太阳能光伏发电系统设备选型设计方案

1 太阳能光伏发电系统设备选型设计方案 太阳能电池方阵的基本计算 一、 基本数据 1、 负载基本数据： 源配备 2*5晚全功率持续照明 8小时后，转为半功率照明，工作至天亮后（环境照度 10自动停止供电。 2、 单晶硅太阳能电池板特性数据： 设计拟采用 单 晶硅太阳电池组件。 技术参数 组件由 72 片 1251 25 的 单 晶硅太阳电池串联组成。 阳极氧化铝合金边框构成实用的方形结构，允许单个使用或阵列使用， 配有标准支架系统，安装孔 保证 25 年 使用寿命。 防尘接线盒，保证接线的安全可靠。 银白色铝合金边框、高透光率 绒面 钢化玻璃、白色 底。 典型参数： 标准测试条件： （ 照度 =1000W/电池温度 =25 电池正常工作温度 50 峰值功率（ 200W 短路电流温度系数 开路电压 (路电压温度系数 60 最大功率电压 (充因子 70 短路电流 (框接地电阻 1大功率电流 (风压强 2400量 缘电压 1000V 外型尺寸 (1482*992 安装孔径 8 安装孔尺寸 ( 2 3、使用地区基本条件： 北京地区处于亚洲大陆东岸，地处暖温带半温润地区，气候受蒙古高压的影响，属大陆性季风气候。 最冷月平均气温： 最热月平均气温： 极端最低气温 ： 极端最高气温： 最大日较差： 降水量： 年平均降 水 量 650 750毫米 湿度：最大月平均湿度 77（八月），最低月平均湿度 44（一月） 冻土深度： 850毫米 100年重现期的基本风压值为： kN/ 地面粗糙度为： 100年重现期的基本雪压值为： kN/ 连续工作时间：全年每天夜晚连续工作； 二、 负荷确定 灯具类型 负载功率 （ W） 平均工作时间（ H） 数量 （盏） 总功率 （ W） 负载日消耗 电量 (一区 庭院灯 10 10 980 11760 二区 庭院灯 10 10 17 595 7140 三区 庭院灯 10 10 80 2800 33600 四区 庭院灯 10 10 80 2800 33600 八区 庭院灯 10 10 25 3750 45000 三、 蓄电池容量的设计 蓄电池在光伏发电系统中处于浮充状态，充电电流远小于蓄电池所需的正常充电电流。尤其是冬天，日照少，蓄电池常处在欠充状态，长期深放电后影响蓄电池的寿命，故必须留有一定余量，通常以放电深度表示： d=(C=70% d放电深度 C蓄电池额定容量 电池储备容量 据我公司经验数据，放电深度最大为 70%，这样确定了蓄电池储备容量 放电深度 d 后，可选定蓄电池额定容量 C=（ 10 20） Q/d=12003 Q负载每天总耗电量 四、 确定方阵倾角 为使方阵全年接受太阳辐射量均匀，通常可将方阵倾斜放置，方阵表面与地平面的夹角为方阵倾角。固定式平板方阵的表面总是朝向赤道。北方地区倾角应比当地纬度增加 5 10，北京地区纬度 :北纬 395427 ,因此北京地区太阳能电池方阵倾角设定为 45。 五、 太阳能电池方阵电流的计算 方阵应输出的最小电流为： （ 1* 2） 13A Q负载每天总耗电量 1般取 90% 2尘遮蔽损失一般取 90% 北京地区的太阳能资源情况如下： 基本要求：最长连续阴雨天 3天，两个阴雨天之间的间隔最短 30天； 使用地点：以北京为例，平均每日有效光照： 气象数据：纬度 度 每日有效光辐射时间为 平均各月光辐射资源 : 单位：m2/份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均 平面 面 均各月份充放电 ，见下表 。 57 5 7 . 16 6 . 97 0 . 2 7 2 . 5 7 0 . 9 6 9 . 68 5 . 48 1 . 3 8 2 . 1786 5 . 45 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 20102030405060708090J A N F E B M A R A P R M A Y J U N J U L A U G S E P O C T N O V D E CO u t p u v e r a g e A h p e r d a 太阳能电池方阵容量计算 太阳能电池方阵容量 P=65*24-(1- b)T(1) Vp+a(m v） 4 A） 酸电池为 h） v） v） 般取 作温度 按上式，太阳能电池方阵的总容量 P=5645w 6000w 七、 系统部件设计选型 1 系统电压确定 为保证安全的系统电压和高性价比设备选型，选择适当的系统电压，尽量减少系统损耗，降低系统运行故障率，确保系统操作安全稳定，按独立光伏系统 相关规定，我公司充分考虑相关产品的性能和运行状况，本项目 6000w 系统系统电压设定为 用 太阳能集电板 30 块 ，每2 块串联后分成 15 组并联接出，形成系统标准电压 48v 的充电模式。 