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高尔夫球场整体防雷方案

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高 尔 夫 俱 乐 部 整体防雷方案

杜尔-梅森(中国)有限公司 二 OO 五年六月

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方案目录
前言 一、方案综述 二、会所/别墅区/办公区防雷方案 1、直击雷防护 2、电源系统防雷 3、闭路监控系统与卫星接收系统防雷 4、计算机网络系统防雷 5、接地与等电位连接 三、球场区雷电预警方案 1、概述 2、 “猎雷者”雷电预警系统功能特点概述 3、 “猎雷者”的工作原理 4、 “猎雷者”系统构成 5、 “猎雷者”的安装和维护 四、结束语 五、附录 :设计依据规范规程 3 3 4 4 6 7 8 10 12 12 13 14 16 17 18 19

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前言
高尔夫是最怕雷击的运动之一, 全世界每年都会发生多次打高尔夫球场遭雷击的 意外,也有球员因此丧命 。高尔夫球场容易发生雷击事故与雷击的选择性有关。 某些特定地区, 雷击要比邻*地区多得多, 我们称这些地方为该地区的 “雷击区” , 这说明雷击是有选择性的。具有不同电阻率土壤的交界地段,空旷地带突出地面的物 体,较容易遭受雷击。由于高尔夫球场地势*坦空旷,手举球杆的球员成为地面突出 的尖端,很容易受到雷击。高尔夫球场的避雷小屋,小卖店,也经常遭受雷击,均是 一个道理。 高尔夫俱乐部一般包括几大方面需要进行防雷系统设计安装,建筑物如会所、别 墅区、办公楼等的防直击雷,球场的防直击雷(包括休息亭、高杆灯塔) 、电源系统 的防雷电感应(包括灯光照明系统、草地灌溉系统电气部分)与弱电子系统的(包括 程控电话交换系统、卫星电视接收系统、监控系统、计算机网络、消防报警系统、门 禁系统、对讲系统等)防雷电感应与雷击电磁脉冲。

一、 综述
一个完整的防雷方案通常包括直击雷、感应雷防护以及接地与等电位联接系统 三部分。由于高尔夫球场占地面积巨大,传统的直击雷防护手段难以做到整个场区的 直击雷防护全覆盖,只能针对会所、别墅区、办公楼等重点区域做防雷保护。为了保 证整个球场区内的雷电安全,先进的雷电预警系统是目前最佳的选择方案。 本文分别就会所/别墅区/办公区防雷和球场防雷两个方面论述高尔夫球场的整 体防雷解决方案。 从防雷的角度来看,只要是大地上的建筑物(包括大地表面)都有遭受雷击的可 能性,而高尔夫球场的建筑物或其它构筑物在空旷的地区布置,容易成为雷击的主要 目标。 如果在建筑物附*工作时, 当有直接雷发生并击中建筑物, 通常会产生光能 (闪 电) 、声能(雷声) 、热能(雷击击中导体时产生的热效应)和电磁感应等现象(雷击 时产生的雷击电磁脉冲) ,其中对周围设备影响最大的是电磁脉冲引起的电磁感应现 象。建(构)筑物一旦遭受雷击,伴随着雷击产生的雷击电磁脉冲能使数公里范围内 的金属物体处在过电压的危险之中。同时,大约 50% 的雷电流将沿建(构)筑物顶 部避雷针——引下线通路直接泄放入地, 频率成分非常复杂的雷电流快速通过引下线 时会在周围感应出极强的电磁场。由于雷电流有极大的峰值和陡度,在它周围的空间 有强大的变化电磁场,处在这电磁场中的导体会产生电磁感应现象,如果在雷电流引 下线附*设置一个开口的金属环,如图 1 所示:

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金属环上的感应电势 Uab 足以使 a、b 间放电,继而损坏设备,这种在金属开 环中形成的感应电势称为雷击感应过电压。 如果在雷电流引下线附*设置一个闭合的 金属环,如图 2 所示。 闭合的金属环上会产生感生电流 i, 这种电流将影响电路正常工作电流, 使设备出 现误动作甚至损坏,这种在金属闭合环中形成的感生电流称为雷击感应过电流。

