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谈信号及照明系统SPD

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-07-08  作者:魏文信

1 信号SPD概述

(1)信号SPD:信号SPD包括通信线路SPD、网络线路SPD、监控线路SPD、天馈SPD等。他们的系统结构、设备配置、工作电压、工作频率、传输速率及阻抗等都有很大差别。因此,它们的防雷技术方案和信号SPD也不同。

(2)防雷措施
      ①室外线路:安装室外避雷装置、接地装置优先采用光纤线路等。
      ②室内
      (a)屏蔽:室外信号设备外部进行必要的金属屏蔽,金属屏蔽可靠接地,信号线路宜采用铠装电缆引入室内,非铠装电缆宜穿钢管引入室内。铠装或钢管应在首端和末端接地;
      (b)安装信号SPD:在信号设备的合适位置安装SPD。信号SPD应满足信号传输带率、传输介质、工作电平、网络类型的需要,同时接口应与被保护设备兼容;
      (c)信号线路与电源线的布线应平行敷设,避免形成环路,以减少雷击感应电压;
      (d)SPD接地端的接地和等电位联结;
      (e)信号电源线路进行三(四)级SPD保护(见表1)。

(3)信号电路SPD参数要求(见表2)
      ①电压匹配:SPD的标称导通电压Un:1.2U≥Un≤1.5U,U为额定工作电压的最大值; 
      ②频率匹配:SPD频率≥信号频率;
      ③接口匹配:SPD串接在信号线路上。注意SPD的输入端(in)、输出端(out)、接地端的正确连接:输入端接线路,输出端接设备;
      ④根据被保护线路传输信号参数选择相应的SPD;
      ⑤信号SPD的电压保护水平Up和通过的电流Ip应低于被保护的信息技术设备的耐受水平。

(4)安装方式
      ①SPD串接在信号线路上,位于被保护设备前端。要求SPD插入损耗较小;
      ②SPD并接在信号线路上,位于被保护设备前端;
      ③开关型SPD与限电压SPD之间的线路,长度不宜<10m.限压型SPD间的线路长度不宜<5m.利用专门的退耦器件,无距离要求;
      ④模块电源SPD的接线端子与相线和零线之间的连接线长度应小于0.5m,其接地线的长度应小于1m,且应就近接地。避雷箱接地线的长度应小于1m;
      ⑤电源线路采用SPD保护时,必须注意SPD接地端的接地和采用等电位联结。
      ⑥SPD标称放电电流
      a.普通双绞线:1.3~3kA;
      b.同轴电缆:SPD标称放电电流3~5kA;
      c.屏蔽多芯电缆:SPD标称通流容量0.5kA;
      d.普通多芯电缆:SPD标称放电电流5kA;
      e.多路双绞线:SPD标称放电电流3kA.
      ⑦必要时进行多级SPD;
      ⑧SPD的选型和安装应参照厂家产品说明进行(见右图)。

2 信号传输线路防雷

(1)同轴电缆
      ①接地:每个容易遭受雷击的器件单独装设接地线,使雷电能量释放到大地,对器件起保护作用;
      ②限压:在设备的端口处并按一个限压型SPD,使电缆的感应雷电压限制在一定幅度范围之内;
      ③隔离:使电缆及其所连接的器件屏蔽在雷电感应区域之外,一般采取电缆埋地铺设。

(2)光缆
      ①架空光缆吊线间隔接地,一般是500~1000m接地一次;
      ②地埋光缆的金属护套隔2km做接地,接地电阻≤10Ω.在每段光缆的终端将金属护套直接或通过SPD接地;
      ③地埋光缆上方敷设排流线。当大地电阻率小于500Ω.m时,敷设两条防雷线,安装光缆SPD;
      ④地埋光缆线路与高大树木、建筑、电杆、古塔等引雷物体保持一定的间距;
      ⑤当地埋光缆距大树等的安全距离不能满足表3中的要求时,可在大树等的光缆方向敷设地下消弧线(均压线)。当距离过小(≤5m)时,光缆穿钢管防护;
      ⑥在强雷区采用非金属加强芯光缆,或者超厚PE外护层的光缆;
      ⑦进入建筑物采用铠装或穿20m钢管;
      ⑧光缆金属加强芯的电气断开,或连接并接地;
      ⑨在设备前安装SPD,设备处所进行等电位联结。

(3)双绞线
      ①室外用双绞线应在接闪器的保护范围之内,并做好接地;
      ②引入室内要穿20m金属管防护,金属管两处与地可靠连接;
      ③室内被保护设备前接SPD:标称放电电流5Ka(8/20ms)。

