防雷工程设计方案优化

于 逍 遥

(常德市气象局，湖南 常德　415000)



防雷工程设计方案优化

于 逍 遥

(常德市气象局，湖南 常德415000)

以枝江市气象局防雷工程整改项目为例，根据枝江市雷暴和地闪资料，分析了项目所在地的雷电环境背景，并阐述了该项目直击雷与雷电感应的防护设计措施，旨在减少雷电灾害的发生。

防雷工程，直击雷，雷电感应，避雷带

本文以枝江市气象局防雷工程整改项目为依托，利用1960年—2010年枝江市雷暴资料和2009年2月～2011年11月地闪资料分析项目所在地的雷电环境背景，结合分析内容给出了工程施工需要规避的时段。最终给出了一个完整的设计方案参考案例。

1　雷电环境

1.1枝江市雷暴气候特征

枝江市气象台为枝江市气象局直属业务科室，所处位置相

同，因此可采用枝江市气象台观测数据。据枝江市气象台提供的1960年—2010年统计资料，绘得枝江市年雷暴日变化规律直方图(见图1)和枝江市平均月雷暴日直方图(见图2)。经分析，枝江市的年平均雷暴日为38.9 d，最多的1973年达63 d，属多雷区。雷暴的发生主要集中在3月份～9月份，枝江市出现最早的雷暴是在1月1日，最迟的是在12月31日。枝江市西面的长阳土家族自治县年平均雷暴日数为43 d，北面的宜昌市年平均雷暴日数为41.6 d。

1.2枝江市地闪特征分析

闪电监测资料来源于湖北省雷电监测预警公共服务系统，选择枝江市作为数据提取区域，资料统计时段为2009年2月～2011年11月。据此资料绘得枝江市各月累计闪电次数直方图(见图3)和枝江市累计闪电次数日变化直方图(见图4)。据图3可知枝江市每年的雷电活动呈现单峰特性，6月，7月，8月份为闪电高发期，90%以上的闪电都发生在这3个月份，1月，10月，12月份基本没有地闪发生。据图4和相关数据计算可知枝江市闪电高发时段为14时～21时，79.9%以上的闪电都发生在这个时段。

综合以上分析可知，雷电活动随季节和时段的不同有明显变化。防雷工程实践应根据季节变化和日变化合理安排工程施工进程，可将潜在雷击危险显著降低，所以建议各类灵敏设备的安装、调试工作应尽可能避开6月，7月，8月份，建议特别是在8月份的14时～21时时段的雷雨天气期间不安排室外高空以及平坦孤立地区的施工作业，作业人员不宜靠近外部钢结构，并设立防雷电警示牌。

2　防雷工程方案设计

2.1直击雷防护设计

建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置，并应采取防雷电波侵入的措施。枝江市气象局办公业务楼高3层，住宅楼1高5层，层高约3.5 m，属一般建筑物，防雷分类归为第三类，计算避雷针的保护范围时，滚球半径hr=60 m。气象观测场安装有独立避雷针一处，针高25 m，其保护范围计算结果如表1所示，易知气象观测场在避雷针保护范围之内,办公业务楼和住宅楼1不在保护范围之内。

表1　避雷针保护范围计算结果

另外，现场勘测发现直击雷防护安全隐患四处，解决方案如下：

1)办公业务楼屋顶避雷带部分锈蚀，不符合标准要求。建议先用砂纸打磨除锈，然后刷银粉漆两道，做防腐处理。

2)办公业务楼屋脊北侧和金属爬梯上方避雷带安装不完整，不符合标准要求。建议在屋脊北侧和金属爬梯上方沿女儿墙布置避雷带并与邻近避雷带可靠搭接以形成完整闭合回路。原避雷带为圆钢φ18 mm，新敷设避雷带规格应为镀锌圆钢φ18 mm。避雷带需先调直后安装。避雷带需就近利用结构主筋做引下线，采用绑扎、螺纹连接或焊接。

3)办公业务楼屋顶卫星接收天线未做等电位连接处理，不符合标准要求。建议利用圆钢将卫星接收天线底座就近与避雷带圆钢搭接，圆钢φ18 mm，搭接长度不应小于110 mm。

4)住宅楼1屋顶避雷带安装不完整，东侧未安装，不符合标准要求。建议在住宅楼1屋顶东侧布置避雷带并和西侧避雷带可靠搭接以形成完整闭合回路。避雷带需就近利用结构主筋做引下线，采用绑扎、螺纹连接或焊接。

2.2雷电感应防护设计

需要保护的电子信息系统必须采取等电位连接与接地保护措施。雷电感应防护设计应将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一个接地系统，并应在需要之处预埋等电位连接板。枝江市气象局办公业务楼防雷分类归为三类，但是建筑物内尤其是三楼气象台机房所接设备承担着国家气象观测数据通信传输的任务，重要性高，也应采取雷电感应防护设计。气象台机房地面由金属活动地板铺设，有UPS电池箱一个，主机一台，机柜一台。

办公业务楼气象台机房金属活动地板下方线路凌乱，建议理顺线路并用PVC管穿管敷设。考虑到机房后期还将添加其他较大的电子信息系统，建议采用M型等电位连接网络，使用截面面积不小于50 mm2铜带在防静电活动地板下构成铜带接地网格，气象台机房UPS电池箱、主机和机柜的金属外壳均应采用截面面积不小于35 mm2的绝缘铜芯导线穿管以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。等电位连接网络的连接宜采用焊接、熔接或压接。连接导体与等电位接地端子板之间应采用螺栓连接，连接处应进行搪锡处理。除此以外，建议在机柜交换机前端安装网络信号避雷器一台。

办公业务楼有电源控制箱一处。由于雷击的能量是非常大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。第一级SPD可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放，第二级SPD是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备。第一级SPD装在从低压配电室出来的第一个箱子里，也就是总配电箱，第二级SPD装在总配电箱里分出去的各个分箱中。低压电源SPD一般装在第二级。办公业务楼为老房子，所以若采用现在的配电方式和要求，需在办公业务楼一楼选取合理位置敷设总配电箱，并加装第一级SPD对潜在的直接雷击电流进行泄放。各级SPD要安装在被保护设备电源线路的前端，SPD各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相线连接。各级SPD连接导线应平直，其长度不宜超过0.5 m。配电箱接地端子板应与所处防雷区的等

1009-6825(2016)25-0136-03

2016-06-26

于逍遥(1989- )，男，助理工程师

TU895

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