歐姆的要求。

接地母線的敷設：

由于機房內接地要求獨立接地，因此接地母線需要獨立敷設，原有的接地母線采用的是圓鋼，由于年限遠久，圓鋼銹蝕嚴重，尤其是入地后連接點銹蝕更嚴重。因此，接地母線需要更換，本方案考慮到機房的重要性，接地母線采用50mm2的銅絞線作為接地母線，母線敷設時穿鋼管屏蔽，做到接地母線不受外界電磁波的輻射、干擾，給機房提供一個純凈的接地系統。

4.2電源線路的防護

依據：GB 50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》第五章建筑物防雷設計：第四節建筑物浪涌試驗和保護器的選擇防雷設計中的第三條防雷要求：進入防雷建筑物的線路采用交流供電的線路，在直流供電線路的總配電箱等的LPZOA或線路的LPZOB與建筑物的LPZ1區域的交界處，應當分別設置用于i類試驗的第二級浪涌保護器或ⅱ類浪涌試驗的第三級浪涌保護器作為第一級試驗保護;在交流配電線路的分配箱、電子設備機房的總配電箱等與后續浪涌防護區域的交界處，可以分別設置ⅱ類或ⅲ類浪涌試驗的第二級浪涌保護器作為后級試驗保護，特殊重要的建筑物電子信息系統防雷設備的電源端口可以分別安裝用于ⅱ類或ⅲ類試驗的浪涌保護器作為精細的二級保護。

按表5.GB50343-2012規范第4.2節或4.3節確定標稱雷電防護等級時，用于電源保護線路的標稱浪涌放電保護器的標稱沖擊電流和保護器的標稱浪涌充放電沖擊電流防護參數的推薦值宜符合表5.4.3-3規定。

4.2.1電源第一級防護

依據附表GB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》及附表5.4.3-3可知，如果在架空線進入的總配電箱處未在架空線安裝浪涌過放電保護器，則必須在進入總配電箱架空線處安裝一個標稱放電電流（in）≥80ka的浪涌過放電保護器，安裝在通過架空線進入的配電箱架空線處。

浪涌漏電保護器與其連接的導線應短直，其導線長度一般不宜超過0.5m，并且整體焊接固定非常牢靠。第一級終端連接線以終端spd為焊接地點終端二級連接線的相線方法采用方式焊接焊合直徑長度大于10mm2的專用焊接成型bvr多股成型銅線，spd以焊接地點為端端的連接線方式采用焊合直徑長度大于16mm2的專用焊接成型bvr多股成型銅線。

4.2.2電源第二級防護

根據表5.4.3-3可知，需要在次級配電箱出入口處安裝一個標稱放電電流（in）≥40ka的放電電流浪涌保護器，安裝在次級配電箱出入口處。

浪涌漏電保護器與其連接的導線應短直，其導線長度一般不宜超過0.5m，并且要保證工具固定牢靠。第二級相線spd為連接地面兩端內部連接線的相線方式采用地端焊接焊合直徑長度大于6mm2的專用焊接成型bvr多股成型銅線，spd為連接地面和端端的連接線方式采用焊合直徑長度大于10mm2的專用焊接成型bvr多股成型銅線。

4.2.3電源第三級防護

根據表5.4.3-3可知，需要在機房的機柜處安裝標稱放電電流（In）≥5KA的浪涌保護器。由于原有的防雷插排，接地線采用的是電源線路上的接地線，該線路距離很長，對防雷來說，效果不明顯，所以，該插排需要更換。

浪涌漏電保護器與其連接的導線應短直，其導線長度一般不宜超過0.5m，并必須固定牢靠。第三級spd地端連接相線采用直徑大于2.5mm2的bvr或bvr多股銅線，spd接地端連接線采用直徑大于4mm2的bvr多股銅線

4.3信號系統防護

根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343—2012）中第5.5.1條：用于網絡通信設備的接地入網和光纖通信用戶交換系統的防雷與電源接地保護工作應嚴格符合下列的規定：光纖通信網絡用戶交換機及其設備的金屬芯和電源信號傳輸線路，應根據其總配線路構架所需要連接的中繼信號線及其用戶線的接口形式分別選擇適配的金屬芯信號傳輸線路和電源浪涌保護器。第5.5.2.1條：用戶在進、出建筑物的金屬芯傳輸信號線路上，在連接lpz0a或連接lpz0b與連接lpz1的信號線路邊界處應分別設置適配的金屬芯信號線路和電源浪涌保護器。網絡通信用戶交換機、集線器、光電通信終端機的配電箱內，應分別加裝金屬芯和電源信號線路浪涌保護器。

根據規范可知，在網絡機柜的網絡配線架上因安裝浪涌保護器（保安單元），即在網絡機柜上安裝一臺一體化的浪涌保護器。

5結束語

銀行金融系統電子設備眾多，一旦發生雷擊事故將造成難以估量的直接和間接經濟損失，因此做好防雷保護和定期進行防雷檢測是十分重要的的工作。本文以本文以xx銀行防雷工程為例，重點對地網設計建設，電源保護，網絡信號保護等依照規范進行科學設計。從而對銀行金融系統防雷工程設計提供較可靠的參考。

參考文獻

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