海事系统助航设施防雷技术规范

海事系统助航设施防雷技术规范中华人民共和国海事局2005年9月目录前言……………………………………………………1适用范围…2引用标准3防雷区的划分……………………………………………………………4雷电防护设计原则………………………………………………………5助航设施直击雷的防护要求……………………………………………5.1助航设施的防雷分级…………………………………………………5.2接闪器及引下线………………………………………………………5.3接地系统………………………………………………………………6助航设施电磁脉冲的防护要求…………………………………………6.1等电位连接与接地……………………………………………………6.2屏蔽和合理布线………………………………………………………6.3低压配电系统的电涌防护……………………………………………6.4传输信号、数据及控制等导体线路上的防护………………………6.5RBN-DGPS台站、VTS中心一些重要设备的防护……………………7防雷工程管理和验收……………………………………………………8运行维护…………………………………………………………………附录A全国主要港口城市雷暴日数……………………………………附录B综合布线系统与其他干扰源的间距……………………………附录C电涌保护器（SPD）的选择和安装……………………………C.1SPD选择的一般要求…………………………………………………C.2电源用SPD……………………………………………………………C.3馈线用同轴型电涌保护器……………………………………………C.4信号线的电涌防护……………………………………………………C.5计算机、控制终端、监控系统的网络数据线电涌保护器…………C.6SPD在220/380V三相配电系统中的安装…………………………C.7针对VTS系统中心存有不同配电方式的情况,按如下方法选择和安装SPD…………………………………………………………………附录D设备连接到机柜接地示意图……………………………………附录E参考文件…………………………………………………………E.1雷电活动区………………………………………………………………E.2名词解释…………………………………………………………………E.3引用数据、图表说明……………………………………………………附录F滚球法确定接闪器的保护范围……………………………………前言助航设施作为交通运输的重要基础设施之一，对船舶航行安全、海事作业定位、提高航行效率具有重要的作用。助航设施多处于沿海、孤岛等地势开阔的雷电多发区，受雷电侵袭危害较大。特别是随着航测技术的快速发展，现代微电子技术的广泛应用，雷电对助航系统的危害越来越突出。RBN-DGPS系统、VTS系统和灯塔屡次遭受雷电侵袭，并造成不同程度的损失。目前各类助航设施的防雷系统不尽完善，因此助航设施的雷电防护急需系统化、规范化。本规范旨在规定海事系统RBN-DGPS台站、VTS中心、灯塔、大型水上航标以及AIS基站等助航设施做防雷工程和防雷系统维护时须符合的要求。当本规范与国家相关标准矛盾时，应以国家标准为准。本规范共分8章6个附录，其中，附录B、附录C为规范性附录；附录A、附录D、附录E和附录F为资料性附录。本规范由交通部中国海事局提出并归口。海事系统助航设施防雷技术规范1适用范围本规范提出了海事系统RBN-DGPS台站、VTS中心、灯塔及AIS基站等助航设施的防雷措施和技术及管理要求，以最大限度地减少雷电对助航设施的危害，保障设施内人员安全。本规范适用于沿海RBN-DGPS台站、VTS中心及雷达站、灯塔和AIS基站等助航设施的防雷工程设计、实施、系统内部验收、管理和运行维护。海事系统未来发展的助航设施、设施的改造和升级、新设备的安装及其它有敏感电子设备的设施要根据本规范进行防雷设计、施工和管理。