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澳门赌博论坮 污水处理厂设计方案

发布时间:2014年4月2日 10:48    来源:原创    作者:佚名    关注:2557
  一、雷电概述

  (一)防雷概述:

  雷电是一种常见且非常壮观的自然现象,它具有极大的破坏力,对人类的生命、财产安全造成巨大的危害,1987年联合国确定的“国际减灾十年中雷电为对人类危害最大的十种灾害之一。自从人类进入到电气化时代以后,雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主。发展到以通过金属线与雷电波破坏电气设备为主。随着近年来电子技术的飞速发展,人类对电气设备尤其是高精密电子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能力下降,遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势,对设备与网络的安全运行造成严重威胁。据统计,全世界每年因雷害造成的损失高达几十亿美元以上。因此如何对高精密电子实施切实有效的防雷保护,保证系统安全可靠运行,成为当前一项紧迫的重要课题。

  鉴于近年来雷电对系统集成系统造成损害情况较为严重,系统计算机通信接口的损坏往往直接导致整个网络系统的瘫痪数据丢失,严重者甚至引起火灾,造成不必要的损失及难以估计的后果。针对上述问题,中普同安经过几十年的防雷研究,设计出一系列防雷保护措施与产品,经过几十年来的实践证明行之有效。

  (二)雷电对电气设备的影响

  1、直击雷

  雷电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上,产生电效应、热效应和机械

  力者。就是说雷电直接击中建筑物或暴露在空间的各种设备或大地或人身。它可能在数微秒之内产生数万伏乃至数拾万伏的高压,产生火花放电,转化为巨大的热能和机械能,直接摧毁建筑物、设备,或造成火灾,危及人身安全。巨大的雷电流沿引下线入地,会造成以下三种影响:

  1)巨大的雷电流在数微秒时间内泄放入地,使地电位迅速抬高,造成反击事故,危害人身和设备安全。

  2) 雷电流产生强大的电磁波,在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。

  3) 雷电流流经电气设备产生极高的热量,造成火灾或爆炸事故。

  2、 雷电波侵入

  由于雷电对架空线路或金属管道的作用,雷电波可能沿着这些管线侵入屋内危害人身安全或损害设备。雷电虽然未直接击中建筑物或设备,但击中与本建筑物内、外各种设备相连的管线,通过传导的方式经电阻性耦合将雷电波引入,危害人身、损害设备。

  3、电磁感应

  由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场,使附近导体上感应出很高的电动势。雷击放电时的瞬时雷击大电流将产生强大的雷击电磁脉冲,经感性耦合、容性耦合或电磁辐射导致线路上产生脉冲过电压和过电流,损坏相关设备。

  4、地电位反击

  因为没有采取等电位接地措施,由于与各种设备相关的各接地系统的冲击接地电阻及所通过的雷击电流存在差异,导致地电位升高和不平衡,当电位差超过设备的抗电强度时,即引起反击,损坏设备。

  5、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、电源线路短路等,都有能在电源线路上产生高压脉冲,其脉冲电压可达到线电压的3.5倍,从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。

  由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面:

  1)损坏元 器件

  ● 过高的过电压击穿半导体结,造成永久性损坏;

  ● 较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内,亦使器件的工作寿命大大缩短;

  ● 电能转化为热能,毁坏触点、导线及印刷电路板,甚至造成火灾;

  2)设备误动作及破坏数据文件

  因此,应该根据实际情况具体分析,采取相应的防雷保护措施,确保系统的安全工作。

  (三)电力线是雷电入侵电子设备的重要渠道:

  1、雷电远点袭击电力线:

  我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后,输电到低压变压器,经低压变压器输出给用户.由于我国的电压基本波形是每秒50HZ的正弦波形曲线,在电力线上形成每秒50次的交变磁场.如遇雷害发生时,在雷电未击穿大气时,将呈现出高压电场形式.根据电学基本原理,磁场与电场之间是相互共存可逆变化的,那么雷击高压电场通过静电吸收原理,向大地方向运动.假设电力线杆有5m高,那么在相对湿度25%时,要击穿5m空气,需要15*106V雷击高压(3000V/mm)。如果在相对湿度95%时(下雨时),击穿5m空气需要15*106V雷击高压(1000 V/mm)。电力线上的交变磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引。如果雷云击穿5m空气入地,需要很高的电压,雷电首先击在电力线上,并从电力线的负载保护地线入地释放,这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘,在变压器低压端与负载的连线上遭雷击,损失的是用电设备。由于变压器低压输出端是三条相线,做一条地线,当作零地合一线,变成三相四线制零地合一方式给用电设备供电,雷电击在火线与大地放电,就等于火线与零线放电通过电力线直接击穿用电设备的电子元件。一般电子设备线与外壳的耐压为每分钟VAC1500V,火线与零线耐压为工业级Vdc550-650V,这么低的耐压一旦遭受远点雷击,必将击坏用电设备。为此,在选择防雷器时,首先考虑远点雷击。

