江信学院综合楼设计方案

1江西信息应用江 信 学 院 综 合 楼防雷设计方案勘测地点：江西南昌气象学院勘测对象：学院综合楼天气状况: 阴雨 微风设计单位: 10 防雷 3班 设计人员: 勘测时间: 2011 年 11月 4日 2目录一、概述 3二、设计依据 4三、总体设计说明 4（一） 、直击雷的防护 .5（二） 、感应雷的防护 .6（三） 、屏蔽和等电位连接 .6（四） 、防雷接地 .7四：分项防雷设计方案 7（一） 、接闪器 .7（二）接地装置 91、引下线 92、接地体 93、接地系统（地网） .10（3） 、等电位连接 .11（4） 、信息系统等电位连接 .12（5） 、配电系统雷电防护设计 .12（6） 、按雷击风险评估确定防护等级 .13防雷装置拦截效率 13五、注意事项 .15六、产品的安装及说明 .16（1） 、电源防雷器的安装要求 .16（2） 、信号防雷器的安装要求 .16（3） 、等电位连接和地网地线安装要求 .16七、 管理与维护 16八、结束语 .17九、工程预算 .183一、概述根据不同的破坏机理，雷这种特殊的自然放电现象表现为两种形式：直击雷和感应雷。直击雷是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。其破坏原理主要是机械破坏作用，体现在楼房顶角被雷击落一块水泥，大树被雷劈开，屋外的人畜被雷打死等；带电云层由于静电感应作用，使某一范围带上异种电荷，直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻的存在，以至出现局部高电压；或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“感应雷” ，其破坏机理主要是电子设备的过压击穿，造成设备故障或损坏，严重者造成设备整机报废。“直击雷”是在短时间内以脉冲的形式通过强大的电流，它的峰值有几十 KA乃至几百KA，峰值时间很短，以 us计的；“感应雷”没有直击雷那么猛烈，但它发生的机率远比直击雷高得多。因为直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击，或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外，直击雷一次只能袭击一两个小范围的目标，而一次雷击可以在比较大范围内多个小局部同时发生感应雷过电压现象，并且这种感应高电压可以通过电力线、网络线等金属导线传输到很远，致使雷害范围扩大。特别是随着大规模集成电路的应用，防雷已由以前的防直击雷为主发展到今天的综合防雷。直击雷的防护一般采用楼顶安装避雷带、避雷针等，配合引下线、地网以保护建（构）筑物及建（构）筑物内人员的安全；感应雷的防护主要采用线路上安装雷击过电压保护器，即防雷器，配以线路屏蔽接地、等电位接地处理等综合运用，以保护设备的安全。因此，只是防直击雷或只防感应雷都是不全面的，而应进行综合防雷。雷电直接击在建筑物上，产生电效应、热效应和机械力者叫做直击雷,会对建筑屋造成破坏、人身伤亡、财产损失等带来的危害,需要对建筑物采取防雷措施。外部防雷装置 external lightning protection system：由接闪器、引下线和接地装置组成，主要用以防直击雷的防护装置。根据雷电防护的需要，我组勘测人员对教学楼进行雷电防护的现场勘察，取得以下资料：该建筑位于南昌市青云谱区气象路 58号，为江西信息应用职业技术学院教学楼，地势4较高，其周围有绿化带、配电房、教学楼及办公楼等建筑物，综合楼所在地区年平均雷暴日 56.4d/a，属于高雷区。其气候特征：春雨、梅雨，伏旱以及冬季的阴沉细雨和阴冷，亚热带季风气候，雨水充沛，热量丰富，气候变化大。综合楼属于砖混结构建筑物,其年预计雷击次数为 N=K N g Ae=1.5*4.54*0.029=0.2根据防雷等级分类该建筑物为第三类防雷建筑物。二、设计依据 GB50057-2010建筑物防雷设计规范 GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB5017493电子计算机房设计规范 GB7450-87电子设备雷击保护导则 IEC1312雷电电磁脉冲的防护三、总体设计说明由于学校供电、信号系统防护点多、面广，土壤为红色土壤，经过测量其土壤电阻为12.5，由于测量前几天下过雨所以在利用公式计算时还要乘上季节系数（查表得季节系数为 2）算得：土壤电阻率为 785。