2 蓄电池充电控制器设计选型 我公司采用的自动充电控制器 设备，参数如下： 系统电压 48V 最大充电电流 55A 最大负载电流 55A 最大自消耗电流 14终充电电压（浮充） 可编程围 速充电电压 衡充电电压 新接通（ 50%/作环境温度 + 60 导线直径（细 / 单股线） 50 / 70 保护等级 量 10寸 LWH ） （ L330157 ） 充电系统采用 2 块 24v 组件串联成 48v 系统，每 5 组接入 1 台 控制器，整套系统接入 3 台，三套充电系统并联接入储能部分。分组充电的设计形式既能保证单台 5 控制器分担较小充电电流，降低充电设备故障率，又能可靠保障充电能量，即使充电系统中有某一路系统出现故障时，也能保证储能系统每天 2/3 的电能补充，在系统发出故障警报后，维修人员不能及时赶到的情况下，当天的照明工作可以得到保障。 3 蓄电池放电控制器 选型 蓄电池组放电时通过放电控制器，放电控制器主要功能是防止蓄电池深度放电造成循环寿命减少，我公司采用的放电控制器具备电压检测功能，当放电电压低于设计电压时，自动切断直流输出系统，并发送控制信号，由市电系统对蓄电池组进行补充充电，当蓄电池组端电压高于 重新接通放电系统。 系统电压 48V 最大负载电流 55A 最大自消耗电流 14新接通（ 50%/放保护（ 30%/测反应时间 5s 控制信号输出工频 12v 2v 操作环境温度 + 60 导线直径（细 / 单股线） 50 / 70 保护等级 量 10寸 LWH ） （ L330157 ） 4 蓄电池选型 蓄电池组储能容量按设计要求保证 3 个连续阴雨天正常工作，按以上计算数据，选定单只容量 200铅酸免维护蓄电池，每 4 块串联组成系统电压 48v， 6 组并联后接出，共计采用 24 只 6 阀控式密封免维护铅酸蓄电池 。 控式密封免维护铅酸蓄电池是 环宇 公司历 尽四十余年不断创新的结晶。优良的品质、卓越的性能受到用户的广泛赞誉。其高能密度、全密封结构、使用寿命长、高可靠性及良好的服务为客户提供了更大的便利。 产品特点： 应用领域 ： 免维护无须补液 警报系统 适应环境温度广 45 应急照明系统 使用寿命长， 3， 达 15 年 电子仪器、电子系统 安全防爆 铁路、船舶 无游离电解液，侧倒 90 度仍可使用 邮电通信 内阻小，在电流放电特性好 太阳能、风能发电系统 自放电小 大型 计算机备用电源 荷电出 厂，使用方便 消防备用电源 独特配方，深放电恢复性能好 峰值负载补偿储能装置 6 电池结构 电池端子：为高硬度铅基合金或铜镀银端子，耐腐蚀性能好、导电性能优良、强度高。 外壳：采用 壳，分粘接和热封两种，后者尤其适合于振动大，环境温度变化大。要求电池使用寿命特别长的场合。 密封胶：采用三次密封技术，第一层为铅套焊接密封，试压后用堵微孔密封胶密封，最后采用红黑胶密封，确保电池使用期间不会出现渗酸缺陷。 安全阀：采用耐酸耐热性能优异的三元乙丙橡 胶制成，确保电池使用期间的安全性、可靠性。 极板：其板栅采用耐腐性优良的铅钙锡基多元合金。 隔板：采用耐酸耐热性能良好的超细玻璃纤维制成，防止正负极短路，保持电解液，紧压迫极板表面，防止活性物质脱落。 电池性能 大电流放电性能： 列电池采用薄型极板，正极板厚度在 间，同时采用高孔率活性物质配方，极板比表面积大，其适合于大电流放电。 寿命：因 列电池采用薄型极板，正极栅耐腐蚀性能相对较差，电池使用寿命相对较短，在环境温度为 25 5时，为 5。 密封反应效率： 列电池极板薄、片数多，比表面积大，便于密封反应。同时该类电池气室较小，一般密封反应效率 98%。 