摘要：針對我縣雷電活動頻繁的情況，對東明縣第一高中做出了雷電設(shè)計方案。本文分析了雷電侵入該綜合樓的可能途徑并依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行雷擊風(fēng)險評估，提出系統(tǒng)而全面的雷電保護(hù)方案。該方案包括直擊雷保護(hù)，接地措施、安裝SPD、等電位連接和綜合布線等幾個方面進(jìn)行。通過這幾個方面的措施，減少了雷擊災(zāi)害，保護(hù)了建筑物、設(shè)備及人身安全。
　　關(guān)鍵詞：綜合樓；雷電保護(hù)；內(nèi)部防雷；外部防雷；
　　1、引言
　　現(xiàn)代綜合防雷原則強(qiáng)調(diào)“全方位防治，綜合治理，層層設(shè)防，把防雷當(dāng)作一個系統(tǒng)工程”。按照相關(guān)的防雷規(guī)范，在建筑物外部和內(nèi)部及各電子設(shè)備安裝相應(yīng)的防雷措施。有人認(rèn)為，只要建筑物或設(shè)備安裝了防雷裝置就可以萬無一失了，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，要達(dá)到這點(diǎn)是太浪費(fèi)了。而且《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-942000版》第一章總則的說明，按照防雷規(guī)范設(shè)計的防雷裝置是防止或減少雷擊建筑物所發(fā)生的人身傷亡和財產(chǎn)損失，并不是百分百的。
　　完整的設(shè)備系統(tǒng)防雷方案包括外部防雷和內(nèi)部防雷兩個方面。外部防雷系統(tǒng)包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。內(nèi)部防雷系統(tǒng)是為保護(hù)建筑物內(nèi)部的設(shè)備以及人員的安全而設(shè)置的。在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝合適的避雷器，使設(shè)備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將可能進(jìn)入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內(nèi)部設(shè)施所感應(yīng)到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設(shè)備的安全。
　　
　　2、設(shè)計依據(jù)
　　本方案依照如下規(guī)范進(jìn)行設(shè)計：
　　（1）、GB50057-94（2000年版）建筑物防雷設(shè)計規(guī)范
　�。�2）、GB50174-93《電子計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》
　　（3）、GB50200-94《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
　�。�4）、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》
　�。�5）、JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》
　�。�6）、GB50054-95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》
　　
　　3、防雷的技術(shù)措施概述
　　3.1綜合防雷的兩個部分
　　3.1.1外部防護(hù)（直擊雷防護(hù)）
　　(1)、作用：攔截、泄放雷電流。
　　(2)、系統(tǒng)組成：由接閃器（避雷針、避雷帶）、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放。
　　3.1.2內(nèi)部防護(hù)（雷電電磁脈沖防護(hù)）
　　(1)、作用：均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。
　　(2)、組成：由均壓等電位連接、各種過電壓保護(hù)器（避雷器）等組成。
　　3、技術(shù)措施：截流、屏蔽、均壓，分流、接地。
　　
　　3.2綜合防雷的6項(xiàng)技術(shù)
　　3.2.1攔截
　　雷電防護(hù)的第一道防線是攔截直擊雷。對直擊雷進(jìn)行攔截最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法仍然是避雷針（避雷帶、避雷網(wǎng)）法。
　　3.2.2屏蔽
　　屏蔽是防止任何形式電磁干擾的基本手段之一。屏蔽的目的，一是限制某一區(qū)域內(nèi)部的電磁能量向外傳播，二是防止或降低外界電磁輻射能量向被保護(hù)的空間傳播。針對發(fā)射塔的特殊性，會發(fā)射，接收電磁波，雖然為定向傳播，但是也必須作好防止電磁能量的向外泄露；與此同時，通訊機(jī)房樓內(nèi)的設(shè)備儀器對于雷電電磁脈沖很敏感，因此通訊機(jī)房必須要有完備的屏蔽措施。
