一、概述

雷电损失是森林防火系统的重大威胁之一，由于受到自然条件、环境、使用者要求等多方面限制，森林防火监控系统大多安装在森林制高点上，且大多在制高点上安装一套金属铁塔，我们的森林防火预警摄像机则需要安装在金属铁塔的最高端。

众所周知，高大的金属导体、某范围的制高点是雷电来临我们必须远离的两个区域，而森林防火监控设备、通讯设备却必须要安装在这两个环境内，如何保证雷雨季节森林防火预警系统的安全也就成了系统成败的关键。

雷电流的时间虽然短暂，但它巨大的破坏性是目前人类还无法控制的，现阶段通过人力主动化解雷电的危害，还是不现实的，我们只能通过努力被动地将雷击的能量给予阻挡并将它泄放入大地，以避免所带来的灾害。雷击和线路过电压会出现多种有害的效应，基本上会有以下几种表现形式：直击雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压侵入和反击。雷击及过电压的保护是一项系统的工作，需要根据不同的特性给予相应而全面的防护。

我们强调我们的整体优势是基于近两年来，虽有不少系统已加装了防雷措施，但效果不明显或起不到防雷减灾的作用，甚至引发火灾的事故屡见不鲜。究其原因，产品质量、设计、安装和施工质量等问题占大半比例，其中产品质量包括产品结构、设计工艺、使用材料等因数，这也是在最新的国家标准中加重了对防雷器安全性能要求的原因（在不久前广东电信科学院做的防雷器摸底试验中，有50%以上的产品不能通过）。

而工程的施工安装则取决于施工厂家的技术服务能力、从业经验等因数。防雷工程是一项综合性工程，必须从分流、屏蔽、均压、等电位、良好接地系统综合考虑，全面施工才能有效防止雷击的产生。单纯安装避雷器起到的保护作用非常有限。因此，我们由衷地建议贵单位应考虑防雷公司的整体水准：包括公司提供的防雷器品质；公司在防雷学术界的地位和在防雷界具有的口碑；公司的工程技术人员实力；公司过往的工程经验以及应标公司售后服务和技术支持能力等

我们对该项目的工作给予了极大的重视和认真的投入，我们有信心有能力用世界一流的防雷产品，以最合理的价格和成熟的工程技术迎接您的全面挑选，我们期待着与您成功合作！

二、防雷方案设计说明

2.1、方案设计原则

根据国标GB 50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第1.0.3条规定“在进行建筑物电子信息系统防雷设计时，应根据建筑物电子信息系统的特点，将外部防雷措施和内部防雷措施协调统一，按工程整体要求，进行全面规划，做到安全可靠、技术先进、经济合理。”的要求，防雷工程设计及设备的选择遵从以下原则：

（1）、安全可靠性原则

设计系统雷电防护工程应最先考虑的问题就是可靠性。防雷保护技术是不断发展变化的，所选产品必须符合国际标准、国家标准及行业标准。

（2）、先进性原则

采用当前国内、国际上最先进和成熟的技术。

（3）、经济实用性原则

本着一切从用户实际角度出发，整个防雷保护的建设要坚持使用为主，根据投资的强度结合实用价值，应尽可能选择可靠性高，可维护性好的性能价格比高的产品，以便节省投资，以最低成本来完成系统设备雷电防护的建设。