二、会所/别墅区/办公区防雷方案 会所/别墅区/ 1、直击雷防护
1.1、 1.1、避雷针选型 高尔夫球场地点通常位于空旷地带,处于易遭受雷电侵害的地理位置。 鉴于高 尔夫球场的自身特点和其周围的设施,直击雷防护对于它们是非常重要的。故此, 在避雷针选型时除了考虑其可靠性,保护范围、造型美观也是应该重点考虑的问 题。 按国标 GB50057-94 的建筑物防雷设计规范计算传统富兰克林避雷针的保护 范围,在避雷针的安装高度为 15m 时(按三类防雷建筑物计算) ,地面保护范围 为 39.69m,并且其最大(在安装高度为 60m 时)地面保护半径也只有 60m,这 样对于现场环境而言,显然是不足以保护球场范围的。 因此,要获得更大的保护范围,并且尽可能缩短安装高度,就必须提高避雷针 的技术含量,从而达到更大的保护范围。在上述前提下,综合考虑成本因素,符 合法国国家标准 NFC17 - 102 的提前放电(E.S.E.)避雷针是现阶段的唯一选择! 在上述原则下,我们认为,法国杜尔-梅森公司生产的 Satelit 卫星系列避雷 针(包括“卫星+”和“光电”两个系列)是最为合理的选择,理由是: 1) 卫星系列产品均通过法国 LCIE 及 ISO9001 认证,以及法国 BAZET 国家测试 中心、法国 ALSTOM 高压实验室、韩国国家电力技术研究所、乌克兰国家高 压研究所的测试。是完全符合法国国标 NFC17-102 的产品。
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卫星系列产品进入中国市场后,又通过了权威的武汉高压研究所的测试,证 实其提前放电能力与产品相符。 杜尔-梅森公司具有强大的科研研发能力,是世界上目前唯一开发出第四代 有源式 ESE 避雷针(光电避雷针)的公司;并具有良好的技术支持和售后服 务能力。 卫星系列产品在中国已销售数千套(包括许多军用设施如机场、雷达站等) , 多年稳居市场销量第一;产品返修率低于 0.2%,深受用户信赖。 比较第三代 ESE 避雷针产品,光电系列避雷针具有下列优势: (1) 内部激发的高压直接作用于针尖产生提前先导, 针尖电压水*稳定。 (2) 柔性光电池和蓄电池共同提供能源,无需从外部能源或大气电场获 取电能。 (3) 具有遥测功能,无需接触测试。 卫星系列的产品价格与其它同类产品相*或更低,具有良好的性价比。 鉴于上述原因,我们将杜尔-梅森光电避雷针作为首选产品予以推荐。 1.2、 卫星” “ 1.2、 卫星”光电避雷针产品简介

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“卫星”光电避雷针是由杜尔-梅森公司研究开发,采用世界尖端科技成果,在直击雷防护领 域中最领先的唯一第四代产品,也是目前国际最领先的提前放电避雷针产品,其独特技术特点包 括:光电避雷针采用光电技术为核心,是世界上唯一可以在安装前后都能进行遥测的

提前放电避雷针。 第一:遥测;目前只有卫星光电避雷针具有遥测功能;这使其检测维护工作变得 非常简便。 ——遥测仪能正确显示光电避雷针的内部器件工作状态,如果遥测仪出 现错误指示,可以立即与供货商联系。 第二:能量来源于柔性光电池和蓄电池,无需借助市电或大气电场。 第三:连接简便,直接螺纹连接到不锈钢支撑杆上,或通过过渡接头与支撑杆焊 接。 第四:内部的电气控制电路全部由环氧树脂包裹封装,避免受到任何外界因素损 坏,避免碰撞、短路和断路,同时使结构整体上缜密,适应各种气候和环境安装条件。 第五:提前先导放电,可在一定程度上降低雷闪的强度。 第六:304 L 表面抛光不锈钢外部结构能够抵御风、霜、雨、雪以及其他恶劣天 气的影响。 第七:完全静态工作,没有机械磨损。

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第八:内部电路根据大气电场变化控制光电避雷针的启动和停止工作,节省能源 消耗。 第九:在动态情况下确保针尖和大地导通(间隙导通) ,在静态情况下针尖通过 内部的电气连接与大地相连。当雷电流从针尖导入大地时,间隙对其进行分流,以保 护电子部件的安全 第十:使用 304L 不锈钢材料制作,美观大方,没有不同金属的接触电势。
另外,产品提供 20 年质保期,用户可在 72 小时内获得无忧更换服务;同时杜尔-梅森中国 公司还购买了由中国人民保险公司提供的产品质量保险。

1.3、 1.3、避雷针安装设计 球场休息停、会所、办公区、别墅区所有建筑物和灯杆等构筑物安装卫星光电避 雷针,保护范围按实际安装高度、建筑物防雷类别和安装型号进行校核。建议安装支 撑杆高度 15m,安装型号选用 S3-45 光电避雷针。若按第三类建筑物防雷设计则单 针地面保护半径为 95m。 需要指出的是,大气变化是大规模的,雷云的发生也是大规模的, 需要指出的是,大气变化是大规模的,雷云的发生也是大规模的,而且雷云的 移动受很多可变因素支配,很多条件是随机的, 移动受很多可变因素支配,很多条件是随机的,因此认为有了避雷装置就万无一失的 想法是错误的,避雷装置只能大大减少被雷击的可能性 想法是错误的,避雷装置只能大大减少被雷击的可能性。