技术参数 型 号 额定电压 额定容量 25（ 尺寸（ 重量 (V) 1 宽 1 高 1 总高 1 (h mm mm mm 2 100 93 330 170 215 243 2 120 110 405 175 210 240 2 160 150 480 170 240 240 2 200 186 524 240 216 244 2 218 200 524 240 216 244 逆变器选型 本系统中负载采用单相交流 35w 节能灯光源，发电系统电压 用 7 正弦波逆变器，逆变器详细参数如下： 技术指标 直流输入 输入额定电压 ( 48 输入额定电流 (A) 48 输入直流电压允许范围 (4264 交流 输出 额定容量 (输出额定功率 (输出额定电压及频率 22050 输出额定电流 (A) 输出电压精度 (V) 220% 输出频率精度 (50 波形失真率 (线性负载） 5% 动态响应 (负载 0100% ） 5% 功率因数 (过载能力 150%， 10 秒 峰 值系数 (3:1 逆变效率 (80%阻性负载 ) 86% 工作环境 绝缘强度 (输入和输出 ) 15001 分钟 噪音 (1 米 ) 45 使用环境温度 +55 湿度 090%，不结露 使用海拔 (m) 6000 尺寸 立式深、宽、高 （ 395205365 机架式深、宽、高 (440482177 （ 4U） 重量（ 30 保护功能 输入接反保护、输入欠压保护、输入过压保护、输出过载保护、输出短路保护、过热保护。 逆变器的输出波形精确程度将决定光源的工作状态，按照我公司以往工程经验，能灯等电感触发类光源，必须采用纯正正弦波逆变器，如采用精度稍差的逆变器将导致负载工作频闪或触发失效，进而使逆变器直流触发系统受到较大冲击，影响逆变器的使用寿命。 6 市电转换控制器选型 市电转换控制器主要由待机触发器、继电器，平时处于市电待机状态，待机功率不大于 2w，当触发器接收到放电控制器传来信号时，即时触发接通继电器，接通市电电路进行充电，市电通过专用充电器设备变压整流后，对蓄电池组进行充电过程。 型 号 电 压 电 流 外 型 尺 寸 型 号 电 压 电 流 外 型 尺 寸 V 38 62 95 2V 72 82 168 V 38 62 2V 72 82 8 95 168 V 58 62 110 2V 72 82 168 V 58 62 110 2V/6V 72 82 168 V 72 82 168 4V 38 62 95 V 72 82 168 4V 38 62 95 2V 38 62 95 4V 58 62 110 2V 38 62 95 4V/12V 72 82 168 2V 58 62 110 4V 72 82 168 2V 58 62 110 4V 72 82 168 2V/6V 72 82 168 4V/12V 72 82 168 2V 72 82 168 6V 72 82 168 7 空开及漏电保护器选型 空开及漏电保护器的采用主要用来保护输出电路，当负载端或负载输电线路出现短路、断接、误接、偷电等状况发生时，能确保电路即时断开，确保供电系统无危险事故发生。 10a 6c 类 单极小型断路器 10 10a 30极电子式漏电断路器 8 接线端子配件的选型 我公司所有电子元器件，均采用 用电子器件，确保产品品质和系统稳定。 八、 太阳能电池方阵设计 上述四中已确定方阵倾角 45，这个角度既保证了电池方阵良好的降雨自清洗效果，清洗后在太阳能电池组件玻璃面下部和铝合金边框周围不会残存污渍，又能保证冬季降雪厚度 20积雪靠自重滑落，不会因为不设挡雪板积雪直落时对行人造成危害。方位角的确定，按北京日照规 律和太阳能辐射能量的测定，以正午起延时 2小时为每日最强能量时刻，方位角为正东方向南偏转 95为最佳。 支架材质按强度设计要求选用刚质结构，支架强度应最低限度能承受太阳能电池方阵自重和风压相加的最大荷重，因工作环境较恶劣，支架表面处理应采取热浸镀锌后喷塑烤制的处理工艺，支架在屋顶安装应考虑防水层的情况，根据实地情况尽量采 9 取混凝土埋入 L 型地脚螺栓或化工铆接件固定支架， 1 假想荷重 太阳能电池方阵的假想荷重包括持久作用的固定荷重和自然界外力的风压荷重、积雪荷重及地震荷重等，本设计也充分考虑了因温度变化产生的温度荷重 ，但因北京地区环境温度和最大温差数值较小，温度荷重与其它荷重相比可忽略不计。 2 固定荷重 固定荷重是指太阳能电池方阵组件质量和支撑物等质量的总和。 3 风压荷重 风压荷重是假想荷重中最大的荷重，太阳能电池方阵因风引起的损坏多数在强风时发生，因此本设计中的风压荷重只适用于防止因强风导致的破坏为目的。 