2引用标准GB50057《建筑物防雷设计规范》，2000年版GB50174《电子计算机机房设计规范》GB50054《低压配电设计规范》GB18802.1《低压配电系统的电涌保护器》，2002年版GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，2004年版YD2011-93《微波站防雷与接地设计规范》YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》IEC61024-1:1990《建筑物防雷》IEC61312-1:1995《雷电电磁脉冲的防护》FAA-STD-019d1《美国联邦航空管理标准-019d1，2002年版》NFPA780《美国国家火灾保护协会：雷电防护系统的安装标准，2000年版》3防雷区的划分3.1防雷区分为LPZ0A区：避雷保护范围以外的裸露区域。本区内各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流，电磁场没有衰减。是助航设施外部直击雷非防护区。LPZ0B区：本区内各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但裸露在建筑物外没有任何屏蔽，电磁场强度没有衰减，是助航设施外部直击雷防护区。LPZ1区：本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小。且由于建筑物的屏蔽措施，本区内的电磁场强度已得到初步衰减，是内部防雷区。后续防雷区（LPZ2等）：当需要进一步减小雷电流和电磁场时，应引入后续防雷区，一般指建筑物内专设的屏蔽室或设备屏蔽外壳。将需要保护的空间划分成不同防雷区的一般原则见图3—1。注虚线：表示按滚球法计算接闪器的保护范围●●：表示在不同雷电防护区界面上的等电位接地端子板：表示起屏蔽作用的设施外墙、房间或金属机柜等其他屏蔽体图3-1在不同防雷区的界面上应将通过界面的所有金属物做等电位连接。4雷电防护设计原则：4.1助航设施的防雷设计，应认真调查其所处地理、地质、气象、环境等条件和雷电活动规律，充分考虑各助航设施的特点，从实际出发，进行统筹考虑。新建助航设施在选址时应尽量避免选在有经常性雷击历史和接地困难的地方。采用这种“躲避”的方法有意识地避开雷区以减少受害的可能性及严重程度。通过沿线勘查并进行必要的数据测量，选择好路由，许多事例足以证明这是极为重要的。然而，亦有众多的情况下，完全避开雷区，无论从可能性方面还是经济上等方面考虑都是十分困难的。这时应采取必要的防护对策。4.2助标设施的防雷设计应本着“综合治理、层层设防、立体防御、系统保护”的总体原则。采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、共用接地系统、合理布线等措施进行综合防护。加装防雷装置，旁路或限制进入系统内的雷电电涌，从而减轻系统受破坏的程度或在系统能承受的水平之下。4.3RBN-DGPS台站、VTS中心和AIS基站等助航设施的防雷设计应包括对直击雷和雷电感应的防护，二者作为一个整体统一考虑。从改善系统的结构入手，通过对危险的估计，规定线路，提高设备的介质绝缘强度、耐冲击能力等，提高其自身的耐雷水平。如加强各部分绝缘、选用耐冲击能力强的电路元件和保护器件等。4.4防雷装置的选用应根据被保护设备的暴露程度、重要性、价值，结合当地有记载的最大雷暴强度合理选择，选用质量可靠的防雷装置以达到安全的目的。5助航设施直击雷的防护要求对直击雷的防护：助航设施的直击雷防护是应用外部防雷装置吸引雷电流并将雷电流泄放入地，外部防雷装置应有接闪器(避雷针、网、带或其组合装置)、引下线和接地装置。5.1助航设施的防雷分级5.1.1含有信息系统和敏感电子设备的助航设施，RBN-DGPS台站、VTS中心、AIS基站及改造后有信息系统的灯塔等属于第一类防雷助航设施。5.1.2此外高耸孤立的助航设施,灯塔、灯桩属于第二类防雷助航设施。5.2接闪器及引下线5.2.1接闪器：根据滚球半径法确定接闪器的保护范围，接闪器的设计应使被保护设施中所有设备在接闪器保护范围之内，应特别关注各系统的外部天线（RBN-DGPS播发天线、VTS和AIS安装在高塔中间伸臂台上的天线等），使其处于LPZ0B区内。