江西信息学院环境系楼防雷设计方案.docx

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江西信息学院环境系楼防雷设计方案

江西信息应用职业技术学院

环境系系楼防雷设计方案

设计人：

单位：

时间：

前言

雷电是伴随着强对流天气过程发生的一种灾害性天气现象。

雷电以其强大的电流、炙热的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应，使其在瞬间产生巨大的破坏作用，因此雷电常常造成人员伤亡，击毁建筑物、供配电系统、通信设备，造成计算机信息系统中断等。

雷电灾害已被联合国有关部门列为“最严重的十种自然灾害”之一，被中国电工委员会称为“电子时代的一大公害”。

江西是雷电多发地区，年平均雷暴日数为42～83天，据不完全统计，每年因雷击伤亡人数达一百多人，损坏变压器、家电、通讯设备、网络设备上千台，并造成建筑物被毁、火灾事故以及部分地区停电、停水、信息网络瘫痪、通信中断，经济损失近亿元。

雷电灾害主要由两个方面的因素决定：

一方面是雷电在时间、空间上的分布，另一方面是雷电对社会、经济、人员等所造成的损坏程度。

也就是说，为了防御雷电灾害，我们必须进行大气雷电环境评价，即雷电灾害危险性分析（雷电在时间、空间上的分布特征）和雷电的危害范围分析（雷电对社会、经济、人员等所造成的损坏程度），虽然雷电作为一种自然现象，其发生是不可避免的。

为此，为防止或减少雷击江西应用职业技术学院环境系系楼所发生的人身伤亡和文物、财产损失，必须安装一套安全可靠、技术先进、经济合理的完全的防雷措施，设计本方案。

目录

一．勘测结果1

1.环境系楼所处环境1

2.环境系系楼基本情况1

二、勘测计算结果2

1.建筑物的防雷等级计算2

2.建筑物雷电防护等级2

三、设计原则2

四、设计依据2

五、设计方案1

一．防雷现状1

二．追加防雷2

六、设计评价1

七、附图1

一．勘测结果

1.环境系楼所处环境

南昌市地处北半球亚热带内，受东亚季风影响，形成了亚热季风气候。

根据当地气象资料显示，南昌年平均雷暴日Td=56.4d/a，夏季强对流活动非常活跃，雷电现象非常频繁和强烈。

江西信息应用职业技术学院位于江西省南昌市青云谱区气象路58号（东经:

115.8997北纬:

28.5904），是南昌市的至高点，有“雷打山”之称。

地质均匀，均为粘土土壤，含水量高，土壤电阻率有200Ω·m，接地电阻为6Ω·m，曾多次遭受雷击，造成信号线路中断，对学校的正常工作带来许多不便之处。

2.环境系系楼基本情况

环境系系楼为钢筋混泥土结构，总长64米，宽16米，高9米，楼顶有一阁楼，阁楼长12米，宽12米，高6米。

内部有一层有1间办公室和1间计算机机房，入口处装有一监控设备；二层有5间办公室、1间会议室有1台计算机和投影仪和1间计算机机房。

2楼楼顶设置了4个大气探测用设备。

其他房间无特殊情况。

系楼采用低压配电，其配电系统采用TN-S的接地制式，其总配电箱位于系楼一楼东侧楼梯间，首先从学院总配电房拉线穿管埋地引入380V电源到总配电箱，然后分两路分别引入一楼各实训室与计算机房和二楼分配电箱，再由二楼分配电箱引入二楼个办公室、会议间与计算机房。

系楼属于第三类防雷建筑物，雷电防护等级为C级。

二、勘测计算结果

1.建筑物的防雷等级计算

系楼所处地区雷击大地的年平均密度

：

系楼每边的扩大宽度

：

系楼截收相同雷击次数的等效面积

：

建筑物年预计雷击次数

：

N：

建筑物预计雷击次数（次/a）；

K：

雷击次数校正系数；

Ng：

建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km2•a）]；

Ae：

与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；

Td：

该地区的年平均雷电日数；南昌地区年平均雷电日数为56.4d/a。

在下列情况下k取相应数值：

a、位于旷野孤立的建筑物取2；

b、金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；

c、位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；

根据《建筑物设计防雷规范GB50057-94》第二章3条3款“预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。