需要对建筑物的电子信息系统、计算机机房、配电系统、实训室、防直击雷措施。因此，为了保护建筑物和建筑物内各向电子网络设备不受雷电损害或使雷击损害降低到最低程度，应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。现在都采取综合防雷，综合防雷设计方案应至少包括 5个方面：直击雷的防护、感应雷的防护、屏5蔽、等电位联结、防雷接地，缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潜在危险的。主视图（一） 、直击雷的防护 如果无直击雷防护，按 IEC1312的估算几乎所有雷电流都流经进出建筑物的导体型线6路（如电源线、信号线等）侵入设备，这样的损害就非常之严重，因此做好直接雷击防护是做感应雷击防护的前提；直击雷防护按照国标 GB50057建筑物防雷设计规范设计和施工，主要使用避雷针、避雷网、避雷线、避雷带及良好的接地系统，其目的是保护建筑外部不受雷击的破坏，给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。 （二） 、感应雷的防护 1、主供电源系统的防护统计数据资料表明，微电子网络系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的。因此，做好电源线的防护是整体防雷中不容忽视的一环。 2、信号系统的防护 尽管在电源外接引入线路上安装了防雷保护装置，由于雷击发生时，在各种信号线路（如双绞线）感应到的过电压，仍然会影响电子设备的正常运行，甚至彻底破坏电子设备系统。雷击时产生巨大的瞬变磁场，在1公里范围内的金属线路，如网络金属连线等都会感应到极强的感应雷击；另外，当电源线或信号线路传输过来雷击电压时，或建筑物的地线系统在泻放雷击时，所产生强大的瞬变电流，对于信号传输线路来说，所感应的过电压已经足以一次性破坏电子设备。即使不是特别高的过电压，不能够一次性破坏设备，但是每一次的过电压冲击都加速了设备的老化，影响数据的传输和存储，甚至死机，直至彻底损坏。所以对信号线的防雷对于系统的整体防雷来说，是非常重要的环节。 （三） 、屏蔽和等电位连接 国家标准GB6005794(局部修订条文)明确规定，各防雷区交接处，必须进行等电位联结；尤其建筑物内的计算机房等弱电机房，遭受直击智的可能性比较小，所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外，还应采用等电位联结方式来进行防雷保护。不仅要将进出机房线路的金属屏蔽管、金属桥架、配电盘的外壳、进入室内的水管、采暖瞥、机房的金属屏蔽膳、金属隔断、金属门窗以及静电地板的金属支架连接在等电位连接环(或网)上，同时还应将电气保护的 PE地也接至等电位连接体上。等电位连攘在建筑的共用接地的方式，最好的方法是通过建筑的主筋来接地。7我们生话的空间存在着大量的磁场，同时雷电也会产生强烈的电磁干扰，而屏蔽是抗电磁干扰最有效的方法。要将弱电机房内的金属门窗与吊顶内的龙骨进行多次连接，如有必要，可在机房内单独作屏蔽网，采用金属管与等电位联结，与屏蔽措施相配合，所有的信息设备均应与建筑物墙壁保持 1m远的距离，可有效地屏蔽电磁干扰。静电也是产生浪涌的原因之一，静电在我们的生活中无处不在，人体因步行和移动带电有时高达 21 0KV，可以产生对弱电系统的危害。因此防静电也是弱电机房的重要任务之一。比较常用的方法是在机房内铺设防静电地板，此外，机房内装修材料也必须是防静电的，内墙和顶棚表面应使用防静电防火墙板或喷涂导静电环氧涂料，送风管道和送风口应使用导电三聚氰氨材料，避免空气流动时产生静电积聚。（四） 、防雷接地 建筑物采用联合接地可有效的解决地电位升高的影响，合格的地网是有效防雷的关键。建筑物的联合地网通常由建筑物基础（含地桩） 、环形接地（体）装置、工作（电力变压器）地网等组成。对于敏感的数据通讯设备的防雷，接地系统的良好与否，直接关系到防雷的效果和质量。如果地网不合要求，应改善地网条件，适当扩大地网面积和改善地网结构，使雷电流尽快地泄放，缩短雷电流引起的高过电压的保持时间，以达到防雷要求。