3 部分信号网络防雷

(1)计算机网络防雷
      ①计算机网络电源参照前述“电源线路SPD安装”的原则进行;
      ②架空电力线路由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆,进入大楼前建议水平直埋≥20m,屏蔽层两端接地。非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋≥20m,铁管两端接地;
      ③SPD的标称放电电流应≥0.3kA;
      ④计算机设备的输入/输出端口处,应安装适配的计算机信号SPD;
      ⑤机房六面应敷设金属蔽网,屏蔽网与机房内环形接地母线均匀多点相连;
      ⑥机房内进行等电位联结;
      ⑦机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆;
      ⑧良好接地,接地电阻≤4Ω.
      ⑨网络通过光纤接入的,不需要安装SPD,但光纤的加强芯需要接地。

(2)通信系统防雷
      ①进入通信局(站)电缆宜全程埋地引入,其电缆埋地长度不宜小于15m;
      ②电源宜采用T-NS系统,局(站)内实行三(四)级SPD防护;
      ③信号线用SPD的标称放电电流≥3kA;
      ④馈线用同轴型SPD的标称放电电流≥5kA;
      ⑤计算机接口、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的标称放电电流≥3kA;
      ⑥信号线用SPD的插人损耗应满足通信系统的要求;
      ⑦局(站)内实行等电位联结;
      ⑧良好接地,接地电阻≤4Ω.

(3)监控系统防雷
      ①前端设备
      a.摄像机头位于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围内;
      b.用Φ8圆钢或金属杆(圆管时壁厚≥4mm)作避雷引下线;
      c.前端设备接地电阻≤4Ω;
      d.摄像机独立架设时,避雷针应距摄像机约3~4m;
      e.在摄像机线路引入端分别安装SPD;
      电源线路线安装电源SPD,标称放电电流10kA;
      视频线路安装同轴视频SPD,标称放电电流5kA;
      在云台控制线安装控制信号SPD,标称放电电流5kA.
      f.摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。
      ②传输线路
      a.同轴电缆:在传输线路两端安装同轴避雷器,对传输线路进行穿钢管埋地敷设,在线路的两端对钢管分别接地,做等电位联结;
      b.光纤:如果不考虑做防雷措施,但加强芯应接地处理;
      c.双绞线:在传输线路两端安装数据信号避雷器,并对传输线路进行穿钢管埋地敷设,在线路的两端对钢管分别接地,做等电位联结;
      d.尽量不用架空敷设线路。宜采用低埋线路,在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入。
      ③监控中心机房
      a.机房设备电源酌情安装电源系统三级SPD防雷;
      b.监控设备
      视频线路安装同轴视频SPD:标称放电电流5kA;
      控制线安装控制信号SPD:标称放电电流5kA.
      c.屏蔽、接地、等电位联结等参照“计算机网络SPD安装”进行;

(4)CATV防雷
      ①天线防雷
      a.CATV或卫星接受天线处在接闪器保护范围之内,必要时在它们上面安装避雷针,避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m;
      b.天线防雷接地:CATV或卫星接受天线的接地与建筑物防雷接地焊接牢固;
      ②机房防雷
      a.设备电源线路三级SPD防护;
      b.信号线路铠装或穿钢管20m,两端至少2处接地;
      c.信号线的设备前端安装SPD;
      d.实行等电位联结。
      ③室外干线路防雷
      a.地埋电缆:参考同轴电缆或光缆线路防雷;
      b.架空电缆:同上。
      ④分配系统防雷
      a.在建筑物外电缆的外导电屏蔽层、钢绞线等要接地;
      b.分配箱:增设CATV专用SPD。电缆金属外皮接地。

(5)室外LED大屏幕显示屏防雷
      ①显示屏尽量安装附近高大建筑物或构筑物直击雷保护范围内。如显示屏不在保护范围之内,应专门安装避雷针等来保护显示屏;
      ②显示屏电源系统做1~2级电源防雷,信号线路加装信号防雷器;
      ③机房电源系统做3级防雷保护,信号出/入机房内设备端加装信号防雷器;
      ④显示屏金属构件等与建筑物避雷引下线、主筋等有两点以上可靠连接,或与金属支柱等可靠连接;
      ⑤显示屏及机房电源线路、信号线路应穿15m钢管敷设采用铠装电缆,钢管或铠装两端分别可靠接地;
      ⑥机房电源系统做3级防雷保护,信号出/入机房内设备端加装信号防雷器。
      ⑦显示屏及机房应做等电位联结和接地;
      ⑧显示屏和机房分别作防雷接地,接地电阻≤4Ω。