2、电源系统防雷
高尔夫夫球场的电力供应系统全面覆盖球场,特别是球场灌溉系统的电气 部分和球场灯光照明系统受雷电感应破坏的危险性最高,同时这两部分电气系统 对高尔夫球场的运营却是非常重要的。因此电源系统的防雷按三级防护设计。 2.1、电源一级防护 依据《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲 第三节 屏蔽、接地和 等电位连接的要求:第 6.3.4 条及第四节 对电涌保护器和其他的要求:第 6.4.7 条规定,在 LPZOA 或 LPZ0B 区与 LPZ1 区交界处,从室外引来的线路*沧 SPD 当线路有屏蔽时, 每个 SPD 的雷电流按雷电流的幅值的 30%考虑.本建筑物为二类 防雷建筑物,首次雷电流幅值为 150KA,电源线路为铠装埋地,TN-S 配电模式, 因此首次直击雷在低压配电线路上每线的分配电流为:在建筑物已安装合格的防 直击雷措施后,有 50%的雷电流通过引下线流入接地装置,因此每线分配电流为: 150KA*50%*30%/4=5.6KA, 《建筑物防雷设计规范》 按 第六章: 第四节: 6.4.7 第 条要求每线标称放电电流不宜小于 15KA。同时,依据《建筑物防雷设计规范》第 六章:第四节 第 6.4.4 条及 I IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》第三部分:浪涌 保护器的要求,浪涌保护器可以将数万伏的感应雷击过电压限制到 4KV 以下。 通常将配电系统第一级防雷保护设计为:使用 10/350μs 波形、通流容量 25KA 每线,8/20μs 波形、通流容量 100KA 每线的 B 级电源电涌保护器将感应雷击过
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电压限制到 2000V 以下。 所有接线用 16mm2 股铜线连接, 地线用 25mm2 多股 铜线连接。可选用 Asafe-25/3+NPE 开关型电源防雷模块或者 PPS-I/3-140BA 电 源防雷箱。 2.2、电源二级防护 根据《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第四节,第 6.4.1 至 6.4.12 条 LPZ1 区对电涌保护器(SPD)的要求及 GB 50054-95《低压配电设计规 范》 第四章的有关规定, 依据雷电分流理论, 需使用 8/20μs 波形, 通流容量 20KA, 能将 4KV 的线路残余感应雷击过电压限制到 2KV 以下。 对于特殊区域需要做重点 防护的配电电源需使用通流容量 40KA 的电涌保护器进行加强保护。 《建筑物防雷 设计规范》第六章对于配电盘、断路器、固定安装的电机等第 III 类耐冲击过压, 其耐压为 4KV。对于电梯、机房、空调等属于需要重要保护的区域,浪涌保护器 应选择通流容量为 40KA。 安装于配电箱内。 为防止浪涌保护器遭受雷击后损坏后, 电源对地短路,需要在浪涌保护器前安装空气开关作为短路保护装置。 按照第二类防雷建筑物雷电防护等级二次雷击参数要求,依据雷电分流理论, 可分配到电源线路系统的雷电电流为 8/20μs 波形 75KA,则对于 TN 系统,每线 可分配 8/20μs 波形雷电流 18.75KA,考虑到保护的裕度,作为配电系统电源第二 级防雷,需使用 8/20μs 波形、通流容量 40KA 每线的电源电涌保护器将 4KV 的 线路残余感应雷击过电压限制到 2KV 以下。可选用 AM1-40/3+NPE 限压型电源 防雷模块或者 PPS-I/3-60A、PPS-I/3-60AM 电源防雷箱 2.3、电源三级防护 依据智能建筑配电线路设计的实际情况, 考虑到各种电子机房内设备的重要性, 将配电系统第三级防雷保护设计为:使用 8/20μs 波形、通流容量 20KA 每线的电 源电涌保护器将感应雷击过电压限制到 1500V 以下。可选用 AM2-20/3+NPE 限 压型电源防雷模块或者 PPS-II/3-40A、PPS-II/3-40AM 电源防雷箱。