风压荷重 W= 式中 力系数 方阵逆风时系数取 架采用槽钢时系数取 2.1 q速度压（ N/ 风面积（ 速度压 q=基准速度压 a 高度补偿系数 a=（ h/1/n 方阵的地面以上高度， 0， n=5 I 用途系数 普通太阳能发电系统取 1 J 环境系数 中层建筑物分布区域取 于设计速度压，在我国建筑地基基础工程施工质量验收规范（ 0202）、钢结构工程施工质量验收规范（ 0205）中相关规定，建筑物高度 16m 以下的部分用 q=60x h 计算，超过 16q=120h 计算，充分考虑太阳能电池方阵的结构更近于钢结构，因此基准速度压由下式算出： 空气密 度风速（ 安全角度考虑，取冬天较大的值： S2/0 设计用基准（ m/s）取北京地区近 50 年内出现的最大实时风速， 50m/s 由上所述，风压荷重取值 W= 4 积雪荷重 积雪荷重是考虑冬季较大降雪时，积雪不能及时滑落对支架受力负荷， S=s坡度系数， 45面上坡度系数取 雪的平均单位质量（相当于积雪厚度 1积为 1质量， N/s地上垂直最深积雪量（ 北京地区可尽量取小值 雪面积（方阵面积） 由上 所述，积雪荷重取值 S= 5 地震荷重 地震荷重主要与系统固定荷重有关，计算式如下： K=1地震层抗剪系数 地震地域系数，查北京地区地震地域系数为 t震动特性系数，查北京地区震动特性系数为 10 抗剪分布系数，查北京地区层抗剪分布系数为 0标准抗剪系数 (上 ) 由上所述，地震荷重取值 K= 支架材料及其允许应力 按照地面用晶体硅光伏组件 (设计鉴定和定型（ 9535同家用太阳能 光伏电源系统技术条件和试验方法（ 19064 地面用光伏（ 电系统 概述和导则 （ 18479）中相关规定，太阳能电池方阵支架主筋采用 5#热轧轻型槽钢 10Q，主筋指方阵主要框架结构，接地四边、方阵所有立杆、方阵上面边框等主要部位均采用槽钢结构，其余非主要部位如斜拉筋、框间、杆间架加强筋采用 9787轧等边角钢，所有连接部位均采用 5780处连接副间均采用平垫片和弹簧垫片相结合的结构，在接地等主要部位还应设置双螺母的保险措 施。 结构主筋钢材允许应力指标如下： （ 1）、允许拉伸张力： r/ 2）、允许压缩应力： r/ 3）、允许弯曲应力： r/ 4）、允许剪切应力： r/3 （ 5）、允许支撑应力： r r 为钢材的屈服点应力（ N/ 螺栓的允许应力同上； 焊接部位焊缝的截面允许应力应满足如下标准： （ 1）、对焊接头的允许应力，应符合与被结合母材的允许拉伸张力； （ 2）、角焊接头的允许应力，应符合与被结合母材的允许剪切应力； （ 3）、焊接不同钢材的场合，允许应力取被结合母材的允许应 力中最小值； （ 4）、铝合金焊接时应考虑焊弧引起的高温将导致退火强度降低。 相关应力数值参照下表： 条件 压缩 拉伸 弯曲 剪切 支撑 钢材 长期 16170 16170 16170 9310 26950 期 24500 24500 24500 13720 40180 螺栓 长期 - 11760 - 8820 29400 期 - 17640 - 13230 44100 铝合金 长期 7154 7154 7154 4116 9800 6063期 10780 10780 10780 6272 14700 7 太阳能电池方阵支架强度计算 11 本项目中电站共计采用 200w 电池板 30 块，结合我公司以往施工经验，在 10m 以下楼顶采用 2方阵布置，在 10m 以上楼顶采用 1方阵布置。电站相关部件详列如下： 序号 部件名称 数量 材质 处理工艺 备注 1 太阳能电池组件 30 热浸镀锌 1600 方阵框架 9787轧等边角钢 热浸镀锌 50 斜拉臂 9787轧等边角钢 热浸镀锌 4 立柱 5#热轧轻型槽钢 10Q 热浸镀锌 12 5 框架安装螺栓 5780浸镀锌 六角头螺栓 6 斜拉臂安装螺栓 5780浸镀锌 六角头螺栓 7 基础安装螺栓 5780浸镀锌 六角头螺栓 本系统中采用太阳能电池板长边横放，每列设计 2 块，每横排设计 15 块，在整个方阵的中间加装加强横撑，连接部位均采用满焊后镀锌处理，方阵上平面与斜拉臂采用螺栓铰接方式，所有主要部位交接螺栓均采用 六角头螺栓，电池板与上平面间连接采用 六角头螺栓，斜拉臂与底边框也采用螺栓铰接方式，以便于在一定范围内角度调整。底边框与楼顶间采用膨胀螺栓直接连接，膨胀螺栓涨紧后螺栓周围用防水材料处理完好。按照前述方阵角度 45，本方案总高度约在 2 米左右，按前述计算方式，采用固定荷重 G 和因暴风雨产生的风压荷重 W，为短期复合荷重。 