5.2.2引下线：有主钢筋结构的建筑物，其避雷引下线宜利用建筑物外墙结构柱的主钢筋。避雷针和避雷带及天面上的金属设施应可靠电气连接，并和结构主钢筋可靠焊接。5.2.3没有主钢筋结构的建筑物，其避雷引下线宜不少于两根，由顶端连续下引与建筑物的地网相连。引下线应等距离或对称布置，不应急剧弯曲、拼接或缠绕。表5-1引下线使用的材料、截面和焊接表建筑物引下线的材料、截面和焊接建筑物结构引下线的材料直径和截面焊接有主钢筋结构扁铜（优先采用）截面≥33平方毫米厚度≥2.5毫米对接焊，焊盘的面积应大于截面；或搭接焊，焊缝长度应大于150毫米；必须热焊接。圆钢直径≥8毫米对接焊，焊盘的面积应大于钢筋的截面积；或搭接焊，焊缝长度应大于150毫米。扁钢截面≥48平方毫米厚度≥4毫米扁钢与扁钢用双面搭接焊，焊缝长度应大于150毫米。铁塔或无主钢筋结构扁铜（优先采用）截面≥33平方毫米厚度≥2.5毫米同上圆钢直径≥12毫米同上扁钢截面≥100平方毫米厚度≥4毫米同上5.2.4焊点的防腐处理所有的焊点均应进行防腐处理。主要采用沥青或油漆防腐，也可采用其它更有效方法。①大楼钢筋(包括基础地网)埋在混凝土内，其焊点可不采取另外的防腐处理。②基础地网外的其它各种接地体(包括环形接地体和垂直接地体)的所有焊点，均应进行防腐处理。③暴露在空气中的其他所有焊点均应进行防腐处理。5.3接地系统助航设施应有一个规范的接地系统，为雷电的泄放、电气及电子设备的接地、电源故障电流及电涌防护提供一个低阻抗的接地路径。具体做法由下图示意：图5-1站内各种设备接地系统示意图5.3.1助航设施应采用共用接地系统。宜利用建筑物的基础钢筋网作为共用接地系统的接地装置。如建筑物没有基础钢筋地网或该地网未能满足要求，应在建筑物四周离地面0.5米和1米之间埋设人工垂直接地体和水平环行接地体。防直击雷接地宜和内部防雷接地、电器设备、信息系统等接地共用同一接地装置。图5-2共用接地系统5.3.2对有多个设施共存的航标站应将其接地装置互相连接，RBN-DGPS、VTS、AIS基站应将天线铁塔地网、机房地网和主配电室地网相连共用。各设施地网之间，应在地下每隔3-5米相互焊接连通一次,至少有两处相互连通。如图5-3所示。图5-3台站地网示意图5.3.3共用接地系统的接地电阻值不应大于4Ω，优先选用铜材作为连接导体。圆铜的截面积为120平方毫米；铜带的宽至少为20毫米。当助航设施所在地土壤电阻率大于1000Ω·m时，应在建筑物外埋设环行人工辅助接地网，该环行水平接地体宜在散水坡以外，并在不同方向用四根以上4mm*40mm的镀锌扁钢或ø12镀锌圆钢与建筑物基础钢筋网焊接，此时共用接地系统的接地电阻值可适当放宽到10Ω。5.4典型助航设备的防护示意图图5-4海事基站电子设备布局和电涌保护器安装的位置6助航设施电磁脉冲的防护要求为减少电磁干扰的感应效应对助航设施的影响，应采用屏蔽、等电位连接、合理布线等方法，综合抑制和削弱雷电感应对助航设施内电器设备的电磁干扰和地电位反击。6.1等电位连接与接地根据雷击在助航设施不同区域的电磁强度划分防雷区，在不同的防雷区界面上用等电位连接导体或通过电涌保护器将分开的设备、诸导电物体进行连接，以减少雷电流在它们之间产生的电位差。等电位连接系统是由电子设备、机架、机箱、机柜、线槽、走线架及其电子导电部件、钢筋结构以及连接导体等组成。所有的非载流金属物体均应连接到等电位连接系统上并与地网有效连接。如图6-1为三种形式的等电位连接系统。(a)星状隔离接地(b)网状隔离接地(c)最有效的多点接地图6-1等电位连接为抑制传导来的线路过电压、过电流，不能用导体直接进行等电位连接的电源线、天馈线、信号线等可能引入雷击电磁脉冲的地方应安装适当的电涌保护器。6.1.1宜利用助航设施钢筋混凝土结构建筑物内所有金属构件或金属材料构筑物的金属部件多重连接建立一个三维的等电位连接网络。6.1.2进出助航设施建筑物的所有金属管线应在LPZ0B和LPZ1防雷区交界处，即进入建筑物处做总等电位连接，并可靠接地。这些金属管线包括进出助航设施建筑物的电力电缆（