4 天馈线路防雷

①根据工作原理选择产品以及传输方式
      a.微带天馈SPD;
      b.同轴天馈SPD;
      c.宽带天馈SPD.
      ②SPD与系统的接口方式、工作频率、功率、插入损耗和标称传输功率、工作电压等相对应;
      ③在天线输出端和被保护设备端各串接一个天馈SPD。雷电较少的地区、天线不带放大器的情况下,也可以只在被保护设备输入端用一个SPD;
      ④馈线长度超过30m宜两端安装SPD;
      ⑤标称放电电流:要求选用的天馈SPD的限制电压不大于保护对象耐压等级,一般为5kA,1/4波长型天馈SPD为10kA;
      ⑥将天馈开关型SPD串联接入馈线系统靠近设备的一端,天馈SPD的输出端与被保护设备相连;
      ⑦多股铜芯绝缘接地线(多股绝缘铜线≥6mm2)一端与天馈SPD的接地端子相连接,另一端引到室外馈线入口处接地线上或机房汇流排上,接地地阻≤4Ω;
      ⑧户外使用天馈线SPD时必须注意防水,必要时安装防水壳罩;
      ⑨接地线应平直。

5 室外照明SPD保护

(1)外部照明设施防雷
      ①防直击雷
      a.高杆灯、广告牌投光灯、灯塔、铁路灯桥等应设接闪器、避雷针、避雷带等。灯具、线路和配电控制箱等不得兼作接闪器;
      b.引下线符合规范要求:一般圆钢≥8mm;扁钢中4扁钢小于4mm,灯柱等兼作引下线时,壁厚≥4mm;
      c.接地:安装环形接地网,在多发雷区域,绕灯柱增设2条以上接地网线,形成均压带,均压带间隔≤3~5m.接地电阻≤4Ω;
      d.减少跨步电压:有遭受雷击危害的高杆灯、广告牌投光灯、灯塔、铁路灯桥等照明设施地面周围3m范围内,至少要有50mm厚的沥青层或150mm厚的砂砾,并酌情敷设均压带;
      ②防感应雷或过电压
      a.照明电源引入处采用电缆地下敷设方式:
      非铠状电力电缆要穿钢管防护,钢管长度≥20m;
      铠装电力电缆或钢管两端与PE接地网可靠连接。
      b.景观照明配电箱应加装SPD;
      c.野外照明灯具附近配电箱内安装SPD:
      电源线路SPD标称放电电流10kA;
      控制线路SPD标称放电电流5kA;
      配电箱接地线必须与电源保护地线(PE)连接,并就近与接地汇集线连接;
      d.含有电子设备和器件的室外照明设施,如三遥箱变、LED路灯、太阳能路灯、风光互补路灯、航标灯、航空障碍灯等,除非厂家已在响应产品中加装了防雷模块等,应在电子设备和器件的电源线路、信号线路、控制线路引入处安装SPD,标称放电电流分别为10kA、5kA、5kA;
      e.根据室外照明设施的具体情况安装接闪器、引下线和进行接地;
      f.接地:金属灯柱(或引下线)与PE线可靠连接,接地电阻≤10Ω.

(2)照明配电控制室或箱变防雷
      ①室外照明配电系统宜与其它配电回路分开,减少相互干扰;
      ②引出电源宜采用电缆地下敷设方式
      非铠状电力电缆要穿钢管防护,钢管长度≥20m;
      铠装电力电缆或钢管两端与PE接地网可靠连接。
      ③照明控制线安装控制信号SPD:标称放电电流5kA.
      ④天馈线路:参照本节“三.5”进行。

(3)霓虹灯防雷
      ①霓虹灯支架和线路宜在建筑物或构筑物的避雷针、避雷带的保护范围之内,霓虹灯金属支架等应与建筑物接地系统至少有2点可靠连接;
      ②霓虹灯管和线路不得作为接闪器。不在避雷针、避雷带保护范围之内的霓虹灯,应另设置接闪器;
      ③防止雷电流倒灌进入电网
      a.在霓虹灯配电箱之内安装标称放电电流80kA(8/20ms)的SPD或标称放电电流20kA(10/350ms)的SPD,宜采用全模保护。
      b.雷电多发区,在霓虹灯广告牌供电线路的引出端安装标称放电电流20~40kA(8/20ms)的SPD;
      ④霓虹灯供电线路及开关与其它供电线路分设;
      ⑤霓虹灯供电线路采用铠装电缆或穿钢管敷设,铠装电缆或钢管至少有两处可靠连接PE线;
      ⑥作好等电位联结和接地:霓虹灯支架、变压器等等实行等电位联结并可靠接地;
      ⑦联合接地电阻≤4Ω.

 
关键词: 信号 照明系统 SPD
 
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