2.2、方案设计依据

国家强制标准

1、GB50057-2010  建筑物防雷设计规范

2、GB50343-2012  建筑物电子信息系统防雷技术规范

3、GB50054-2011  低压配电设计规范

4、GB50174-2008  电子计算机机房设计规范

5、GB11032-2000  交流无间隙金属氧化物避雷器

6、GB50052-2009  供配电系统设计规范

7、GB/T50311-2007 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范

国际标准

1、IEC61024    国际建筑防雷标准

2、IEC61312    雷电电磁脉冲的保

3、IEC61643    电源防雷器

参考图集

1、99D501-1  建筑物防雷设施安装（原99D562）  

2、05D501-2  等电位联结安装 

3、03D501-3  利用建筑物金属体做防雷及接地装置安

4、03D501-4  接地装置安装

法律法规

1、中华人民共和国安全生产法

2、中华人民共和国气象法

3、山东省人民政府令第175号令《山东省防御和减轻雷电灾害管理规定

4、中国气象局《防雷工程专业设计、施工资质管理办法》

2.3、设计的基本内容

为了能够做好森林防火监控系统的雷电防护方案，则需要在设计之前对其系统进行现场勘测、调查和防雷接地设施和设备的情况，做出分析并做出防雷设计方案

某山海拔400米左右，山头最顶端建有铁塔，铁塔高8米，上有监控系统。监控系统有：电源系统，信号系统：云台摄像头、网桥、交换机等主要设备。

2.3.1、直击雷防护

铁塔位于山最顶端，设备几乎都在塔上面。按使用功能和重要程度，首先对其所在场所进行建筑物防雷等级判定，然后按建筑物防雷等级校核其系统防直击雷装置的可靠性。按GB50057－2010《建筑物防雷设计规范》（2010版）对所有用电设备和电子信息系统设备所处建筑物直击雷装置进行校核。建筑物属于处于第二类建筑物，采用避雷针进行直击雷防护。

2.3.2、电源系统防护

设备的供电方式采用单路市电引入，供电系统通过220V电缆埋地引入，通过开关到插座电源再到各个用电设备。由于电源线路有可能引入雷电浪涌而造成设备的损坏，因而需按照其雷电浪涌的分流等级安装相应的第一级、第二级电源浪涌保护器。

2.3.3、信号系统防护

按GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》对所有用电设备和电子信息系统设备所处建筑物直击雷装置进行校核。午山森林防护监控系统一般按照B级防护等级。信号系统的防护应符合下列要求：
（1）、信号线路的防雷与接地应符合下列规定

1、进、出建筑物的信号线缆，宜选用有金属屏蔽层的电缆，并宜埋地敷设，在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处，电缆金属屏蔽层应做等电位连接并接地。电子信息系统设备机房的信号线缆内芯线相应端口，应安装适配的信号线路浪涌保护器，浪涌保护器的接地端及电缆内芯的空线对应接地。
2、电子信息系统信号线路浪涌保护器的选择，应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口型式、特性阻抗等参数，选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。信号线路浪涌保护器参数应符合表1-1、1-2的规定。
（2）、安全防范系统的防雷与接地应符合下列规定：

 1、置于户外的摄像机信号控制线输出、输入端口应设置信号线路浪涌保护器。

2、主控机、分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线，宜在线路进出建筑物直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处装设适配的线路浪涌保护器。

3、系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器，应分别根据视频信号线路、解码控制信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择。　 

4、安防系统户外的交流供电线路、视频信号线路、控制信号线路应有金属屏蔽层并穿钢管埋地敷设，屏蔽层及钢管两端应接地，信号线路、供电线路应分开敷设。

5、安防系统的接地应采用共用接地。主机房应设置等电位连接网络，接地线不得形成封闭回路，系统接地干线宜采用截面积不小于16mm2的多股铜芯绝缘导线。　 

（3）、监控系统的防雷与接地应符合下列规定：

1、监控系统的各种线路，在建筑物直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处应装设线路适配的浪涌保护器。

2、监控系统中央控制室内，应设等电位连接网络。室内所有设备金属机架（壳）、金属线槽、保护接地和浪涌保护器的接地端等均应做等电位连接并接地。

3、监控系统的接地应采用共用接地，其接地干线应采用截面不小于16mm2的铜芯绝缘导线，并应穿管敷设接至就近的等电位接地端子板。

2.3.4、接地系统

做好了以上几点，并不意味着雷电防护方案已经做好。如果接地网冲击接地电阻太大，则发生雷击时，线路或户外设施遭到直击雷或感应到雷电流，雷电流沿电源线或传输线路进入水处理系统、电话网络系统或视频监控系统中，由于系统的接地电阻太高，加上很大的雷电流，这样就造成了地电位有了很高的提升，从而加在设备上的电位差有可能超过设备的耐压值，从而击穿空气放电，设备就有可能被损坏。因而良好的接地网和畅通的雷电流泄放通道是防雷工程中最重要的环节之一。因而，对于接地装置还应做如下调查或测量其接地电阻值、接地网的连接现状、冲击接地电阻等参数。按照《民用建筑电气设计规范》14.7.5.2规定，电子计算机的三种接地装置可分开设置。如采用共用接地方式，其接地系统的接地电阻应以诸种接地装置中最小一种接地电阻值为依据。若与防雷接地系统共用，则接地电阻值应≤30Ω。