3、闭路监控系统等弱电子系统防雷
高尔夫球场的闭路监控系统和卫星接收系统对球场的安全防范工作和完善的 服务起到重要作用,相对其他弱电子系统闭路监控系统耐雷电冲击能更低。 3.1、 3.1、系统说明 电视监控系统(CCTV)的防雷保护比较复杂,首先需要明确监控系统遭受雷 击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径,尤其是雷击损坏较为严重的室外监 控设备,在分析其损坏原因的基础上,以及研究和探讨信号、电源线路的布放、 屏蔽及接地方式等,方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。 电视监控系统一般由以下三部分组成:1、前端部分。主要由黑白(彩色)摄 像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。2、传输部分。使用同轴电缆、电线、 多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。3、终端 部分。主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。
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3.2、 3.2、前端设备的防雷 前端设备有室外和室内安装两种情况,安装在室内的设备一般不会遭受直接雷 击,但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害,比如安装在地下停车场等的摄像机 等。而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。前端设备如摄像头应置于 接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。为了施工方便避雷针一般 架设在摄像机的支撑杆上,引下线可直接利用金属杆本身或选用 Φ 8 的镀锌圆钢 或 35mm2 铜导线,此时应注意依据 GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程 技术规范》第 2 章、第 2.5 节、供电、接地与安全防护、第 2.5.4 条的要求,系统 采用专用接地装置时,其接地电阻不得大于 4Ω。 为防止电磁感应,沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。为防 止雷电波沿线路侵入前端设备,应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器,如 电源线(220V 或 DC24V) 、视频线、信号线和云台控制线。这样做比较麻烦,问 题比较多,且要受安装空间的限制,因此可以选择“三合一”或者“二合一”的 监控摄像机多功能电涌保护器。 比如: SV-3/220、 SV-3/024、 SV-2/220、 SV-2/024 等。 3.3、 3.3、传输线路的防雷 CCTV 系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处 引入,也可从监视点附*的电源引入。控制信号传输线和报警信号传输线一般选 用芯屏蔽软线,架设(或敷设)在前端与终端之间。GB50198-94《民用闭路监视 电视系统工程技术规范》的规定,传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时,可 采用直埋敷设方式,当条件不充许时,可采用通信管道或架空方式。 采用通信管道或架空方式时,应注意传输线缆与其它线路的最小间距和与其 它线路共杆架设的最小垂直间距。比如与 220V 交流配电线的最小间距为 0.5 米, 与通讯电缆的最小间距为 0.1 米,与 1~10KV 电力线的最小垂直间距为 2.5 米, 与 1KV 以下电力线的最小垂直间距为 1.5 米, 与广播线的最小垂直间距为 1.0 米, 与通信线的最小垂直间距为 0.6 米等等。 直埋敷设方式防雷效果较好,而架空线比较容易感应雷击。为避免首尾端设 备损坏,在使用架空线传输时,应在每一支撑杆上做接地处理,架空线缆的吊线 和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应 分别接入合适的避雷器。如 SR-E24V/2S、SR-E24V/4S;Coax N-CATV/S、Coax B-TV/S 等。 传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生,统计数据显示雷击造成 埋地电缆故障大约占总故障的 30 %左右,即使雷击比较远的地方,也仍然会有 部分雷电流流入电缆。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设,保持钢 管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效,这主要是由于金属管的屏 蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时,可在电缆进入终端 和前端设备前穿金属管埋地引入,但埋地长度不得小于 15 米,在入户端将电缆金
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属外皮、钢管同防雷接地装置相连。 3.4、 3.4、终端设备的防雷 在 CCTV 系统中,监控室的防雷最为重要,应从直击雷防护、雷电波侵入、 等电位连接和电涌保护多方面进行。监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、 避雷带或避雷网,防直击雷措施应符合 GB 5005794《建筑物防雷设计规范》的 规定。进入监控室的各种金属管线应接到共用的接地装置上,易采用一点法接地。 按照 YD/T 5098-2001《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》第五部 分:SPD 的选择;第 5.3 条:信号线用 SPD;第 5.5 条:计算机、控制终端、监 控系统的网络数据线用 SPD 的要求规范的要求,通流容量应大于 3KA。 与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云 台控制线,因此对于硬盘摄像机的信号保护,需要在由外面进入中心监控机房的 线路接入设备之前,安装对应的浪涌保护器。云台控制线安装 SR-E24V/2S、 SR-E24V/4S、SR-P24V/2S 信号及通讯电涌保护器;视频信号传输线安装 Coax N-CATV/S、Coax B-TV/S 同轴通讯信号电涌保护器等。多口矩阵需要安装 CoaxB-TV/16S 同轴通讯信号电涌保护器。