  2、雷电近点袭击电力线:

  所谓雷电近点袭击电力线,实际上是雷电袭击用电设备所在的建筑物避雷针,从而引起的雷电电磁脉冲的保护问题.雷电打在建筑物避雷装置上,按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定,定义大楼接闪电能力为波形10*350μS三角波,雷击电流为150KA.避雷针引下线由于线路电感的作用,IEC1312定义最多只能将50%的电流引入大地.100余米高的大楼,它的引下线电感为155μH左右(1.55μH/m),IEC1312定义是感大于37.5μH,则发生侧闪雷击,也就是说, 10*350μS直击雷引下线只能引下50%的雷击电流,余下的电流将通过电力线屏蔽槽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接的金属物质联合引雷,但也只引下少部分雷电流,余下总电流的25%在大楼流窜UPS输入输出负载的电源线、局域网线等,击穿小型机局域网端,最终由逻辑地线处下泄入地.对设备而言,部分雷电流将由UPS输入电源线对交流地线进行L-PE、N-PE泄放,UPS输出L-PE’(逻辑地) 、N-PE’泄放,小型机L-PE’N-PE’泄放,局域网线对逻辑地线等进行泄放.最终结果,将击穿UPS输出对地线和输入对地线端、小型机电源对逻辑地线、网口对逻辑地线。为此,必须地UPS输入输出火线零线对交流地和直流逻辑地进行保护,必须对小型机、服务器及其它重要终端进行等电位保护,对网口进行保护,只有堵死一切雷电导入的端口,才能有效的保护设备免受雷电的侵害。

  3、 错相位雷害:

  美国空军电磁兼容手册中,描述雷电发生时用肉眼可识别闪电为一组雷击,每次不少于26个雷,它有大小和发生先后的区别,如果一个高能量雷打在一条火线上,而另一个低能量雷打在另一条火线上,线线之间就会产生一个电压差,侵入设备.这种侵害设备的现象,称错相位雷击,又称雷电的欠破坏,对三相UPS而言,它的输入和输出端,应安装线与线之间的保护,才能更全面更立体的保护电子设备.

  小结:堵死雷电由电力线入侵电子设备,应该从远点雷击、近点雷击和错相位雷击三种雷击现象入手,实施全方位的保护,才能在发生雷击时,有效的保护设备.

  4、雷电作用下,建筑物内感应雷害

  雷电击在建筑物避雷针上,由避雷针通过引下线,将雷电流泄放大地,引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动磁场,建筑物内的电源线、视频线、网络线等相对切割磁力线,产生感应高压并沿线路传输击毁设备.

  以某机房为例,假设大楼避雷针引下线或大楼主钢筋距主机房10m,假设机房为7*7m2。

  Di=75KA dt=10μS

  则感应高压U=2*10-7*7*Ln (7+10)/10*(75KA)/10Μs=52500V

  由此可知由雷电产生的感应电压无孔不入,它可以危及机房内所有的用电器,在上海一座邮电智能大厦一次雷击,4台服务器遭受雷击,80多条广域网络线端口及4台网络交换机的RJ45端口全部损坏;广东省2006年计算机系统遭受雷击损失五亿元人民币。感应雷的能量虽小,但电压较高。所以,对感应雷害的防护,应该是全面的防护。

  5、雷电作用下的网络雷害

  1)广域网络

  一般讲,广域网络通常不遭受直击雷的破坏,1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击,它自身就断了。所以,广域网的雷害主要是感应雷害,击穿方式为线对线和线对机壳(地),在GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中,广域网保护的最大雷电流为5KA,连接广域网一般有以下几类,一类是DDN租用专线,一类是ISDN专线,一类是帧中继以及微波通讯方式。对于专线的接收端口,它的耐压应为5倍工作电压,即Vdc25V,传输速率≤2M,插入保安器,使之在雷电作用下,短路保护5KA电流,而端口残压小于25V;而对于话线备份来说,它的工作电压为48V加93√2V振铃电压共计175V,插入保安器,保安器的启动电压185V,残留电压小于Vdc330V,因为调制解调器的耐压为Vdc330V。保护模式为线对地和线对线,广域网遭受雷击的概率较大,一般在28%左右。

  2)局域网络

  在局域网的传输电缆中,常常采用UTP电缆,UTP电缆的4对线中两对线(1-2,3-6线对)一对线接收一对线发送,采用RJ45接口方式.既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发,那么就应按两对线进行雷电保护.