2.3.5、等电位屏蔽措施

所有设备接地线、金属外壳、电涌保护器的地线必须接到接地排上，箱外电线必须穿钢管屏蔽。

只有从直击雷防护、感应雷防护、屏蔽、等电位处理以及接地等各个环节都按要求做好，才能最大限度的减少雷电对监控系统的危害，确保的正常工作和安全运行。

2.4、工程设计范围

1、直击雷防护的改善措施

2、电源线路防雷设计及安装

3、信号线路防雷设计及安装

4、屏蔽、等电位处理措施的设计及安装

5、接地装置设计安装

2.5、其他要说明的问题

1、防雷工程施工时的部分细节还可能需要根据实际情况，在施工时与用户共同协商后做出相应的修改和调整；

2、设计中所列的各种型号接地线（电缆）等材料数量均为估算值，地线及地极布放时应以现场实际长度裁剪为宜，但长度不能大于规范的规定，其横截面积不应小于设计要求；

3、设备地线的布放和敷设，在利用现有走线槽、走线架或新增走线槽（架）的同时，应尽可能使得连接地线距离最短，连接地线应尽可能拉直，不要缠绕。


 

三、防雷具体方案

3.1、直击雷防护

选用济南雷讯提前放电型避雷针LXU-ESE/450

1、工作原理

提前放电避雷针主要由激发器从自然界的电场中吸收并贮存能量，避雷针针尖与大地有良好的电气连接，处于等电位状态。每当雷闪发生前，电场强度会迅猛增大，激发器与针尖之间的电位差大致相当于雷云与大地之间的电位，它们之间的电压降迅速增加会造成尖端打火，并使尖端周围的空气离子化，形成尖端放电现象，从而产生一个早期的上升先导去引导，改变雷云的向下先导的走向，将落雷点精确的引到自身上来并迅速、安全地将雷电泄放到大地，避免了传统避雷针的“绕击”和“侧击”现象

2、提前放电避雷针技术参数

3.2、电源系统防护

考虑电源系统2级保护

电源系统的防护措施主要是在供电线路上安装电源SPD浪涌保护器，在雷击发生时将雷电流泄放入地，并且将线路上的瞬间过电压限制到一个安全的水平。一般应当采取多级防护的措施。

第一级SPD浪涌保护器尽量靠近建筑物电气装置的电源进线处，连接线尽可能短而直。第二尽量靠近被保护设备，连接线尽可能短而直。浪涌保护器所连接导线的总长度不超过0.5米。

一般多级保护的作用是在第一级选择开关型或限压型避雷器，以泻放大的雷电流；第二级使用限压型避雷器保护敏感设备，进一步降低设备两端电位，使被保护设备承受的电压低于其冲击耐压。由于信息设备越来越小型化，对雷电流越来越敏感，因此一定要按规程选择和配置避雷器。

1、第一级电源防

第一级（降压保护）防雷保护选用四川中光ZGDD120-JY电源避雷器，安装于配电箱总开关输出端，最大容通电流为1200kA，标称通流容量60kA，测试波形8/20us，响应时间25ns。

选型：ZGDD120-JY

安装位置：配电箱总开关输出端并联安装SPD作为第一级防护，泄放雷电流，降低雷电过电压

安装方法：将SPD并联于配电箱中，火线（红）、零线（蓝）、连接导体均采用6mm2塑料绝缘BVR型铜质导线，地线（黄绿）连接导体均采用10mm2塑料绝缘BVR型铜质导线，地线直接接至配电柜内总接地端子排。

根据国标GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.1条第5款的规定，务必保证SPD两端引线产度不超过0.5米，而且导线应平直。

2、第二级电源防

第二级（限压保护）防雷保护选用四川中光ZGG40-385/(2+0)(TY)电源避雷器，安装于配电箱分开关处，最大容通电流为40kA，标称通流容量20kA，测试波形8/20us，响应时间25ns。

选型：ZGG40-385/(2+0)(TY)

  安装位置： 在配电箱分开关处并联安装SPD作为第二级防护，将雷电过电压限制在设备可承受的范围内。

安装方法：将SPD并联于配电箱分开关处，火线（红）、零线（蓝）、连接导体均采用4mm2塑料绝缘BVR型铜质导线，地线（黄绿）连接导体均采用6mm2塑料绝缘BVR型铜质导线，地线直接接至配电箱内接地端子排。考虑退化或寿命终止后可能产生的过电流或接地故障对电源及信息系统设备运行的影响，因此在电涌保护器的电源侧安装过流保护装置，此处选用63A熔断器。

根据国标GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.1条第5款的规定，务必保证SPD两端引线产度不超过0.5米，而且导线应平直。

