达州市某银行防雷工程探讨

杨浏

摘要：随着当前我国金融国民经济的迅速健康发展，金融业务电子化体系建设的推进步伐不断扩大加快，电子设备被广泛应用于确保银行业务网络正常运行的监控系统中。这些高精密度的电子计算系统设备，普遍存在着本身绝缘材料强度低，过电压低和耐受冲击能力差的一些致命技术弱点，一旦设备遭受突然雷击或者过电压的强烈冲击，则可能造成这些计算电子系统的正常运行功能中断，设备产生永久性的的损坏，重要的问题是这些计算系统电子设备所需要承载的那些由于后续设备工作中因素的损坏所可能造成的不可估量的直接与间接的巨大社会经济损失和社会影响。本文以xx银行安全防雷系统工程设計为为范例，对于今后银行业和金融业务系统的安全防雷体系工程设计进行深入探讨，为今后银行业和金融业的防雷系统工程设计工作提供一些可靠性的参考。

关键词：银行;地网设计;电源防护;网络机房

1概述

随着我国城市建筑现代化的不断深入发展，科学信息技术的不断进步，智能建筑业的迅猛发展，各类建筑信息管理系统已经得到广泛应用，特别以像是超大中小规模建筑集成电路的广泛应用，极大的程度提高了建筑工作效率。但是，这些新型电子设备普遍存在着自身绝缘保护强度低、过电压和过输出电流耦合耐受干扰能力差、对室外电磁干扰敏感等几大弱点，一旦整栋建筑物内部受到直接突然雷击或其附近危险区域可能发生重大雷击，雷电线的过电压、过输出电流和产生脉冲波的电磁场会通过室内供电线、通信线、接收线和天线、金属输电管道和室外空间电磁辐射等多种途径直接侵入整栋建筑物内，威胁室内所有电子电器设备的正常使用工作和安全正常运行。如由于防护不当，这些电子雷害事件轻则可能使一些电子设备误动作，重则可能造成一些电子检测设备产生永久性的的损坏，严重时还极有可能直接造成严重人员伤亡。雷电源的危害主要具体表现在以下几个个方面：

1.1直接雷击危害

雷击爆炸是严重的自然灾害之一，当这种雷电爆炸击中整个建筑物时，由于这种雷电爆炸是一种具有高压的电压、大量的电流，作用持续时间极短的一种瞬变爆炸过程，通常在瞬间就会释放出巨大的化学能量，把被雷电击中的非金属部分熔化，使爆炸物体中的水份部分受热迅速膨胀，产生强大的化学机械反应力，或将其分解成许多氢气和大量氧气，产生巨大爆炸，使整个建筑物结构遭到严重破坏。雷击可能产生的低压高温电流引起一些建筑物起火燃烧也可构成重大火灾和雷击产生出的高压电流引起电线触电。根据目前的驱动防雷接地理论，无论需要采取哪种接地保护防雷方法，都可能需要首先使用驱动接闪器雷达进行防雷接闪，通过雷达引导地下线将驱动雷达的电流从地引下至防雷接地装置，由此用接地装置防止散人落入大地中。在此运行过程中可能存在以下几辆雷击车的安全隐患：

雷达在电流沿着导引线上下线路被传导到的过程中，在其周围可能存在很强的反向电磁场，可能还会引起对于闪电流所感应的超过电压和过大的电流。

雷达的电流由散流发电装置在进入地面的过程中移动形成的防雷电位移动梯度过于较大会直接导致车辆行人因道路跨步过低电压而短路发生严重人身意外伤亡事故。

直接发生雷击时，雷击过电流在废气泄放和雷电散流工作过程中因感应电阻负载压降和感应电感电阻压降感应导致电阻高电位通过或因静电信号感应在鱼雷水平面上布设的静电信号传输线路和水平电源传输线路上时所产生的电阻过电压降而损坏鱼雷设备供电接口，并且还有可能直接导致鱼雷反击及伤员人身内部触电导致伤亡事故。

1.2雷电波入侵

雷电虽然未直接有效击中本市建筑物或其它设备，但也会击中与本市的建筑物或其它设备直接相连的各种金属导电管、线，通过雷电传导的连接方式将雷电波引入到本建筑物内，破坏与之相接或连接的公共用电传输设备、通信用电设备、计算机网络等基础设备，乃至严重危害居民人身安全。

1.3雷电电磁脉冲辐射

雷击事件发生时，由于遭受雷击的电流迅速方向变化在其周围一定空间内会产生瞬变的强短波电磁场，形成强烈的电磁雷击波和电磁脉冲短波辐射，使附近金属导体上的电感应器发出极高的电动势，产生强大的雷电暂态性和耦合性雷电流，破坏导体相关用电设备。

1.4地电位反击

当接地设备没有及时采取等效的电位绝缘连接保护措施的这种情况下，由于各接地系统本身的雷击接地放电途径不同，冲击后的接地交流电阻也有差异，以及在零件泄放产生雷击接地电流时，所连接通过的电与雷击接地电流强度存在较大差异，导致地面上电位差的升高和不平衡，当地面的电压相位差大大超过接地设备的漏电绝缘保护强度时，即可能造成零件击穿设备放电，损坏接地设备。