  我们做过一次试验,在一条连接服务器的网线旁边,约距网线0.5 m处,采用雷击发生器对网线0.5 m处一条金属线发射雷电流.由小到大,发射电流为10KA,周边磁场污染了网线,瞬间服务器端口、芯片被击穿,这时,示波器记忆感应高压为100V。

  在机房的综合布线中,施工人员为了布线工程的美观漂亮,把很多网线放在墙壁内,没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理,一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压,从而击毁设备。

  另外,对于网络系统,由于雷电引起的电磁脉冲,在机房内产生3GS的变化电磁场,必然引起网卡端口芯片的烧毁。



  6、雷击的防护

  对雷电防护,概括的讲就是在良好接地前提下,通过安装合适的过电压(流)保护器预防雷电感应,利用性能良好的避雷针(网、带)预防直接雷击。防雷系统应包括三个方面:直接雷击的防护、感应雷击的防护和良好的接地系统,缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。

  1)直接雷击的防护:直接雷击的防护应采用避雷针或避雷带。按照滚球法计算被保护物应在接闪器的保护范围内,接地冲击电阻不大于10Ω。避雷装置包括:接闪器、引下线和接地装置。

  2)感应雷击的防护:感应雷击防护应主要从线路防护考虑。机房电源进线处应加装电源避雷器,机房信号进线处应加装信号避雷器。计算机场地的安全保护接地应不大于4Ω,交流工作接地应不大于4Ω,若使用综合接地网,其接地冲击电阻不大于1Ω;直流工作接地如果设备有特殊要求,按设备的特殊要求接地,无特殊要求则参照交流工作接地的要求,应不大于4Ω;防静电表面电阻率应在106-1011Ω范围内,防静电接地应不大于100Ω。

  二、现场概况及建议

  1)大楼未作直击雷防护。

  2)大楼未作相应的防雷接地地网。

  3)架空电源线进入一楼配电,切配电未达到安装要求,为防止因配电漏电或碰电短路导致用电设备的危害,建议安装柜体式电柜,然后做配电的防雷措施。防止直击雷或感应雷通过配电倾入设备。

  4架空信号线(电话线)入户未作相应的雷电波侵入防护措施,防止雷电流通过信号线入户。

  5)设备房设备网络前段未作第二级精细保护,将前段因雷电流产生的剩余残压接引入地。

  6)设备房设备没有做雷电感应的防护措施。

  三、设计的技术依据

  《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2010年版)

  《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2004

  《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》GA267—2000

  《交流电气装置的接地》DL/T621—1997

  《低压配电系统用电涌保护器技术要求》YD/T1235.1—2002

  《电子计算机机房设计规范》GB50174-93

  四、设计方案

  (一)设计思路

  1、确定建筑物防雷类别

  依据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》,污水处理厂属于第三类建筑物,判断依据如下:

  2、防直击雷设计

  接闪装置是防雷的重要组成部分,接闪装置的好坏直接关系到被保护建筑的使用寿命。

  3、接地处理。

  4、闪电电涌侵入的防护

  (二)方案组成

  本方案包括三大部分:

  第一部分:接闪装置设计,保护好建筑和设施免遭雷击侵害。

  第二部分:接地处理,将雷电流更好的泄放到大地。

  第三部分:闪电电涌侵入的防护。

  (三)方案达到的目的

  保障污水处理厂内的建筑及设施免遭雷击损害,降低或避免雷击造成的损害。

  (四)防雷建筑物分类

  据勘测,该建筑物长、宽、高分别为10米、6米、10米

  建筑物年预计雷击次数的计算:

  N = k ×N g×A e                  ①

  式中:N—建筑物年预计雷击次数 (次/a);

  k—校正系数, 在一般情况下取 1;;

  N g—建筑物所处地区雷击大地的年平均密度 (次/km2/a);

  T d—年平均雷暴日,根据当地气象台、站资料确定取38.4 (d/a)。

  A e—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积 (km2)。

  雷击大地的年平均密度,首先应按当地气象台、站资料确定;若无此资料,可按下式计算:

  N g = 0.1×T d =3.84              ②

  与建筑物截收相同雷击次数的等效面积应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定:

  当建筑物的高度小于 100 m时,其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算:

  ③

  =0.007421              ④

  由公式①得出:  N=0.0285  次/a

  根据《建筑物防雷设计规范》GB50057第3.0.4 条二款可知 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况时:

  预计雷击次数大于或等于 0.01次/a,且小于或等于 0.05次/a 的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物,以及火灾危险场所,应划为第三类防雷建筑物。

  (五)、直击雷的防护

  污水处理厂:长约10米、宽约6米、高约10米。

  1、依据GB50057《建筑物防雷设计规范》确定污水处理厂属于第三类建筑物,滚球半径为60米。

  2、本方案设计为:在污水处理厂中心位置处架设一座3米高的避雷针,针尖采用JT-U型标准避雷针

  单针保护范围计算公式:

  Rx=√H(2Hr-H)-√Hx(2Hr-Hx)=18.73米

  建筑物为立方体长为10m,宽为6m,求得建筑物最长边为11.7米。

  避雷针总保护范围:

  2R=2*18.73=37.46M > 11.7M  (满足设计要求)

  具体布置见图纸

  接地处理

  在污水处理厂周边3米外做一个10Ω简易地网,避雷针就近接地。

  地网采用60米的60*6扁钢做为水平接地,采用15根50*5*1500的角钢作为垂直接地,

  (六)、防闪电电涌侵入

  1) 电源防雷

  低压电源线路引入的总配电箱处(进门处,建议配电整改)装设I级实验的电涌防雷箱,保护因直击雷或感应雷产生的过电压影响用电设备的正常运行,此处安装的电涌保护器作为电源过电压第一级的泄流通道。

  在设备机房设备用电前段电源末端安装平板式防雷插座,用于设备用电的二次保护接地。

  2)网络信号防雷

  信号线路入户端有一网络电话线,三楼入户经由modem 、路由器转换至一楼,为避免来自此信号线的雷电波侵入,在modem前段安装电话防雷器,在一楼的终端设备前段安装后续网络防雷器,精细保护设备的安全运行。

  3)接地及等电位连接

  在一级电源电涌保护器边上安装一等电位汇流排,用于保护器的防雷接地。具体因施工条件而定,在机房内,安装一等电位汇流箱,用于防雷器接地,防雷排插接地,设备外壳的等电位安全接地。钻孔由外部圆钢套管引入接至汇流排,汇流排接地。三楼靠近防雷接地处安装一等电位汇流排,钻孔由外部圆钢套管引入接至汇流排,汇流排接地,其他金属外壳使用6mm²铜导线接至汇流排上。

  六、服务承诺

  公本公司保证所提供的防雷产品符合国家有关防雷产品的法规和标准。

  2.本公司产品实行一年内免费更换,五年内免费维修,终身维护。

  3.用户购买我公司的产品,保修期的起始日期为用户收到产品之日;我公司承包的防雷工程中所使用的产品,保修期的起始日期为产品安装之日。

  4.保修期内对符合保修条件的产品,不收取备件费和工时费;对不符合保修条件的产品,收取备件费,免收工时费。

  5.凡本公司施工的防雷工程,保证防雷系统及被保护系统的安全有效运行,如防雷系统出现故障,自接到通知之时起,省外48小时派员赶往现场处理,省内24小时派员赶往现场处理,市内4小时派员赶往现场处理。

  6.公司及各地经销商对各用户实行免费提供防雷技术人员培训,免费提供防雷技术咨询。

  7.本公司产品均由中国平安保险股份有限公司质量承保。

  8.本《服务与承诺》解释权归湖北省雷博盾科技有限公司。

  湖北省雷博盾科技有限公司

  七、 技术支持与培训

  1、为增强甲方技术员对产品的日常管理能力以及甲方技术员变动引起的管理缺陷,我公司终身提供技术培训服务。

  2、甲方技术员或工作人员在工作中有关防雷技术问题可通过e-mall或传真的方式 传送到我公司,由我公司帮助解答。不能口头解决的问题我公司将及时派遣技术人员到甲方解决。

  3、甲方因特殊原因要求对系统防雷技术升级,我公司将及时提供技术升级服务。

  4、甲方因特殊原因对机房防雷系统改装或者防雷设备迁移,我公司及时提供相关服务(地网及布线系统除外)。

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