3、风光互补发电电源防护

风光互补发电电源（限压保护）防雷保护选用四川中光ZGZD20-24(TY)电源避雷器，安装于配电箱分开关处，最大容通电流为20kA，标称通流容量10kA，测试波形8/20us，响应时间25ns

选型：ZGZD20-24(TY)

安装位置： 在风光互补发电电源处并联安装SPD防护，将雷电过电压限制在设备可承受的范围内。

安装方法：将SPD并联风光互补发电电源处，正（红）、负（蓝）、连接导体均采用2.5mm2塑料绝缘BVR型铜质导线，地线（黄绿）连接导体均采用4mm2塑料绝缘BVR型铜质导线，地线直接接至配电箱内接地端子排。

根据国标GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.1条第5款的规定，务必保证SPD两端引线产度不超过0.5米，而且导线应平直。

3.3、信号系统防护

1、云台摄像头防护

选型：ZGZH-53(TY)

（1）、概述

ZGZH-25组合浪涌保护器执行标准：GB 18802.1-2002、GB/T18802.21-2004、Q/20184261-8•6-2006和Q/20184261-8•7-2006。

该产品将电源及视频信号的保护合为一体，采用金属外壳，外观美观，安装接线方便，具有防尘、防腐蚀、阻燃、电磁屏蔽、失效指示等功能。电源部分为单相串联方式，适用于电压24V、负载电流不超过4A的各种电子电气设备；视频信号部分为串联方式，适用于保护摄像头及红外一体机设备。

（2）、使用环境

温 度：-40℃ ～ 70℃ ； 相对湿度：≤95% ；大气压： 70kPa ～106kPa 。

（3）、工作原理

当有感应雷电流侵入电源或信号传输线时，组合浪涌保护器的防雷组件将以纳秒级的响应速度呈现低阻抗状态，迅速将雷电能量泄放到大地，并把由雷电引起的过电压限制在用电设备允许承受的耐压范围以内，以确保电子电气设备的安全运行。  

（4）、技术指标

         电源部分

（5）、安装、使用、维护

   1）、将ZGZH-53组合浪涌保护器接于输入电源与摄像头相关设备之间，固定在安装位置上，按照图1所示进行接线。注意组合浪涌保护器的输入、输出端切勿接反，否则会造成组合浪涌保护器不必要的损坏。

   2）、接线完毕，经检查无误后，接通供电电源。组合浪涌保护器上的绿色指示灯亮，表示组合浪涌保护器工作正常。

   3）、组合浪涌保护器正常使用中不需特别维护。由于组合浪涌保护器长期处于不间断荷电状态。应对组合浪涌保护器工作状态作定期检查，特别是雷电过后。如果发现绿色指示灯熄灭或无电压输出应及时检查组合浪涌保护器电源部分及用电设备的工作状态。如果发现无视频信号和云台控制信号输出，应检查组合浪涌保护器的信号部分。

   4）、用万用表“Ω×1”档测量视频信号部分的输入、输出对应端子，其电阻值约为1Ω，若开路，则不正常，应更换保护器；用万用表“Ω×10k”档测量芯线对外壳的电阻值大干500 kΩ；芯线、外壳分别对雷地的电阻值应为无穷大，若测得的阻值与上不符，应更换保护器。

   5）、在正常使用中，特别是在雷雨季节，应随时检查组合浪涌保护器的接地系统，使其始终保持良好接地状态。否则组合浪涌保护器的防护效果将受到不同程度的影响，接地线PE开路时，组合浪涌保护器将失去防护作用。

2、网线防护

选型：ZGZH-2R-5(TY)

3、100M网桥防护

选型：ZGXT-2R-5P

（1）、概述

该产品主要适用于超五类以太网线供电的网络设备的雷电防护， 适合安装在防雷保护区LPZ1-LPZ3之间的界面处，具有两级防护功能，确保网络设备免受雷电、工业干扰等引起的过电压和过电流的损坏。广泛应用于无线网桥设备的雷电防护。

（2）、使用环境

温 度：-20℃ ～ 70℃ ； 相对湿度：≤90% ；大气压： 70kPa ～106kPa 。

（3）、工作原理

浪涌保护器串接于系统被保护设备前端，当传输线遭到雷电感应时，雷电流通过浪涌保护器的雷电支路泄放到大地，并将雷电过电压箝位在设备允许的电压范围内，从而确保了设备的安全。

