防雷工程設計方案優化

朱文博　舒宏武

摘 要：以宜都市氣象局防雷工程整改項目為依托，提供了一個完整的工程設計方案參考案例，探討了項目所在地的氣候特征以及防雷設計思路、依據和工程實踐方案。另外，結合分析內容給出了工程施工需要規避的時段，可將潛在雷擊危險顯著降低。

關鍵詞：防雷工程；氣候特征；雷電活動；防雷安全

中圖分類號：TU895 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.078

目前，國內學者已經在防雷工程設計研究方面取得了較好的成果，防雷以設計方案工程實踐為重點，對工程項目所在地的氣候，尤其是雷暴、地閃特征等分析較少見。本文根據宜都市氣象局開展的防雷工程整改項目，選取宜都市1960—2010年雷暴觀測資料和2009-02—2011-11收集的地閃資料對工程項目區域內雷電環境進行分析，探討工程施工應避開的時間，為工程施工設計完整方案提供參考。

1 工程項目氣候及概況

宜都市地處長江中游，屬江漢平原向鄂西山地過渡地帶，為亞熱帶季風氣候，溫和濕潤，降水充足，光照條件好。宜都市年平均雷暴日38.9 d，最多達63 d，屬多雷區，雷暴集中在3—9月，最早出現在01-01，最遲12-31結束。宜都市2009-02—2011-11年雷電活動呈現單峰特性，6—8月為閃電高發期，閃電次數占總次數90%以上，1，10，12月份基本不出現地閃現象，一日中14：00—21：00為閃電高發段，約占總次數的79.9%以上。

宜都市氣象局觀測站為國家氣象觀測站二級站，海拔74.1 m。觀測場東、西、南側為私人二層或三層樓房，北側為宜都市氣象局辦公樓和宿舍樓。現址使用49年，存在較多防雷安全隱患，如果遭受雷擊或雷電波侵入，易造成巨大的、直接或間接經濟損失，因此防雷安全尤為重要。本設計方案旨在更好地配合宜都市氣象局防雷減災工作，減少或避免發生雷擊災害事故，向宜都市氣象局提供防雷工程設計方案和施工指導。

綜合以上分析，按照宜都市雷暴日數的季、日變化特征對施工進度進行科學、合理安排，提前把遭受雷擊概率降低，在6—8月份避開各類靈敏設備的安裝和調試工作，尤其要規避8月每日14：00—21：00雷雨頻發時段，嚴禁開展室外高空和平坦孤立地區的施工作業，作業人員要遠離外部鋼結構等金屬物，在重要施工場所設立醒目防雷電警示牌。

2 防雷工程方案設計

2.1 防雷工程設計思路

確認雷電災害入侵建筑物途徑，依據系統雷電防護科學理論和防雷設計安裝經驗，按照《建筑物防雷設計規范》（GB 50057—2010）、《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB 50343—2004）、《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》（GB 50601—2010）等相關規定結合現場勘測資料，針對宜都市氣象局作直擊雷、雷電感應防護設計，加強等電位連接和接地保護。

2.2 防雷工程設計方案

2.2.1 直擊雷防護設計

宜都市氣象局辦公業務樓高10.5 m，為三層，住宅樓1高17.5 m，為五層，為Ⅲ類防雷級別，處于避雷針保護范圍，滾球半徑hr=60 m。氣象觀測場內安裝有1處高25 m的獨立避雷針，計算后可知觀測場處于避雷針保護范圍內，但不能有效保護辦公樓和住宅樓1，而且現場勘測后存在著4處直擊雷防護安全隱患，應按照以下方案進行解決：①辦公樓房頂一部分避雷帶出現銹蝕，應采用砂紙打磨，除銹后在表面涂兩道銀粉漆進行防腐。②辦公樓屋脊北部及金屬爬梯安裝的避雷帶為圓鋼φ18 mm，不符合標準。建議沿女兒墻設置φ18 mm規格的鍍鋅圓鋼避雷帶，調直后安裝并搭接鄰近避雷帶，然后將就近的結構主筋作為引下線綁扎或焊接，形成可靠的完整閉合回路。③辦公樓房頂設置的衛星接收天線未進行等電位連接。可采用φ18 mm規格的圓鋼就近把衛星接收天線底座搭接避雷帶圓鋼，確保搭接長度不少于110 mm。④住宅樓1房頂的避雷帶安裝不規范，其中東側還未安裝。應在房頂東部分也安裝避雷帶，然后搭接西側避雷帶，形成一個完整的閉合回路。避雷帶再以就近的結構主筋作為引下線，與其綁扎、螺紋連接或牢固焊接。

2.2.2 雷電感應防護設計

電子信息系統應作接地保護和等電位連接。宜都市氣象局機房地面鋪設金屬活動地板，室內放置有1個UPS電池箱，1臺主機和1臺機柜，承擔著重要的國家氣象觀測數據通信傳輸任務，因此必須做好信息系統的防雷電感應設計。經檢查，機房內金屬活動地板下方的線路比較亂，應將線路理順后逐一穿PVC管后敷設。采用M型、截面積不小于50 mm2銅帶，在防靜電活動地板下形成等電位銅帶連接網絡，采用穿管的、截面積不小于35 mm2的絕緣銅芯導線將室內UPS電池箱、主機和機柜金屬外殼與等電位連接網絡的接地端子以最短的距離進行焊（熔、壓）接。利用螺栓將連接導體與等電位接地端子板之間連接起來，連接點要作搪錫處理。還要在機柜交換機前端安裝上1臺網絡信號避雷器。

氣象局辦公樓為老房子，配電方式陳舊，因此要在辦公樓的一樓處合理位置安裝1個總配電箱，配電箱前要設置I級SPD，這樣就可以泄放直雷擊產生的雷電流。第二級SPD裝在總配電箱里分出去的各個分箱中。各級SPD都要安裝在被保護設備電源線路前端，SPD連接導線要求長度不超過0.5 m且平直，各個接線端要與配電箱內對應的線路同名端相線分別相連接。配電箱接地端子板要連接所在防雷區的等電位接地端子板。各級SPD要選取正確的位置和布線，并牢固安裝，其中，關于SPD連接相線銅導線最小截面積、接地端連接銅導線最小截面積的要求，第I級SPD分別為16 mm2、25 mm2，第Ⅱ級SPD分別為10 mm2、16 mm2。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