”应划分为第三类防雷建筑物。

2.建筑物雷电防护等级

①系楼年预计雷击次数

：

②入户设施的预计雷击次数的计算

：

L取15

注：

A’e1:

采用的是低压埋地电源线路

A’e2:

采用的是架空信号线路

③系楼及入户设施的预计雷击次数的计算

:

④系楼最大年品均雷击次数

各类因子：

系楼最大年品均雷击次数：

⑤系楼拦截效率

：

表2－1入户设施的截收面积

线路类型

有效截收面积A´e（Km2）

低压架空电源电缆

2000•L•10-6

高压架空电源电缆（至现场变电所）

500•L•10-6

低压埋地电源电缆

2•ds•L•10-6

高压埋地电源电缆（至现场变电所）

0.1•ds•L•10-6

架空信号线

2000•L•10-6

埋地信号线

2•ds•L•10-6

无金属铠装或带金属芯线的光纤电缆

0

注：

1L是线路从所考虑建筑物至网络的第一个分支点或相邻建筑物的长度，单位为m，最大值为1000m，当L未知时，应采用L=1000m。

2ds:

表示埋地引入线缆计算截面积时的等效宽度,ds的单位为m，其数值等于土壤电阻率的值，最大值取500。

N1:

建筑物的年预计雷击次数

N2:

入户设施的年预计雷击次数

A’e1:

电源线缆入户设施的截收面积；

A’e2:

信号线缆入户设施的截收面积；

C1:

信息系统所在建筑物材料结构因子

C2:

信息系统重要程度因子

C3:

电子信息系统设备冲击类型和抗冲击过电压能力因子

C4:

电子信息系统设备所在雷电防护区的因子

C5:

电子信息系统发生雷击事故后的后果因子

C6:

区域雷暴等级因子

Nc:

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

按防雷装置拦截效率E的计算式E=I-Nc/N确定其雷电防护等级：

1当E＞0.98时定为A级；

2当0.90＜E≤0.98时定为B级；

3当0.80＜E≤0.90时定为C级；

4当E≤0.80时定为D级。

防雷装置拦截效率E=1-Nc/N=0.857,该建筑物雷电防护等级为C级。

三、设计原则

防雷设计原则：

安全有效，价格适中，安装方便，

维护简单，符合标准，用户满意。

四、设计依据

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004

《电子计算机机房设计规范》GB50174-1993

五、设计方案

一．防雷现状

1）接闪器

女儿墙上已设避雷带，所有突出屋面的金属构筑物及其他金属物体均与防雷装置可靠连接。

阁楼顶已设立一根（直径为16mm的圆钢）3米的避雷针保护着系楼。

2）引下线

利用柱内或剪力墙内的主钢筋贯通焊接作为防雷引下线，引下线上端与避雷网连通，下端与接地网连通，防雷引下线平均间距不大于18m。

3）接地装置

利用柱内主筋作为自然接地体，并追加了人工接地体（水平接地体，截面积为100mm2的扁钢）围着系楼转了一圈。

经过多次测量，得知系楼接地电阻为6Ω·m。

4）等电位连接

系楼里面的金属门窗、楼梯、设备、金属物都相应做了等电位连接。

1楼和2楼计算机机房、已及每个楼层、重要的办公房等均设立等电位连接板。

已及两个计算机机房都相应做了各自的铜排地网（M型），并与等电位连接板连接（2处）。

其连接导线为直径16mm。

5）雷电波入侵

电缆进线处与接地装置进行等电位连接。

进入系楼的光缆所有金属接头、金属加强芯等，在入户处已经直接接地。

置于户外的摄像机信号控制线输出、输入端口也设置信号线路浪涌保护器。

6）过电压反击

系楼1楼和2楼计算机机房的每台计算机都与铜排地网连接，系主任办公室电话也进行了接地。

7）接地干线

两处位置设有接地干线，一处靠近超市旁，采用的是直径为25的圆钢，一直到系楼二楼，并在每个楼层设立的楼层等电位连接板，另外一处采用35mm2的铜芯线，并用35mm2的铜芯线分布到各各楼道。

