黃南州新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房防雷工程設(shè)計(jì)的探討

祁海霞 王海濤

摘要：雷電是發(fā)生于大氣中的瞬時(shí)高電壓、大電流、強(qiáng)電磁輻射和長距離放電現(xiàn)象。伴隨著雷電產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖和靜電感應(yīng)對電子設(shè)備將產(chǎn)生很大的破壞性。新一代天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)用房內(nèi)裝設(shè)雷達(dá)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)（含雷達(dá)機(jī)柜）、配電間、雷達(dá)重要設(shè)備庫房、電梯樓梯、風(fēng)井電井、氣象防災(zāi)指揮中心（含遠(yuǎn)程氣象應(yīng)急監(jiān)測平臺(tái)），信息機(jī)房等電子設(shè)備，一旦被雷電擊中，損失比較嚴(yán)重，因此，做好雷達(dá)站的雷電防護(hù)工作十分重要。

關(guān)鍵詞：雷達(dá);防雷;工程設(shè)計(jì)

引言：

雷電是自然界的十大災(zāi)害之一，其危害是相當(dāng)?shù)木薮蟆Ｔ馐芾纂姷挠绊懯嵌喾矫娴模扔兄苯永讚簦钟袕碾娫淳€路、信號(hào)線路等侵入的雷電電磁脈沖，還有在建筑物鄰近落雷形成的電磁場感應(yīng)，以及接閃器接閃后由接地裝置引起的地電位反擊。由于新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房設(shè)備比較貴重，微電子設(shè)施較多，具有靈敏度高、耐壓低的特點(diǎn)，加之所在周圍空曠通過交流電力線、天線系統(tǒng)及其它各種進(jìn)出站的纜線引入雷電的途徑多，遭受雷擊損毀的可能性極高。因此，本文對新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房的防雷工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論，防患于未然。

1、概況

黃南州同仁縣具典型高原大陸性氣候特征，冬季寒冷，夏季涼爽，年平均氣溫5.2℃，歷年極端最高氣溫為32℃，極端最低氣溫-19.8℃，年平均降水量425.7毫米，無霜期約61～150天，年平均日照2413.1～2634.9小時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度0.94米。30年最大雷暴日數(shù)61 天，地閃監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測的6年平均閃電日數(shù)為35.0天，屬高雷暴區(qū)。

2、防雷等級(jí)

2.1建筑物防雷類別劃分

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）“附錄一”中的規(guī)定，黃年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按下式來確定：

式中：N—建筑物年平均預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a）;

K—校正系數(shù)，取1（一般情況）;

—建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度（次/km2·a）;

Td為年平均雷暴日數(shù)，同仁縣30年人工觀測年平均雷暴日數(shù)為40.5d/a，地閃監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測的6年年平均閃電日數(shù)為35.0d，考慮到閃電監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測年限較短，且青海省閃電監(jiān)測網(wǎng)未能全部覆蓋同仁縣，因此計(jì)算中年平均雷暴日數(shù)選取人工觀測30年的40.5。

0.1 （次/km2·a）

Ae—與建筑物截收相同的雷擊次數(shù)的等效面積（km2），

由于黃南州新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房的相對高度小于100米，因此按下式計(jì)算：

10-6

其中：L、W、H分別為建筑物的長48.8m，寬 15.8 m，高 27.45 米、

黃南新一代天氣雷達(dá)站防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為：

（次/a）

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）第三部分第4款第3條規(guī)定該建筑物劃分為第三類防雷建筑物。

2.2建筑物電子信息系統(tǒng)雷電防雷等級(jí)劃分。

按防雷裝置的攔截效率確定雷電防護(hù)等級(jí)。電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)應(yīng)按防雷裝置攔截效率E 確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）當(dāng)E 大于0. 98 時(shí)，定為A 級(jí);

（2）當(dāng)E 大于0.90小于或等于0. 98 時(shí)，定為B 級(jí);

（3）當(dāng)E 大于0.80 小于或等于0. 90 時(shí)，定為C 級(jí);

（4）當(dāng)E 小于或等于0.80 時(shí)，定為D 級(jí)。

該建筑物電子信息系統(tǒng)防雷裝置攔截效率 ?E = l-N/N c=0.8599

經(jīng)計(jì)算與分析，該建筑物信息系統(tǒng)的雷擊電磁脈沖防護(hù)分級(jí)為C級(jí)，宜在低壓系統(tǒng)中采用二級(jí)SPD防護(hù)。