4、计算机网络系统防雷
计算机机房网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、 无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护 等。 广域网远距离传输数据通信,在进入机房设备(调*獾髌骰蚱渌璞福┣ 端应安装具备二级保护的防雷保护器,第一级一般为惰性气体火花间隙放电器, 通过 RLC 解偶后,进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与 大地之间的雷电入侵,保护器的损耗指标应该适应计算机设备的 IEEE 标准通信的 有关要求。 数据传输线路(X.25、ISDN、DDN 等)的防雷保护器必须能够抵御和吸收 (8/20uS 感应雷击)5KA 雷电流,须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保 护。进行 PSDN 等防雷设计,必须在使用前详细了解防雷器件及设备的工作要求。 例如:PSDN 调*獾髌饔写逖购筒淮逖苟啵逖沟髦*獾髌鞴ぷ鞯缪 为 48v 至 54v,铃压为 175v 至 180v,防雷器的保护电压应大于 180v;不带铃压 的调*獾髌鞴ぷ鞯缪刮 48v 至 54v,防雷器的保护电压应不小于 54v。如果两 类防雷器混装,将对前者造成通讯信号短路,对后者造成防雷工作能力丧失。 局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽,同时加强终端设备局域 网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据,无屏蔽保护,布线也往往 不尽规范,除了有可能遭受感应雷击的袭击外,交流线路的干扰也会对网络系统 造成影响。在局域网络的两端安装避雷器,可有效地防止各种过电压对设备造成
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的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施,服务器、网络交换机、集线器等 端口应加设专用防雷器。 出户的局域网线及 BNC 远程局域网也须安装防雷器。 485 数据线接口、422 数据线并口、RS232 数据串口、TTY 传感器数据接口等,均应安 装匹配的防雷器,匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。 无线通讯经常在建筑物上架设天线,属于地面特别突出物,是雷电释放的 危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小,所以一 般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电,但光缆金属护 套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备,必须在进入设备之前,使芯线和护套接地, 以达到避雷的目的。 4.1、 4.1、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 ISD 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,传输速率小于等于 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 V 振铃电压共计 175V,插入保安器,保安器的 启动电压来说,它的工作电压为 48V 加 93 V 振铃电压共计 175V。 4.2、 4.2、局域网 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。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。 4.3、 4.3、综合布线 从防雷角度上考虑,布线一定要明确表示: 1)电源线不要与网络线同槽架设,数据插座与电源插座保持一定距离; 2)广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设; 3)网线与墙壁布置时,有条件应远距离安装; 4)屏蔽槽有厚度要求,并要求两点接地;

5、机房接地与等电位连接
由于雷电泻放存在趋肤效应,建筑外层钢筋泻放的雷电流通常为建筑内部钢
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筋的数倍。一般机房所在区域跨外部、内部两个钢筋区域,因此各钢筋柱间在雷 电泻放时存在较大的电压差,这对精密、贵重设备尤为有害,因此设置均压带均 衡各钢筋柱间的电压。通常在机房内沿墙敷设非闭合等电位铜带一周,材料采用 -30×3mm 紫铜带,用φ8 绝缘子作支撑;在各机房内靠*柱子的角位处,分别安 装一块等电位汇流排,规格为 100×10mm 的紫铜板,长 30 厘米,开凿各机房内 的建筑物柱子,利用铜铁接头与柱筋焊接后,与汇流排连接;将各机房内的所有 信号屏蔽线槽接与等电位汇流排或等电位铜带连接。 另外,将电源 PE 线、机房内的设备外壳、机架等可导电金属物体就*与汇 流排或铜带连接, 连接线采用 6mm2 多股铜芯线。 若机房接地系统的接地电阻大 于 1 欧姆时,还需要在建筑物周围增加接地装置。接地装置可采用具有很高性能 价格比的特耐接地系统。

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五、 球场区雷电预警系统方案
目前国内高尔夫球场防范雷电危害的方式主要有两种,一是使用避雷针,二就是 所谓的“听声辨雷” 。由于高尔夫球场的特殊性,如占地面积大,空旷,加之考虑美 观等因素,在高尔夫球场安装避雷针的难度大,效果差,避雷针没有办法完全避免雷 害。 “听声辨雷”就是通过人工观测,在雷雨即将来临时用广播通知球友躲避,不过 比较“皮”的球友经常置之不理,还有的球友认为听到第一声雷声时还不必着急,以 为雷还很远,等到第三声雷响时再躲都来得及,但是往往遭受意外,这是因为有时候 雷云一来就一大片,听声辨雷的方法,主观性强,失误率高。 雷闪的形成和大气电场的强度有关,下雨未必打雷,打雷未必下雨(晴天霹雳)。 雷闪 发生时最直接的特征就是大气场强的变化, 而大气场强的变化是不能依靠感觉器官去 判断的,如眼看、耳听,所谓“听声辨雷”的方法,失误率很高,倘若已经是电闪雷 鸣,那在户外的球员和球童已经是处在危险当中了! 今天,借助于先进的雷电探测仪器,针对雷击采取事前预防措施,我们可以最大 限度地避免雷击事故的发生。 杜尔梅森(中国)公司提供的雷电预警系统 - 猎雷者,正是为满足上述需求而设 计的系统!