8）SPD的安装

系楼进门口处的总配电箱做了SPD防护，1楼和2楼机房也安装了SPD。

监控摄像头也装了SPD。

且安装的SPD均符合要求。

9）屏蔽

金属门窗、扶梯等大金属物都就近与等电位端子板相连，加上建筑柱内钢筋之间相互连通，能够有效地拦截大部分雷电感应能量。

10）合理布线

为了避免在线路敷设过程中产生较大的环路，导致因环路感应产生较高的过电压（流）而损坏设备，采用合理的布线方式，尽可能没出现较大的感应环路。

二．追加防雷

1）楼顶风向表

楼顶靠近花园的两个没有在避雷针的保护范围内，所以我们要给他单独架设避雷针保护，其避雷针的高度为12.5m。

位置在两风向标的中心点。

已知：

两风向标相距为18m，风向标高2m，旁边设立了避雷带。

所以以屋面为水面进行计算。

计算解的：

h=12.5m（避雷针Ф12mm）

（避雷针的保护范围在附图）

2）接地装置

其直击雷和防雷电波入侵的地网公用时，接地电阻为6Ω，其计算机机房地网不应大于4Ω。

还因追加一个接地电阻为R追=12Ω的接地体

计算解的：

R追=12Ω

计算解的：

n=5.67

但是其中在地中有屏蔽效应，接地电阻达不到预定要求。

其屏蔽效应K取0.7。

因在打下2.5m的40x40x4角钢8根。

（接地装置在附图）

3）信号线安装SPD

信号线是架空进入系楼，其线路处于直击雷非防护区，容易遭受雷击，要是被击中，雷电流容易随着信号线侵入，造成损害，因在进出系楼的信号线上安装SPD（1kA，1.2/50μs和8/200μs的混合波）。

4）电源线路补装SPD

第一级：

在总配电柜内已安装电源浪涌保护器，做一级保护。

第二级：

在每个楼层的分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制在2千伏以内，要求具有40KA以上，8/20μs波形的通流容量。

防雷器并联安装在分级配电柜处，对后接设备功率不限，可以对已经经过初级防雷器限制电压的直击雷和高强度雷电感应以及一，二级见雷电感应实施泻放保护。

要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器10-15米，以使防雷器的动作分级起效。

第三级：

在有电子设备的房间作局部防雷器（20kA,8/20μs波形），是考虑在战时多发雷电和复杂电磁脉冲环境下，保持电子设备用电安全和不被破坏。

要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器10米，以使防雷器的动作分级起效。

电源线路的各级浪涌保护器（SPD）应分别安装在被保护设备电源线路的前端，各级浪涌保护器（SPD）连接导线应平直，其长度不宜超过0.5m。

5）设备安装SPD

在需要防护（依据甲方需要规定）的设备前端因加装相对应的SPD进行保护，其SPD的选择要对应设备的接口、UC、UT、IC、保护距离、SPD寿命以及是否与设备协调等。

六、设计评价

本设计只是用于环境系楼，经过本设计方案所做的防雷装置，可以较为完善的防止或减少环境系系楼由雷电所带来的损失，但雷电是不能100%的防护，如球型雷，所以当环境系系楼因雷电影响造成损失时，除因本设计不合相关规定、规范，否则一切后果概不负责.

七、附图

系楼设计方案图.dwg（需安装AutoCAD）