强度计算如下： （ 1）、固定荷重 G 太阳能电池重量 55060N 上平面框架重量 13088N 框架自重 77737N 其他 结构材料、防水接线箱、驱鸟装置等 08N 固定荷重 G=760+2088+1737+98=4683N （ 2）、风压荷重 W 从方阵前面吹来的风（顺风）的风压荷重为 W=1/2x（ 19037N 从方阵后面吹来的风（逆风）的风压荷重为 W=1/2x（ 60588N 总荷重 顺风时总荷重 G+W=4683+119037=123720N 逆风时总荷重 =4683155875N (3)、斜拉臂的弯曲强度 顺风时， 作用于方阵上的弯曲力矩， M=61860N/m 应力计算 1=M/Z=17425N/个斜拉框架由 2根斜拉臂组成，则每只斜拉臂应力值 8713 N/选角钢允许应力值 24500 N/见角钢斜拉臂是安全的。 （ 4）、斜拉臂的拉伸强度 逆风时，作用于方阵上的上吹张力， 1=P/A=10320N/选角钢允许应力值 24500 N/见角钢斜拉臂是安全的。 （ 5）、铰接螺栓的强度 所有主要铰接部位均采用 镀锌螺栓，其允许剪切应力为 13230 N/以上知，方阵在逆风时产生最大的剪切应力 =1/2=2670 N/3230 所以， 8 基础稳定性计算 13 风压荷重的计算，设计风速是太阳能电池方阵在 10m 高度 50 年内最大风速值， 顺风时， 风时， 础的反作用力 1=m 2=m 基础稳定性计算 当方阵受到强风作用时，基础可能滑动或跌倒，地基下沉，基础被破坏，逆风作用时使方阵浮起，吹进电池板下侧的风 产生漩涡，因此要对基础进行滑动、跌倒、垂直支撑力的稳定等进行综合校核。 水平荷重校核只考虑基础底面的剪切地基的反作用力，不考虑根部的抵抗力。 b 本方案中基础采用楼顶直接打入膨胀螺栓方式，胀栓拧紧后周边用防水材料修复原防水层，通常情况下，为防止滑动，增加基础部分的剪切阻力，一般采取基础底面设计突起部件的措施。 对跌倒的防止措施也是增大地基的接触面积；对垂直支撑力的稳定性一般采用复合底座代替独立底座的措施。 按常规数据，本方案中在楼顶采用膨胀螺栓皆可满足各种强度校核。 九、防雷设计 雷击的分类 : 直击雷 是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用，直接摧毁建筑物，构筑物以及引起人员伤亡等，由于直击雷的电效应，有可能使机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。 感应雷 （又称二次雷击）是指雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导上产生感应电压，该电压通过传导体传送至设备，间接摧毁微电子设备。 微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据资料显示，微电子设备遭雷击损坏， 80%以上是由感应雷引起的。 14 球形雷 是一种特殊的雷电现象，简称球雷。一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体，（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为 10米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是 3 至 5 秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。 电磁脉冲 由于雷电电流有极大峰值和陡度，在它周围出现瞬变电磁场，处在这瞬变电磁场中的导体会 感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，都会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（ 在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过 斯（约 20KA/m）。依据 2887子计算机场地通用规范现代银行、邮电、证券机房或营业柜台普通应用微机进行货币存取、信息传递与交换，其对磁脉冲承受限度应小于 800A/m，故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽措施必须充分注意。 地电位 反击 建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备的损坏。 