概述: 1、 概述:
虽然由ESE避雷针以及特耐接地系统共同构成了良好的直击雷防护体系,但是正 如前文所述: “需要指出的是,大气变化是大规模的,雷云的发生也是大规模的,而且雷云 需要指出的是, 需要指出的是 大气变化是大规模的,雷云的发生也是大规模的, 的移动受很多可变因素支配,很多条件是随机的, 的移动受很多可变因素支配,很多条件是随机的,因此认为有了避雷装置就万无一 失的想法是错误的,避雷装置只能大大减少被雷击的可能性。 失的想法是错误的,避雷装置只能大大减少被雷击的可能性。” 本方案中所使用的光电避雷针虽然具有保护半径大的工作特点,但仍然是有其 范围的限制。并且对于工作人员而言,因不慎离开避雷针保护范围而在“散击区” 受到雷击伤害的可能性依然存在(根据现有的雷电研究理论,在避雷针保护范围之 外存在一个落雷概率极高的散击区)。为了进一步避免雷击可能造成的损失包括人 身生命财产和设备财产损失,雷电预警系统给出的报警信号可通知各单位和人员撤 离危险区域和提前做好设备防雷保护等预防性工作。 雷电预警系统能够不停地检测它所在位置的场强变化,并将检测值以一组相关 数据修正,以将探测头所在地的具体情况对预测的影响计算在内,然后反映在输出 结果中并与三个场强门限相比较,从而准确侦测雷暴的产生和发展全过程,并在雷 击危险来临前(约30分钟)发出警告信号,以预告雷击发生的可能性。在第一次雷 分钟) ( 30分钟
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击前,雷电预警系统就可以探测到,并且迅速传输信息提示危险。从而对人员、设 备提供良好的保护, 降低雷击造成的损失。 同时由于大气中等电势/场强层的存在以 及雷云本身覆盖范围等因素,实际上雷电预警系统所检测到的是一个较大范围的场 强变化,只需增加很少的一些设备(如通讯或广播设备),就可以为较大范围的地 域提供预警服务(半径约10~15 km)。 10~ km) (半径约10 雷电预警系统的厂商主要分布在美国和欧盟国家,由于技术出现较晚的原因, 目前在我国国内得到应用的产品仅限于杜尔-梅森(中国)有限公司销售的“猎 雷者”系统,用户包括上海 F1 赛车场、中石化公司以及上海、浙江、江苏的多个 高尔夫俱乐部。

2、 杜尔-梅森 “猎雷者”雷电预警系统功能特点概述:
猎雷者是可以预先探测出雷击即将发生的系统,不需要通过已经发生的闪电来 探测雷暴的情况;其工作原理是根据电磁场场强的变化而做出提前警报,电磁场强 表示雷云与地面之间的单位距离电势差。猎雷者测量出的电磁强度表示,一旦电磁 场强强度超过某一个特定值就会发生雷暴现象。 经过研发人员的不懈努力,猎雷者的性能被不断地提高和增强;相对于市场上 的其他同类功能产品,猎雷者的技术优势体现在: 全数字化的信息处理流程 猎雷者的模拟信号AD(模拟-数字)转换过程位于室外探头前端,与其他 同类产品在室内主机进行AD转换的流程相比, 猎雷者的测量精确性和传输 抗干扰能力首屈一指!(需要说明的是,雷达工作时发出的脉冲电波不会 (需要说明的是, 干扰猎雷者的探测) 干扰猎雷者的探测) 大动态的侦测范围 得益于数字传输模式的应用,猎雷者系统的侦测动态范围达到了± 100kV/m,相对于其他同类产品较小的动态范围(≤±40kV/m),猎雷 者系统的数据记录更能真实反映雷云电场的变化范围, 更具科研资料价值。 全天候的工作能力 猎雷者室外探头的外壳上盖采用整体铝压铸成形, 并且采样口为向下设计, 完全杜绝了雨雪侵入。其内部电子装置可在-20 ~ +50℃(室内主机为-10 ~ +50℃)的温度下良好工作,足以满足任何应用场所。 良好的错误自检机制 室外探头由于安装环境位于室外,无法完全避免意外故障的可能性,如果
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室内主机不能及时发现故障,将可能引致严重后果。为保证设备的可靠运 行,猎雷者系统配备了完善的运行状态自检机制,具体包括: ㈠ 外部感应器速度变化异常: 探头风扇转速异常。 ㈡ 连接中断:内部连接故障或探头与接收器相连的数据线断路。 ㈢ 异常温度:探头内部温度过高或过低。 在上述故障出现时,主机以及与之连接的外部报警设备均会立即发出警告 信号,提醒用户及时检修或更换故障设备。 多种报警输出方式 为满足用户的不同需求,猎雷者系统提供了:主机声光报警、继电器输出、 PC程序输出三种方式供用户选择,除输出报警信号外,还允许用户直接执 行保护动作(继电器动作;最大250v 10A)。 简便的安装方式 设备分为四个部分(主机、探头、UPS、通讯线缆),安装非常方便,在 用户有特殊要求的场合,所有设备可以置于一个设备箱内,使用时只需将 探头及连接电缆就位即完成安装,接电即可使用,所有工作可以在10分钟 内完成。 丰富的外延设备 由于系统完全使用标准化的工业接口,因此可以与许多其它厂商的外延设 备对接,从而满足特殊环境的要求。