四：分项防雷设计方案（一） 、接闪器综合楼接闪器采用避雷针和避雷带混合方式,避雷针采用圆钢 20 毫米,避雷短针采用圆钢 12 毫米 ,避雷带采用圆钢 10 毫米;避雷针的高度为 5米,避雷短针的高度为 2米,避雷带的高度为距女儿墙 0.5米,其每隔 1米用扁钢截面积 80平方毫米,厚 4毫米垂直固定;避雷针避雷短针沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,避雷带应沿屋顶四周敷设所有避雷针应采用避雷带互相连接。建筑物已经安装了防雷装置，接闪器采用圆钢制成的避雷带敷设在女儿墙四周及沉降缝处；其引下线利用外墙阳角柱子内钢筋；接地装置采用建筑物基础，有六处防直击雷接地，其接地电阻分别为 2、2、2、2、1、0.5)8综合楼平面屋顶图9防雷装置至被保护物的间隔距离（二）接地装置1、引下线引下线采用暗敷,圆钢 20 毫米,其布置位置如屋顶平面图所示。引下线不应小于两根,并应沿建筑物四周均匀对称布置,其间距为 25米。2、接地体采用圆钢 20 毫米,长度 2.5米作为垂直接地体,采用圆钢 16 毫米作为水平接地体。接地体复合电阻值为:R=0.5 /根号 S=0.5*785/57.9=6.8接地体电阻按 0.5 设计,设 N为垂直接地体的根数6.8/N=0.5 N=13.6=14根接地是防雷系统重要的组成部分，只有将雷电流的能量泄放到大地，才能可以保证电子设备免遭雷击灾害；等电位连接的目的，在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差，防止雷电反击。因此必须建立完善的接地系统及等电位连接。103、接地系统（地网）根据 GB50057-2010的要求，我们可以用热镀锌角钢与热镀锌扁钢作为材料，制作地网。地网的一般要求，建筑接地不大于30欧，电源接地不得大于10欧，普通弱电系统接地不得大于4欧；如果采用联合接地方式，则要求要不大于1欧。而在实际施工过程中，视具体的情况，采用不用的组合，优化材料，可以达到优化设计的目的。如下为常规地网的设计示例：接地、等电位连接和接地系统的构成根据学校实际情况，在建筑物大楼四周离外墙3米远处设置闭合人工地网，水平接地体采用热镀锌扁钢，垂直接地体采用热镀锌角钢和非金属低电阻接地模块相结合的方式。1 地网由垂直接地体（L45452500mm 热镀锌角钢） ，水平接地体（ 404mm 热镀锌扁钢） ，接地模块（600*500*45mm）构成，如果土质条件差，比如土壤电阻率大于 300m的情况下，应该增加长效降阻剂，或在周围和回坑泥土中加入一定比例的食盐、铁屑、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等。避雷线弯曲处不得小于90，弯曲半径不得小于圆钢直径的10倍.112 地网的埋深，不得小于0.5m ，垂直接地体之间的间隔，一般为垂直接地体的深度的两倍。人工地网，一定要预留接地端，作为系统接地点及测试点使用。3 接地体（地网）埋设位置应尽量在距建筑物3m 以外，当接地体装置埋设在距建筑物出入口或人行道小于3m 时，应采用在接地装置上面敷设5090mm 厚度沥青层，其宽度应超过接地装置（地网）2m ，当接地遇有白灰焦渣层而无法避开时，应换土或用水泥砂浆进行保护。（3） 、等电位连接1、建筑物的防直击雷装置宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地采用共用接地系统。建筑物的电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管道、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器(SPD)接地端等均应以最短的距离与等电位连接网络设备的接地端子连接。总等电位连接系统采用 S型星型结构。总等电位端子采用铜材料,其截面为 25毫米平方,设立在一楼的电气竖井内,供楼层等电位连接端子和 PE干线以及电源线、信号线等连接。2、楼层等电位连接端子采用铜材料,其截面为 20毫米平方,设立在各楼层电气竖井内,供教室局部等电位连接端子 。3、局部等电位连接端子采用铜材料,其截面为 18毫米平方,设立在室内距门 2米,供室内电子设备的金属外壳、金属门窗以及柱筋等使用。用屏蔽电缆或穿钢管线路将两栋独立的 LPZ 1 区连接在一起12（4） 、信息系统等电位连接信息系统的所有外露导电物应建立一等电位连接网络。