二、雷电过电压对大搂内部电子设备的损害主要有以下途径： 网络数据线路在远端遭受直接或 网络线路进入设备 15 有线通讯线路在远端遭受直接或 通讯线路进入设备 建筑物内部的各种线路， 雷击 电磁脉冲辐射，进入设备 电源供电线路在远端遭受直接或 供电线路进入设备 地电压过高，反击进入设备 天线遭受直接雷击 或 接收 避雷针引下线，在避雷针接闪泄放雷电流时，产生的 雷击 电磁脉冲辐射 临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击，同时带来 附近地面的跨步电压（地电压反击） 95%的闪电发生在云对云之间，可以产生几百千安培的电流和极强的 三、对以上途径入侵的雷电压及过电流进行防护手段 : （ 1）大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不 同地线进行等电位处理。应符合下列要求： 安装的避雷针或避雷线（网）应使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器保护范围内。 所有避雷针应采用避雷带互相连接。 建筑物应装设均压环。 防直击雷的接地装置应围绕建筑物敷设成环型接地体，每根引下线的冲击接地电阻不应大于 10 欧姆。 （ 2）对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下要求： 通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。 通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横粱并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离，通信电缆线 槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。 （ 3）根据雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直击雷的区域，在这个区域内的设备最容易遭受损害，危险性量高，为暴露区，为 0 区；建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区，可将其分为 1 区、 2 区，越往内部，危险程度越低，雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。 进入建筑 物大搂的电源线和通讯线应在 交界处， 16 以及终端设备的前端根据 雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类 及通讯网络类 图）。（ 态过电压保护器）， 用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。 1) 有外部防雷措施 更需要 内部防雷措施 我们知道外部防雷措施中避雷设施的引下线在避雷设施接闪以后，会有很大的瞬变电流通过，也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场（ 因此，安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施 。 再者，我们都知道，避雷针的工作原理是引雷，所以在概率上来说，安装了避雷针以后，建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增大，也就是说 生的几率会变大和产生点的距离会缩短（引下线处），所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络等系统的大厦更加需要内部防雷措施 2) 电源系统保护 为尽量降低侵入电源的过 电 压，可如图一样在电力线上分区加装电涌保护器，通过多级避雷措施后可将侵入设备的残压限制到一个合理的水平。进行三级防雷是因为能量需要逐级泄放 和 传输线路会感应 击电磁脉冲辐射） 第一级防雷的目的： 防止直接的 传导雷进入 区，将上万至数十万付的浪涌电压限制到 2500 第二级防雷的目的： 进一步将通过第一级电涌保护器的残余浪涌电压或限制到1500，对 实施等电位连接。 