3、 猎雷者的工作原理
众所周知,在我们生活的自然世界里,电场是无处不在,并且不停变化的。就 象地球的地表存在起伏和等高线,大气中的静电场场强也同样随高度的增加呈现 升高的趋势,并且同样可以用等电势/场强层来加以描述。 与自然地表呈现的缓慢变化不同, 静电场场强的变化是迅速且大范围的。 以* 地距地面约 1.5m 处为例,在一个好天气的*均场强*均场强是 250V/m,而雷暴 产生时场强增大为 14KV/m。独立雷云(对流雷云)或雷云群的产生需要大约 20 分钟。 而当地面场强达到 2KV/m 以上时, 该地点就较易受到其上方的雷云的影响。 (典型的雷暴探测记录见下图)

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猎雷者是一种高性能的雷电探测系统, 它能够不停地检测它所在位置的场强变 化,并将检测值以一组相关数据修正,以将探测头所在地的具体情况对预测的影 响计算在内,然后反映在输出结果中并与三个场强门限相比较,以确定警报等级。 设计者基于多年收集的雷暴记录资料, 综合分析后确定了三个场强门限来界定 危险警报等级: ALARM1 - 1 级警报 级警报(雷暴形成) ,对雷暴的初始活动报警 ALARM2 - 2 级警报 (雷暴*┒哉诮*的雷暴或在本地生成的雷暴报警(一 , 般情况下,此时距雷暴真正发生的时间约 30 分钟。用户可以采取保护行动,如广 播警报讯息或招回野外作业人员) ALARM3 - 3 级警报 级警报(雷暴即将发生,此时距雷暴真正发生的时间约在 10- 15 分钟左右) ,对即将在监测地发生的雷击报警 为了获得足够的预警效果, 第一等级的场强门限应设得相应较低, 第二等级将 提供进一步确定信息,而第三等级将激活自动操作系统。出厂设定值时考虑的是 标准状态。为了减少过多的报警次数,就要将每一级门限的指标相应提高,以减 少报警的频率。当场强降到门限场强水*以下时,警报声将停止。在这种情况中, 建议设置如下: 第一等级门限( 第一等级门限(ALARM1)设为 2KV/m ) 第二等级门限( 第二等级门限(ALARM2)设为 4KV/m ) 第三等级门限( 第三等级门限(ALARM3)设为 7KV/m, ) , 当场强降到门限场强水*以下时,相应门限的警报声将停止。 基于“可以误报,不能漏报”的安全理念,上述建议值是一个可以满足绝大多数使用 环境的安全值。由于安装地点的环境以及海拔的关系,建议值并不一定适合所有的 用户。为避免误报率过高的问题,通常在设备新安装后的一段时间内,我们将使用
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一台数据服务器(PC)来记录观测日记,然后根据日记的记录数据与实际情况进行 对比,对门限值或环境参数作出调整,从而使警报的准确性得到进一步提高。

4、 猎雷者系统构成
猎雷者系统包括以下部分: 1. 2. 3. 4. 5. 室外探头 室外探头 室内主机 (带报警继电器接口及 RS232 接口) 连接电缆 (主机至探测器的专用绞线电缆) UPS 电源 (AC 220V 输入 DC 24V 输出) 随机软件(WINDOWS 环境) 随机软件