等电位连接采用金属板并与钢筋或其他屏蔽构件做多点连接。（5） 、配电系统雷电防护设计建筑物的配电线路：由学院总配电房埋地引入一楼的总配电室，再由一楼的总配电室引入各楼层配电室，再由各楼层配电室引入各个教室。配电系统的保护方式：从学院总配电房到一楼的总配电室采用的是 TT式，从一楼总配电室到楼层配电室采用的是 TT式。13（6） 、按雷击风险评估确定防护等级防雷装置拦截效率 E=1-Nc/N（1） 、N2=N gAe；Ae=Ae1+Ae214实训楼的土壤电阻率为 120m，实训楼距离图书馆的距离为 20米。Ae1=21202010-6=0.0048;Ae2=20002010-6=0.4即 Ae=0.4048;N2=5.640.4048=2.28即 N=N1+N2=0.24+2.28=2.52（2） 、建筑物电子信息系统设备，因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次数 Nc=5.810-1.5/C各类因子的取值 C=C1+C2+C3+C4+C5+C6C1为信息系统所在建筑物材料结构因子。实训楼为砖混结构时，C1 取 1.5；C2 信息系统重要程度因子，使用架空线缆的设备 C2取 1.0；C3为电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子，一般，C3 取 0.5；C4 为电子信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子，设备在 LPZ1区内是，C4 取 1.0；C5为电子信息系统发生雷击事故的后果因子，信息系统业务中断不会产生不良后果时，C5取 0.5；C6 表示区域雷暴等级因子，高雷区取 1.2所以 C=1+C2+C3+C4+C5+C6=4.7Nc=5.810-1.5/c=0.41E=1-Nc/N=1-0.41/2.52=0.84因为 0.80E0.90，所以定为 C级。即按 C级进行雷电防护综合楼的四置图如下图:15灯 光 篮 球 场体育教研组 大礼堂 医 务 室休闲广场 40套 寝 室 篮球场综 合 楼综 合 楼 喷泉广场图 书 馆综 合 楼 四 置 图：五、注意事项使用接地测量仪（接地摇表）时，应注意以下几个问题：1 当“零指示器”的灵敏度过高时，可将电位探测针插入土壤中浅一些；若其灵敏度不够时，可沿电位探测针和电流探测针注水使之湿润。2 测量时接地线路要与被保护的设备断开，以便得到准确的测量数据。3 当接地极 E和电流探测针 C之间的距离大于 20m，电位探测针 P的位置插在EC 之间的直线几米以外时，其测量的误差可以不计；但 EC 的距离小于 20m 时，则应将电位探测针 P正确地插于 EC直线中间。4 当实测接地电阻达不到要求时，可首先采用增加接地极的方法来减小接地电阻。如仍不能满足要求，可根据实际情况采取下面一些措施：1、置换电阻率较低的土壤；2、接地极深埋；3、人工处理，即在接地极周围土壤中加入降阻剂；164、使用接地模块。5 在使用传统测量方法不便利的场所，可使用 E2000 型数字式接地电阻测试仪，它无需辅助线和探测针，只要将卡头在被测极上卡住，便可读出接地电阻值。六、产品的安装及说明（1） 、电源防雷器的安装要求1、安装于各级配电箱（柜） 、设备的进线端；2、与电源线缆并联（直流电源防雷器除外） ；3、接地线采用 10多股铜线或 16mm2单股铜线；4、所有地线按就近原则以最短的距离接地5、电源防雷器的前端须串联快速熔断丝或空气开关，以防止短路电流导致系统故障（防雷箱中装有空气开关） ，直流的除外。（2） 、信号防雷器的安装要求1、安装于设备与信号线的连接端口，尽量靠近设备；2、与数据线串联；3、确认与数据进线方向一致；4、接地线采用 2.5 mm2的标准黄绿双色地线；（3） 、等电位连接和地网地线安装要求1、设备的等电位接地线采用 10-25 mm2多股铜线或 35mm2单股铜线；2、所有地线按就近原则以最短的距离接地3、地网的接地引线采用 25 mm2的铜线或 8mm 以上的镀锌圆钢； 七、 管理与维护防雷措据勘测的实际情况，对建筑物进行安全适用、经济合理、技术先进的雷电防护的设计，以减少雷击事故造成的人身伤亡和财产损失，对电力系统的防护坚持预防为主、安全第一的原则。 通过设计，能防止一般性直击雷和雷电感应，但并非是 100%，而且要做到17就很不经济