3、防雷與接地

3.1.防雷

1）根據(jù)GB50057-2010防雷等級(jí)劃分規(guī)定，本工程屬三類建筑物。

2）避雷帶采用Ф12的鍍鋅圓鋼，利用混凝土柱和剪刀墻拐角處暗柱主筋作引下線。屋面上的所有金屬構(gòu)件，均應(yīng)與屋面上的防雷裝置做良好可靠的電氣連接并引至引下線。要求建筑物基礎(chǔ)內(nèi)主筋，地梁主筋應(yīng)可靠焊接連通基礎(chǔ)接地網(wǎng)。

3.1.接地與安全

1）本工程防雷接地、電氣設(shè)備保護(hù)接地、消防控制室、通信機(jī)房、計(jì)算機(jī)房、防靜電接地等共用統(tǒng)一的接地裝置，接地電阻不大于1.0?。

2）接地極：接地極為建筑物基礎(chǔ)鋼筋和地梁上下兩層鋼筋中的主筋通長焊接成電氣通路作接地體形成基礎(chǔ)接地網(wǎng)，并連接室外人工接地裝置組成;

3）垂直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的底端及頂端應(yīng)與防雷裝置連接;

4）室內(nèi)墻上水平接地體距地0.2m明敷，過門處埋地暗敷;

5）凡正常不帶電，而當(dāng)絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的一切電氣設(shè)備金屬外殼均應(yīng)可靠接地;

6）本工程設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)端子，總等電位聯(lián)結(jié)采用等電位卡子連接。工作接地共用建筑物基礎(chǔ)底板上下兩層鋼筋每三米焊成網(wǎng)格，并用40×4鍍鋅扁鋼引至室外接地極，接地極為聯(lián)合接地極，要求接地電阻R≤1歐。

7）弱電系統(tǒng)進(jìn)線箱內(nèi)設(shè)置電涌保護(hù)器（SPD）。

4、供電系統(tǒng)

本工程電源由單位原有配電室低壓側(cè)接引，三相四線220/380V;采用放射式與樹干式相結(jié)合的配電方式，最配電負(fù)荷采用放射式配電。本工程低壓配電系統(tǒng)采用TN-C-S系統(tǒng)。

4.3弱電系統(tǒng)

本工程弱電設(shè)施由電話系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和區(qū)域火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)組成。

4.4 ?等電位連接的設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章 防雷擊電磁脈沖：第三節(jié) 屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條規(guī)定，所有進(jìn)入建筑物的外來導(dǎo)電物均應(yīng)在LPZ0A區(qū)或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)的界面處做等電位連接;信息系統(tǒng)的的各種箱體、殼體、機(jī)架等金屬組件應(yīng)建立一等電位連接網(wǎng)絡(luò)，并與建筑物的共用接地系統(tǒng)連接。內(nèi)部金屬裝置與等電位連接帶之間的連接導(dǎo)體采用銅材時(shí)，最小截面積為6mm2，采用鋁材時(shí)，最小截面積為10mm2，采用鐵時(shí)，最小截面積為16mm2;銅或鍍鋅鋼等電位帶的截面積不應(yīng)小50mm2。

4.5接地方式與接地裝置

利用建筑物基礎(chǔ)作接地極，將基礎(chǔ)內(nèi)主筋沿建筑物外圈焊接成環(huán)形，并將主軸線上的基礎(chǔ)梁主筋相互焊接構(gòu)成閉合通路的基礎(chǔ)接地體。電氣豎井內(nèi)，從底部至頂端，明敷一根鍍鋅扁鋼做為接地干線。雷達(dá)業(yè)務(wù)用房建成后，必須使接地電阻值符合規(guī)范要求，根據(jù) 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）和《新一代天氣雷達(dá)站防雷技術(shù)規(guī)范》（QX2-2000）要求，采用以自然接地網(wǎng)為主，人工輔助地網(wǎng)為輔的聯(lián)合地網(wǎng)方式，接地電阻值降至1Ω以下。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）

[2]《新一代天氣雷達(dá)站防雷技術(shù)規(guī)范》（QX/T 2-2016）

[3]《運(yùn)行中電涌保護(hù)器檢測技術(shù)規(guī)范》（QX/T 86-2007）

[4]《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》（DL/T 475-2006）

[5]《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343-2012）

[6]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（QX/T 331-2016）

[7]《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-93）

作者簡介：祁海霞（1977-），女，漢族，青海湟中人，本科學(xué)歷，副高級(jí)工程師，從事防雷工作。