如用户需要对检测数据进行记录,则需要另备 PC 及 RS232 接线(串口线) 。 通过 RS232 连接器(如主机至 PC 的距离较远(超过 15m) ,可以加装 RS485 转 换器(传输距离在 1000m)以保证传输) ,雷电猎手可以与普通计算机(推荐使用更 可靠的低端服务器)相连。通过使用一个在 WINDOWS 环境下使用的特殊软件,设 备可以显示: 1、 所有参数 2、 真实场强 3、 历史事件 系统的网络功能 为方便监控中心对各个监测点的信息收集汇总及管理, 猎雷者雷电预警系统软 件具备了完善的网络传输功能。 通过对软件进行网络设置, 主机输出的数据经由数据网络服务程序可以被多台 PC 共享。数据的传输遵循最常用的 TCP/IP 网络协议,通过对各系统站点的 IP 地 址的访问,中央监控程序可以实时监控各地的雷云的生成和变化状况,从而达到 辅助决策的作用。

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设备外观简图如下:

5、 猎雷者的安装和维护
总则及注意事项 5.1 总则及注意事项 室外探测器应该被安装于无遮挡以及旁边无其他物体的室外; 室外探测器应该被安装于无遮挡以及旁边无其他物体的室外; 注意 5.1.1 不得安装在发动机排气出口处,以及电线杆旁和高压线。 5.1.2 在非正常情况下、在突起与地面、在靠*天线杆或其他设备时,场强及 其测试数据有可能会被严重干扰,但探测系统会将其包含在探测范围中(一般 条件许可的情况下,制造商并不推荐这么做) : 修正公式为: E 修正=E 测量值×波形系数 , 5.1.3 室外探测器至主机布线距离不超过 20m(特殊情况下可延长至 40m) 过长的传输距离将影响数据的正确性 (这是由猎雷者系统的数字传输模式所决 定的) 。同时主机至 PC 的连线也不应超过 15m。

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对于任何维护操作,主设备及探测器必须被分开,使线缆和设备背板分离。 维修操作必须使用标准替换件,损坏的部件需返回工厂,原始包装也要保留, 以便于退回工厂。 系统将会永远处于自检状态,一旦发现内部错误(见前述内容),错误指示 灯就会亮起,并且相应的继电器开关将闭合。另外,在系统工作到规定的时间 时,显示屏上将出现每两年就需要检修一次室外探头的提示。 5.2 安装工作和地点选择 5.2.1 猎雷者系统室外探头 室外探头应安装在露天环境。探头将固定于 Φ50,顶部距地 室外探头 1.5m 的镀锌钢管 (或不锈钢管) 并应将钢管良好接地 上, (接地电阻<10Ω) 。 安装地点的选择应由经生产厂商认证的工程师最后验证,该地点应尽力避 免临*构筑物的影响,使探头处于最佳工作状态。 5.2.2 猎雷者的室内主机可以布置在用户选定的机房内,用户至少应提供一个带 有接地端的单相三端电源插座,主机到探头的数据线则应穿镀锌钢管安装 (注意该钢管亦需良好接地) 。 5.2.3 在最初的使用期(3-6 个月)内,用户最好能保持至少一台性能可靠的计 算机作为数据保存服务器,其记录的日记将作为将来调整门限值及参数的 依据。计算机的安装地点可根据用户要求另行选择安装地点和连接方案。 5.2.4 所有的设备安装工作应由设备供应商认证的工程师全权负责。

六、结束语
我们认为,由第四代光电提前放电避雷针、三级防浪涌保护器(内部) 、特耐接地 我们认为,由第四代光电提前放电避雷针、三级防浪涌保护器(内部) 特耐接地 、 系统以及猎雷者雷电预警系统所共同构建的雷电防护体系, 系统以及猎雷者雷电预警系统所共同构建的雷电防护体系, 是目前国内最为先进的整 体解决方案,将对高尔夫球场的建筑物其设备以及工作人员提供完善的保护;并且, 体解决方案,将对高尔夫球场的建筑物其设备以及工作人员提供完善的保护;并且, 我们坚信上述体系将在保证系统安全工作方面,发挥极其重要作用! 我们坚信上述体系将在保证系统安全工作方面,发挥极其重要作用!

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七、附录设计依据规范规程
1、《建筑物防类设计规范》 GB 50057-94(2000版) 2、《法国建筑物防雷标准》NFC17-102:1995-2 3、《电子计算机机房设计规范》 GB 50174-93 4、《电子设备雷击保护导则》(GB 7450-87) 5、《建筑物、构筑物防雷设施安装》(D562) 6、《防雷与接地安装》(D501-1~4) 7、 《雷电电磁脉冲的防护》 IEC 61312

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