防雷工程设计方案优化

朱文博　舒宏武

摘 要：以宜都市气象局防雷工程整改项目为依托，提供了一个完整的工程设计方案参考案例，探讨了项目所在地的气候特征以及防雷设计思路、依据和工程实践方案。另外，结合分析内容给出了工程施工需要规避的时段，可将潜在雷击危险显著降低。

关键词：防雷工程；气候特征；雷电活动；防雷安全

中图分类号：TU895 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.078

目前，国内学者已经在防雷工程设计研究方面取得了较好的成果，防雷以设计方案工程实践为重点，对工程项目所在地的气候，尤其是雷暴、地闪特征等分析较少见。本文根据宜都市气象局开展的防雷工程整改项目，选取宜都市1960—2010年雷暴观测资料和2009-02—2011-11收集的地闪资料对工程项目区域内雷电环境进行分析，探讨工程施工应避开的时间，为工程施工设计完整方案提供参考。

1 工程项目气候及概况

宜都市地处长江中游，属江汉平原向鄂西山地过渡地带，为亚热带季风气候，温和湿润，降水充足，光照条件好。宜都市年平均雷暴日38.9 d，最多达63 d，属多雷区，雷暴集中在3—9月，最早出现在01-01，最迟12-31结束。宜都市2009-02—2011-11年雷电活动呈现单峰特性，6—8月为闪电高发期，闪电次数占总次数90%以上，1，10，12月份基本不出现地闪现象，一日中14：00—21：00为闪电高发段，约占总次数的79.9%以上。

宜都市气象局观测站为国家气象观测站二级站，海拔74.1 m。观测场东、西、南侧为私人二层或三层楼房，北侧为宜都市气象局办公楼和宿舍楼。现址使用49年，存在较多防雷安全隐患，如果遭受雷击或雷电波侵入，易造成巨大的、直接或间接经济损失，因此防雷安全尤为重要。本设计方案旨在更好地配合宜都市气象局防雷减灾工作，减少或避免发生雷击灾害事故，向宜都市气象局提供防雷工程设计方案和施工指导。

综合以上分析，按照宜都市雷暴日数的季、日变化特征对施工进度进行科学、合理安排，提前把遭受雷击概率降低，在6—8月份避开各类灵敏设备的安装和调试工作，尤其要规避8月每日14：00—21：00雷雨频发时段，严禁开展室外高空和平坦孤立地区的施工作业，作业人员要远离外部钢结构等金属物，在重要施工场所设立醒目防雷电警示牌。

2 防雷工程方案设计

2.1 防雷工程设计思路

确认雷电灾害入侵建筑物途径，依据系统雷电防护科学理论和防雷设计安装经验，按照《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343—2004）、《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》（GB 50601—2010）等相关规定结合现场勘测资料，针对宜都市气象局作直击雷、雷电感应防护设计，加强等电位连接和接地保护。

2.2 防雷工程设计方案

2.2.1 直击雷防护设计

宜都市气象局办公业务楼高10.5 m，为三层，住宅楼1高17.5 m，为五层，为Ⅲ类防雷级别，处于避雷针保护范围，滚球半径hr=60 m。气象观测场内安装有1处高25 m的独立避雷针，计算后可知观测场处于避雷针保护范围内，但不能有效保护办公楼和住宅楼1，而且现场勘测后存在着4处直击雷防护安全隐患，应按照以下方案进行解决：①办公楼房顶一部分避雷带出现锈蚀，应采用砂纸打磨，除锈后在表面涂两道银粉漆进行防腐。②办公楼屋脊北部及金属爬梯安装的避雷带为圆钢φ18 mm，不符合标准。建议沿女儿墙设置φ18 mm规格的镀锌圆钢避雷带，调直后安装并搭接邻近避雷带，然后将就近的结构主筋作为引下线绑扎或焊接，形成可靠的完整闭合回路。③办公楼房顶设置的卫星接收天线未进行等电位连接。可采用φ18 mm规格的圆钢就近把卫星接收天线底座搭接避雷带圆钢，确保搭接长度不少于110 mm。④住宅楼1房顶的避雷帶安装不规范，其中东侧还未安装。应在房顶东部分也安装避雷带，然后搭接西侧避雷带，形成一个完整的闭合回路。避雷带再以就近的结构主筋作为引下线，与其绑扎、螺纹连接或牢固焊接。

2.2.2 雷电感应防护设计

电子信息系统应作接地保护和等电位连接。宜都市气象局机房地面铺设金属活动地板，室内放置有1个UPS电池箱，1台主机和1台机柜，承担着重要的国家气象观测数据通信传输任务，因此必须做好信息系统的防雷电感应设计。经检查，机房内金属活动地板下方的线路比较乱，应将线路理顺后逐一穿PVC管后敷设。采用M型、截面积不小于50 mm2铜带，在防静电活动地板下形成等电位铜带连接网络，采用穿管的、截面积不小于35 mm2的绝缘铜芯导线将室内UPS电池箱、主机和机柜金属外壳与等电位连接网络的接地端子以最短的距离进行焊（熔、压）接。利用螺栓将连接导体与等电位接地端子板之间连接起来，连接点要作搪锡处理。还要在机柜交换机前端安装上1台网络信号避雷器。

气象局办公楼为老房子，配电方式陈旧，因此要在办公楼的一楼处合理位置安装1个总配电箱，配电箱前要设置I级SPD，这样就可以泄放直雷击产生的雷电流。第二级SPD装在总配电箱里分出去的各个分箱中。各级SPD都要安装在被保护设备电源线路前端，SPD连接导线要求长度不超过0.5 m且平直，各个接线端要与配电箱内对应的线路同名端相线分别相连接。配电箱接地端子板要连接所在防雷区的等电位接地端子板。各级SPD要选取正确的位置和布线，并牢固安装，其中，关于SPD连接相线铜导线最小截面积、接地端连接铜导线最小截面积的要求，第I级SPD分别为16 mm2、25 mm2，第Ⅱ级SPD分别为10 mm2、16 mm2。

参考文献

[1]李祥超，姜翠宏，赵学余.防雷工程设计与实践[M].北京：气象出版社，2010.

[2]叶卫华.南尖岩景区山庄防雷工程探析[J].浙江气象，2011（2）.

[3]徐国轩.中小学校防雷工程的设计与实现[J].湖北气象，2012（2）.

[4]江苏省城乡和住房建设厅.GB 50601—2010 建筑物防雷工程施工与质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

〔编辑：王霞〕