（4）、技术指标

（5）、安装、使用和维护

1）、安装说明

● 本产品为串联连接方式；适用于RJ45接口类型设备。

● 防雷器的IN为输入，OUT为输出，输入端接外线，输出端与被保护设备的输入端相连接。

● 防雷器的PE线必须与防雷系统的地线可靠连接，连接线要求短、粗、直。

● 防雷器在使用期间，应定期检测，如果出现故障，应及时维修或更换，以确保设备安全。

2）、维护及注意事项

①由于插头或插座连接不良造成损耗增大，应重新连接或及时更换。

②用户不可随意拆卸浪涌保护器各部位的紧固件，以免造成损坏，影响正常工作。

 4、1000M网桥防护

选型：ZGXT-4R-5P

技术指标   

3.4、接地系统

   1、规范而良好的接地系统是作好防雷的关键所在，同时也是设备正常工作的基础。根据现场情况，需要在大楼旁制作接地系统。

   2、制作接地地网时应满足如下要求：

 （1）、垂直接地体在土壤中的埋深不小于0.5米。

 （2）、垂直接地体间距为5米，但当空间不允许时可根据实际情况适当缩小。

 （3）、接地体之间所有焊点均应进行防腐蚀处理。

 （4）、接地装置的焊接长度：圆钢直径的6倍；扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊。

 （5）、接地体埋深，其上端距地面应不小于0.5米，在寒冷地区，接地体应埋设在冻土层以下。

   3、机械连接的工艺要求：

 （1）、焊接处要求无虚焊，保证电气上良好连接。

 （2）、焊接处应用防锈漆或沥青做防腐防锈处理。

 （3）、接触面应清洁和平整；

 （4）、多股绝缘铜导线连接处采用相应铜鼻子压接；

 （5）、接线鼻孔径和不锈钢螺栓的尺寸应与安装孔相配合；

 （6）、采用合适的弹簧垫圈和垫片以防止螺母松动。

   1、工作原理

   中光接地模块内含稳定的导电成份、金属钝化防腐剂、保水剂等成份。将它埋设于地下，能与土壤紧密接触，扩大散流截面积，在地下形成一个电阻率变化平缓的低电阻区域，使整个地网接地电阻显著降低。

   2、产品特点 

 （1）、本模块采用性能稳定的非金属导体材料作为模块的导电介质，其导电性不受季节影响。

 （2）、能吸湿保湿、能保持与土壤有效接触，接地电阻低。 

 （3）、在高土壤电阻率地区，能有效降低地网接地电阻。

 （4）、耐大工频和冲击电流冲击，电阻稳定。

 （5）、耐腐蚀、无毒，使用寿命长达30年、安装简便。

 （6）、能经受-40℃的低温，北方高寒地区同样适用。

   3、技术指标

 （1）、外观尺寸：II型为500×400×60mm，I型为Φ150×800mm。

 （2）、质量：II型20kg，I型20kg。

 （3）、室温下电阻率：≤3Ω·m。

 （4）、工频接地电阻：8.2Ω（土壤电阻率取长沙市效区典型土质52Ω·m） 。

 （5）、估算式Rj≈0.16ρ（ρ为土壤电阻率）。

   4、用量计算

   根据地网土层的土壤电阻率，采用下式计算LXD-II-I型接地模块用量： 
    水平埋置，单个模块接地电阻：

   并联后总接地电阻：Rnj＝Rj/nη

        式中：ρ－土壤电阻率（Ω·m）  a、b－ZGD-II-I型接地模块的长、宽（m）； 
          Rj－单个模块接地电阻（Ω）；  Rnj－总接地电阻（Ω）； 
          n－接地模块个数； η－模块调整系数，一般取0.6-0.9。

  5、施工方法

 （1）、接地模块采用垂直埋置或水平埋置，埋置深度不小于0.8m。

 （2）、模块间距不宜小于5m。

 （3）、模块极芯相互并联或与地线连接时，必须焊接，焊接长度为连接体宽度的2倍以上。

 （4）、应在焊接处清除焊渣，并涂上防腐导电漆或沥青漆。

 （5）、回填土应适量洒水，分层夯实，待模块充分吸湿（24小时）后测量接地电阻。

  6、注意事项

 （1）、贮存模块应保持一定湿度，避免高温、干燥、曝晒。

 （2）、运输和安装时，应避免机械力损伤模块。

 （3）、在寒冷地区，模块应埋在冻土层以下。