第三级防雷的目的： 最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到 1000 伏以内，使浪涌的能量不致损坏设备。 或 在 中 间 加 级 间协 调 电 感 器或 在 中 间 加 级 间协 调 电 感 器或 在 设 备 前 增加 一 级 防 雷 器3) 网络通讯系统的保护 信息传输线的雷电防护原理与电源线是基本相同的，只不过通过信息传输线的雷电流和工作电流均较小，这样放 电器、耦合阻抗的体积都较小，可以在一个电涌保护 17 器内实现多级防雷措施。另外无线传输网络的天线工作在 ，电磁环境恶劣，应加装天线电涌保护器。为方便安装和保证网络信息传送通畅，应根据网络的工作参数和连接方式选用合适的网络电涌保护器。 4) 总的来说，采用电涌保护器还应注意： 防雷保护器必须经过接地端以尽可能短的路径接地 各种接地尽可能统一，构成等电位，防止地电流反击 信号电涌保护器连接必须与数据进线方向一致 不同类型的数据传输线应选用不同类型的保护器 电源、信号多级保护（在进线处、户内线距较长、线与线间 的反串） 5) 等电位连接 在 准中指出等电位连接是内部防雷措施的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位，是用连接导线或过电压（电涌）保护器，将处在需要防雷空间内的防雷装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位。 所有从室外进入的金属导体（包括水管、气管，电缆屏蔽层或电缆屏蔽管）应在进入防雷区的交界处就近直接接地，不能直接接地的导体（如电力线、传输线等）应通过电涌保护器接地，电力、通信电缆应穿金属管并埋地进入机房，穿管 埋地的距离应大于 25 米。室内设备的金属部分应可靠接地，所有的接地必须实在同一个接地基准点上，这个基准点在工程上称为汇流排或均压环，这样就能保证室内设备不会因为地电位升高而产生电位差。 6) 实行等电位连接的主体应为： 设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道； 供电线路含外露可导电部分； 防雷装置； 由电子设备构成的信息系统。 信息系统的等电位连接： 当采用 S 型等电位连接网络时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点外，应与共用接地系统的各组件有足够的绝缘（ 100 s）。本网络 应仅通过唯一的一点 (即接地基准点 合到共用接地系统中去。在此情况下，在各设备之间的所有线路和电缆应按照星形结构与各等电位连接线平行敷设，以避免产生感应环路。由于采用唯一的一点进行等电位连接，故不会有与雷电有关联的低频电流进入信息系 18 统，而信息系统内的低频干扰源也不会产生大地电流。做等电位连接的这唯一的点也是接电涌保护器以限制传导来的过电压的理想连接点。 如果采用 M 型等电位连接网络，则该信息系统的各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。 M 型等电位连接网络应通过多点组合到共用接地系统中去。通常，本网络用 于延伸较大和开环的系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，服务性设施和电缆在几个点进入该信息系统。本网络用于各种高频也能得到一个低阻抗网络。这种网络所具有的多重短路环路对磁场将起到衰减环路的作用，从而在信息系统的邻近区使初始磁场减弱。 在复杂系统中，两种型式 (M 型和 S 型 )的优点可组合在一起。 四、设计依据 防雷保护要求如下： A、直击雷防护原则：用导体将雷云中的电荷导入大地。简单地说是人为地给雷云创造一条放电通路，不让雷云中的电荷流过需要保护的物体。直接雷击的防护系统包括接闪器、引下线、地网三大部分。 其中接闪器主要使用避雷针、避雷带、避雷网等。依据建筑物防雷设计规范 (94)，直接雷击防护系统的设计和施工必须遵从如下原则： （ 1）、应安装避雷带、避雷针或避雷线（网），使被保护的建筑物及设备、设施等突出的物体均处于接闪器保护范围内。 （ 2）、独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。 （ 3）、独立避雷针和架空避雷线（网）的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道等金属物之间的距离不得小于 3 米。 