2现场情况

根据现场勘测发现xx银行位于市区，银行前后为两条水泥路面，银行的两侧为建筑物，四周均无闲置的地方进行地网的施工。

通过银行工作人员介绍得知，银行机房的接地采用的是独立地网的方式进行接地，机房的地网建立在银行大门外的水泥路面下。根据往年的检测发现地网的接地电阻每年呈现递增的状态，现在接地电阻在1.9Ω左右，不符合要求，银行方要求接地电阻小于1Ω。由于该地网建立多年，地网的接地体锈蚀严重造成接地电阻升高，故该地网需要重建，做到小于1欧姆。

通过对所在机房内的现场勘查，机房的动力供电系统是由室外单独的一根有线电缆直接引入一个室外配电柜，再由该一个配电柜直接进入电缆ups，通过电缆ups连接到机房动力网络控制柜，现场在动力控制柜内部还安装有一套基于zgg680-20的直流电源模块式电流浪潮波涌电流保护器，在机房网络控制机柜内部还安装有一套插座式的电源浪潮波涌电流保护器。这两款的波浪潮和涌电流保护器由于安装使用年限已久，且整个智能机房的用热供电线路上的波浪潮和涌电流保护器的安装配置不完全符合规范《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（gb50343—2012）的配置要求，因此整个智能机房中的供热配电线路上的波浪潮和涌电流保护器配置需要重新进行按照行业规范中的要求重新进行安装重新配置。

机房的网络架上未配置保安单元，对于室外进入的网络线路来说，是非常危险的，所以需要在网络架上安装保安单元，用于保护网络系统以及整个网络机柜。

3设计依据

本设计方案严格按照目前国家现行有效的建筑防雷安全技术标准规范及关于装设建筑物专用电子信息网络系统安全防雷的技术要求标准进行方案设计，以有效确保装设建筑物专用电子信息系统的基础设施供电设备和相关工作人员的安全使用为设计目标。

工程设计所依据的规范为：

《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）

《建筑物電子信息系统防雷技术规范》（GB50343—2012）

《国际电工委员会防雷标准》（IEC62305）

《电子设备雷击保护导则》（GB7450—87）

《计算站场地安全要求》（GB9361—88）

4设计方案

根据GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷规范4.3.1章规定以及防雷保护的重要性，xx银行防雷应采用二类防雷，主要针对三个方面：电源防护、网络信号防护以及地网系统来进行设计。

4.1地网设计

GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》第5.4.2条"另外埋于建筑土壤基层中的建筑人工垂直接地面基体宜尽量采用优质热镀锌圆型角钢、圆钢或圆形钢管;另外埋于建筑土壤基层中的建筑人工基体水平垂直接地面基体宜尽量采用优质热镀锌圆型扁钢或圆形角钢。

本设计方案的上下垂直水平接地体结构采用50x5x2000的圆型热镀锌圆形角钢，水平垂直接地体结构采用40x4的圆形热镀锌扁平角钢。

第5.4.3条：人工钢质方型矩形水平垂直矩型水平插头接地体的两端垂直插头长度宜为2.5m，其垂直长度距离间距以及两端连接人工钢质矩型水平矩形垂直插头接地体的垂直高度距离间距均宜为5m，当地面接体高度受到垂直接头落地方向的高度限制后的时间其边距长度可适当添加增大或或减小。

第5.4.4条：人工埋设接地体系法在建筑土壤工程中的基层埋设接地深度一般不应不得小于0.5m，并宜直接敷设在当地不含冻土的基层一下，其敷设距离土墙或接地基础厚度不宜不得小于1m。

第5.4.6条：在高或低土壤接地电阻辐射率的接地场所，降低或预防直接射击雷达波冲击时的接地土壤电阻宜应当采用下列措施方法：

（1）不可采用多个分支线路的外引有效接地装置，外引接地长度大小不应不得大于有效接地长度。

（2）将焊接地层基体埋于较深的低低压电阻低功率砂质土壤中。

（3）换土。

（4）采用降阻剂。

以上方法为国家规范标准对地网施工的指导性方式，这些方式对于本工程来说，都不适用。因为，本工程在城市里，四周都是建筑物和硬化的路面，没有绿化带，也没有空地，所有没有可供施工的地方，对于要求小于1Ω的地网来说，这是要求相当的高，考虑到原有的地网接地电阻小于2Ω，因此，可以利用原有的地网，在原有地网附近新增一个人工接地网，将新增的地网与原有地网并联，做到将整个地网的接地电阻降到1Ω以下。

新增人工地网方案：

由于银行四周无进行地网施工的地方，所以新增人工地网采用传统的方式无法施工，本方案采用防雷深井接地法进行施工，即在原有地网的附近打一个15米深的防雷专用接地井，把15米长的离子接地棒放入接地井内，在棒体内填放回填料，从而起到降低接地电阻的作用。

