實例淺析建筑物的防雷工程設(shè)計

葉 浩

廬山氣象局，江西九江 332900

1 設(shè)計原則與指導(dǎo)思想

安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。防雷工程是一個系統(tǒng)工程，必須綜合考慮，將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施（接閃功能、分流影響、均衡電位、屏敝作用、合理布線、加裝過電壓保護器等多項重要因素）作為整體來統(tǒng)一考慮防雷措施。遵循“整體防御、綜合治理、多重保護、層層設(shè)防”的方針，依據(jù)以上防雷規(guī)范，力求最大限度地避免由于雷擊造成重要設(shè)備損害。

依據(jù)為《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》、《雷電電磁脈沖的防護》、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》、《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》、《計算機信息系統(tǒng)防雷保護器》、《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》、《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》、《浙江省防雷裝置檢測實施細(xì)則》。

2 銀行所在建筑物勘查情況

建筑物所處雷電環(huán)境為：該建筑物主體為17層高的營業(yè)辦公樓，建筑面積2400m2。建筑物所在地區(qū)，年平均雷暴日為40天。

建筑物需要防雷系統(tǒng)有給排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)（通信網(wǎng)絡(luò)及程控交換機系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)、安保技防系統(tǒng)、共用天線電視接收系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)布線、消防系統(tǒng)）等。

3 建筑物防雷級別的劃分

依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB 50057-2010）附錄建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)按下式計算：

N=K·Ng·Ae

式中，N為建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)（次/a）。K為校正次數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值：位于曠野孤立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5，文中K取1。Ae為與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）。該建筑物高H小于100m，D≈87.2（m）。Ng為建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度，單位：次/（km2·a），Ng=0.024Td1.3。Td為年平均雷暴日，根據(jù)當(dāng)?shù)貫?0（d/a），則Ng=0.024×401.3≈2.9（d/a），該建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)N=KNgAe≈ 0.127次 /a。

依據(jù)以上計算，參照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB 50057-2010第2.0.3條第八款的要求，其屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。”應(yīng)劃為第二類防雷建筑物。

4 雷電防護綜合設(shè)計

4.1 外部防雷設(shè)計

1）避雷帶及引下線的設(shè)置。避雷帶用φ12mm的鍍鋅圓鋼，每隔1m用支架進行支撐；

2）可變頻的VRV空調(diào)系統(tǒng)的室外機組的雷電防護；

3）共用電視接收天線的雷電防護；

4）向航空障礙燈及照明用燈的防雷；

5）主樓防側(cè)擊雷措施。

4.2 接地及等電位設(shè)計

1）接地設(shè)計。利用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋網(wǎng)絡(luò)作為接地體，共用接地；

2）等電位設(shè)計。因設(shè)計采用共用接地形式，故利用基礎(chǔ)地梁內(nèi)的鋼筋作為等電位連接線，各個總等電位接地端子板（MEB）的端子箱與其相連。

4.3 內(nèi)部防雷設(shè)計

1）供電系統(tǒng)的防雷。從建筑物配電系統(tǒng)的實際出發(fā)，設(shè)計了多級SPD：第一級采用10/350μs波形測試，安裝在LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)的交界處，Iimp值≥20KA，第二級采用8/20μs波形測試，In值≥40KA，第三級采用8/20μs波形測試，In值≥20KA，第四級采用8/20μs波形測試，In值≥10KA，直流電源采用8/20μs波形測試，In值≥10KA；

2）弱電系統(tǒng)防雷。10層的計算機房、通訊設(shè)備機房等電位連接設(shè)計。因為該計算機房為一延伸較大的信息系統(tǒng)，故設(shè)計采用M型的等電位連接網(wǎng)絡(luò)。

4.4 信息系統(tǒng)的防護

1）撥號專線在進入建筑物時應(yīng)穿鋼管，并就近與防雷的接地裝置連接，并加裝信號線SPD；

2）在撥號專線插座后安裝APC PENT1型信號避雷器，并將機柜，機架等大金屬構(gòu)件與機房的局部等電位連接端子相連；

3）DDN專線在進入建筑物時應(yīng)穿鋼管，并應(yīng)就近與局部等電位連接端子板連接，并加裝SPD；

4）在DDN專線插座后安裝APC PENT1型信號避雷器；

5）天饋線在進入建筑物時應(yīng)穿鋼管，并就近與機房內(nèi)的局部等電位連接端子相連，在設(shè)備的前端應(yīng)安裝APC PENT1型信號避雷器。

4.5 機房等電位連接

機房采用M型等電位連接系統(tǒng)。機房及各個房間沿四壁做環(huán)型閉合等電位連接帶，等電位連接帶采用3×30mm扁銅帶，機房等電位連接帶有兩點用50mm2塑銅線與大樓總接地體和獨立機房保護地接地體連接。在總配電柜中機房保護地用35平方毫米銅線與等電位連接帶直接連接，機房邏輯地與機房保護地之間通過地網(wǎng)均衡器做等電位連接。機房等電位連接帶有四點與大樓主筋做等電位連接。機房內(nèi)所有金屬構(gòu)件、機柜等用6mm2銅線與等電位連接帶連接。天棚中和地板下的各種管線均與等電位連接帶直接連接。墻面的雙面鋁裝飾板每隔5m與等電位連接帶連接。

4.6 屏蔽措施

1）建筑物的初級屏蔽，即法拉第籠式的金屬屏蔽結(jié)構(gòu)，有必要時應(yīng)對機房增加屏蔽措施，如加裝高密度銅網(wǎng)和高密度鋼網(wǎng)，并做好門、窗的屏蔽措施；

2）傳輸線路的屏蔽措施，即各種傳輸線，包括外部傳輸線路和內(nèi)部傳輸線路，均應(yīng)穿金屬管進行布線；

3）設(shè)備的屏蔽，即設(shè)備本身應(yīng)具備一定的屏蔽措施，設(shè)備的金屬外殼應(yīng)可靠接地。

4.7 各種弱電線路的防護思路

需要防護的弱電線路包含：計算機網(wǎng)絡(luò)線、電話線路、視頻監(jiān)控線路、火災(zāi)報警線路、建筑物設(shè)備管理自動化線路等。所使用的傳輸介質(zhì)通常為雙絞線、同軸電纜和光纖。這些弱電線路的防護思路是一樣的。

1）要分清過電壓源。一般有兩種情況，一是過電壓沿金屬線從室外傳到室內(nèi)，二是室內(nèi)的金屬線路在LEMP的作用下感應(yīng)出了過電壓；2）對不同的傳輸介質(zhì)所采取的防護措施不同，對光纖，只需做好金屬部分的接地即可；3）對金屬傳輸介質(zhì)，防護方法有兩種，如果過電壓從室外傳來進來，防護方法就是在過電壓傳輸線路的節(jié)點安裝SPD。