19 （ 4）、架空避雷线至屋面和各种突出物体之间的距离不应 小于 3M。 （ 5）、独立避雷针，架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不得大于 2。 B、感应雷防护原则：用导体将产生的静电感应和电磁感应所产生的电流在最短的时间内泄放入大地，及在导线上加装防电涌保护器截堵静电感应和电磁感应所产生的高电压。感应雷防护系统的设计和施工必须遵从如下原则： （ 1）、建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮等较大的金属物和突出屋面的金属物，均应接到防雷电感的接地装置上。金属屋面周边每隔 18用引下线接地一次。现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土 屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路，并应每隔 18用引下线接地一次。 （ 2）、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于 100应采用金属跨接，跨接点的间距不应大于 30M，交叉净距小于 100M 时，其交叉处变应跨接。当长金属的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于 接处应用金属线跨接。对有不少于 5 根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。 （ 3）、防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不得大于 2。屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应 少于两处。 （ 4）、低压线路宜全线采用金属铠装电缆或一般塑料外皮电缆穿金属管直接埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度不应小于 15M。在电缆与架空线连接处及电缆入井处须装设 3避雷器。避雷器、电缆金属外皮，钢管和绝缘子铁脚、金属等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于 2。 （ 5）、直接进入建筑的钢缆、轨道及露天架空引入（出）的架空金属管道在入户 端将 20 金属体进行不少于 2 处的良好的集中接地，并应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物 100M 内的管道，应每隔 25M 左右接地一次，其冲击接地电阻不应大于 2，并宜利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。 （ 6）、信号线入户处加装电涌保护器。 依据国际电工委员会 准、法国 准、德国 准和中国 准与部委颁发的设计规范的要求，该建筑物和大楼内之计算机房等设备都必须有完整完善之防 护措施，保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、不间断供电系统，空调设备、电脑网络、微波通信设备等装置 ， 均应有防护装置保护。 根据如上保护要求采取的标准规范如下： 0057 建筑物防雷设计规范（ 2000 版） 0343 建筑物电子信息系统防雷技术规范 35电所设计规范 621 交流电气装置的接地 0169 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 1312 雷电电磁脉冲的防护 0054 低压配电设计规范 4 工业与民用电力装置的过电压保护设计规范 99（ 03） 建筑物防雷设施安装 五、具体设计 直击雷防护： 接闪器设计依据 依据 0057筑物防雷设计规范（ 2000 版）第四章：防雷装置，第一节：接闪器；第五章：接闪器的选择与布置中关于避雷针的要求，参考 1024建筑物防雷标准第一部分：通则，第二节：外部防雷装置（ 第二部分 ：防雷装置的设计、安装、维护及检查，第二节：防雷装置（ 设计；第三节：外部防雷装置（ 施工；在满足客户所提技术需求的情况下，按照 99（ 03） 建筑物防雷设施