通过上式的计算可知，经过施工后，将离子接地棒埋入后与原有地网进行连接，能做到接地电阻小于1欧姆的要求。

接地母线的敷设：

由于机房内接地要求独立接地，因此接地母线需要独立敷设，原有的接地母线采用的是圆钢，由于年限远久，圆钢锈蚀严重，尤其是入地后连接点锈蚀更严重。因此，接地母线需要更换，本方案考虑到机房的重要性，接地母线采用50mm2的铜绞线作为接地母线，母线敷设时穿钢管屏蔽，做到接地母线不受外界电磁波的辐射、干扰，给机房提供一个纯净的接地系统。

4.2电源线路的防护

依据：GB 50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第五章建筑物防雷设计：第四节建筑物浪涌试验和保护器的选择防雷设计中的第三条防雷要求：进入防雷建筑物的线路采用交流供电的线路，在直流供电线路的总配电箱等的LPZOA或线路的LPZOB与建筑物的LPZ1区域的交界处，应当分别设置用于i类试验的第二级浪涌保护器或ⅱ类浪涌试验的第三级浪涌保护器作为第一级试验保护;在交流配电线路的分配箱、电子设备机房的总配电箱等与后续浪涌防护区域的交界处，可以分别设置ⅱ类或ⅲ类浪涌试验的第二级浪涌保护器作为后级试验保护，特殊重要的建筑物电子信息系统防雷设备的电源端口可以分别安装用于ⅱ类或ⅲ类试验的浪涌保护器作为精细的二级保护。

按表5.GB50343-2012规范第4.2节或4.3节确定标称雷电防护等级时，用于电源保护线路的标称浪涌放电保护器的标称冲击电流和保护器的标称浪涌充放电冲击电流防护参数的推荐值宜符合表5.4.3-3规定。

4.2.1电源第一级防护

依据附表GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》及附表5.4.3-3可知，如果在架空线进入的总配电箱处未在架空线安装浪涌过放电保护器，则必须在进入总配电箱架空线处安装一个标称放电电流（in）≥80ka的浪涌过放电保护器，安装在通过架空线进入的配电箱架空线处。

浪涌漏电保护器与其连接的导线应短直，其导线长度一般不宜超过0.5m，并且整体焊接固定非常牢靠。第一级终端连接线以终端spd为焊接地点终端二级连接线的相线方法采用方式焊接焊合直径长度大于10mm2的专用焊接成型bvr多股成型铜线，spd以焊接地点为端端的连接线方式采用焊合直径长度大于16mm2的专用焊接成型bvr多股成型铜线。

4.2.2电源第二级防护

根据表5.4.3-3可知，需要在次级配电箱出入口处安装一个标称放电电流（in）≥40ka的放电电流浪涌保护器，安装在次级配电箱出入口处。

浪涌漏电保护器与其连接的导线应短直，其导线长度一般不宜超过0.5m，并且要保证工具固定牢靠。第二级相线spd为连接地面两端内部连接线的相线方式采用地端焊接焊合直径长度大于6mm2的专用焊接成型bvr多股成型铜线，spd为连接地面和端端的连接线方式采用焊合直径长度大于10mm2的专用焊接成型bvr多股成型铜线。

4.2.3电源第三级防护

根据表5.4.3-3可知，需要在机房的机柜处安装标称放电电流（In）≥5KA的浪涌保护器。由于原有的防雷插排，接地线采用的是电源线路上的接地线，该线路距离很长，对防雷来说，效果不明显，所以，该插排需要更换。

浪涌漏电保护器与其连接的导线应短直，其导线长度一般不宜超过0.5m，并必须固定牢靠。第三级spd地端连接相线采用直径大于2.5mm2的bvr或bvr多股铜线，spd接地端连接线采用直径大于4mm2的bvr多股铜线

4.3信号系统防护

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343—2012）中第5.5.1条：用于网络通信设备的接地入网和光纤通信用户交换系统的防雷与电源接地保护工作应严格符合下列的规定：光纤通信网络用户交换机及其设备的金属芯和电源信号传输线路，应根据其总配线路构架所需要连接的中继信号线及其用户线的接口形式分别选择适配的金属芯信号传输线路和电源浪涌保护器。第5.5.2.1条：用户在进、出建筑物的金属芯传输信号线路上，在连接lpz0a或连接lpz0b与连接lpz1的信号线路边界处应分别设置适配的金属芯信号线路和电源浪涌保护器。网络通信用户交换机、集线器、光电通信终端机的配电箱内，应分别加装金属芯和电源信号线路浪涌保护器。

根据规范可知，在网络机柜的网络配线架上因安装浪涌保护器（保安单元），即在网络机柜上安装一台一体化的浪涌保护器。

5结束语

银行金融系统电子设备众多，一旦发生雷击事故将造成难以估量的直接和间接经济损失，因此做好防雷保护和定期进行防雷检测是十分重要的的工作。本文以本文以xx银行防雷工程为例，重点对地网设计建设，电源保护，网络信号保护等依照规范进行科学设计。从而对银行金融系统防雷工程设计提供较可靠的参考。

参考文献

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