　　由于電場、磁場及電磁場的性質(zhì)不同，因而屏蔽的機(jī)理也不同。按屏蔽的要求不同可分別采用屏蔽室（盒、管）的完整屏蔽體，或金屬網(wǎng)、波導(dǎo)管及蜂窩結(jié)構(gòu)的非完整屏蔽體。屏蔽一般分為電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁場屏蔽幾種。
　　3.2.3均壓（均衡）
　　(1)、均壓也稱電位均衡連接（簡稱等電位連接）。就是把所有導(dǎo)體相互作良好的導(dǎo)電性連接，并與接地系統(tǒng)連通。其中非帶電導(dǎo)體直接用導(dǎo)線連接，帶電導(dǎo)體通過浪涌保護(hù)器連接。其本質(zhì)是由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線、等電位連接器（即浪涌保護(hù)器、地線隔離器）和所有導(dǎo)體組成一個電位補(bǔ)償系統(tǒng)。
　　(2)、等電位連接
　　(1)不帶電金屬物體。如各種金屬管道，線纜屏蔽層，設(shè)備的金屬底座、金屬外殼等。對他們進(jìn)行均壓處理時，可直接用導(dǎo)線連接，正常情況下互不干擾，一旦某一部分出現(xiàn)過電壓，用導(dǎo)線連接的各個部分可迅速實(shí)現(xiàn)等電位，避免產(chǎn)生危險。
　　(2)帶電金屬物體。如電源線、各種信號傳輸線等，可用浪涌保護(hù)器將它們互相連通。利用浪涌保護(hù)器非線性的特性，當(dāng)有浪涌脈沖時，浪涌保護(hù)器的電阻瞬間變小，近似導(dǎo)通，使得各部分電位相等。
　　3.2.4分流
　　是指將雷電流能量向大地泄放過程中應(yīng)符合層次性原則。層次性就是按照所劃分的防雷保護(hù)區(qū)對雷電能量分級瀉放。盡可能多、盡可能快的將多余能量在引入系統(tǒng)之前泄放入地。
　　由于雷電過電壓的能量很大，單一的措施或一道防線都無法消除雷電過電壓的侵害，必須采取多級防護(hù)措施才能將侵入的雷電過電壓限制在安全的、設(shè)備能夠承受的范圍之內(nèi)。
　　3.2.5接地
　　接地是分流和瀉放直擊雷及雷電電磁干擾能量的最有效的手段之一，也是電位均衡補(bǔ)償系統(tǒng)基礎(chǔ)。目的是使雷電流通過低阻抗接地系統(tǒng)向大地泄放，從而保護(hù)建筑物、人員和設(shè)備的安全。沒有良好的接地系統(tǒng)或者接地不良的避雷設(shè)施會成為引雷入室的禍患；避雷裝置接地不好，還提供了雷電電磁脈沖對電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生電感性、電容性耦合干擾的機(jī)會。
　　3.2.6合理布線
　　雷電磁場變化必對金屬導(dǎo)體形成感應(yīng)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。另外金屬導(dǎo)體間的電磁耦合也將形成電磁干擾，都將對信息系統(tǒng)構(gòu)成威脅。因此，除綜合布線自身的安全防護(hù)外，還必須合理控制各線纜間安全距離和線路的走向，消除不必要的電磁耦合。
　　
　　4、綜合樓預(yù)計雷擊次數(shù)及機(jī)房的防護(hù)等級判定
　　4.1教學(xué)綜合樓建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)
　　依照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》附錄一：建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)公式：N=KNgAe式中K取1（屬一般情況）；Ng取決于地區(qū)雷暴日（由氣象資料查得東明雷暴日為30天）；Ae取決于建筑物長、寬、高，即與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（k㎡）。
　　經(jīng)計算=0.3（次/年）
　　根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第2.03條遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第二類防雷建筑物：第八項(xiàng)、預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物，因此可確認(rèn)該學(xué)校綜合樓屬于第二類防雷建筑物
　　4.2教學(xué)綜合樓網(wǎng)絡(luò)控制中心、計算機(jī)教室雷電風(fēng)險評估
　　電源線纜入戶方式：低壓電源線，線長L：15，等效面積ds：120.0
　　采用公式：K×ds×L×10-6，參數(shù)K=1.5
　　結(jié)論：電源線纜入戶截面積Ae1=0.0027
　　結(jié)論：信息線纜入戶截面積Ae2=0.0027
　　經(jīng)計算，其機(jī)房風(fēng)險等級為（0.80＜E≤0.90），定為C級，宜在低壓系統(tǒng)安裝2級SPD進(jìn)行防護(hù)。
　　5、設(shè)計原則
　　因地制宜地采取防雷措施，防止或減少雷擊建筑物所發(fā)生的人身傷亡和財產(chǎn)損失，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。按照國家防雷規(guī)范要求安裝防雷裝置和采取防護(hù)措施后，將雷電災(zāi)害降低到最低限度，減小校內(nèi)人員傷亡和被保護(hù)的電子設(shè)備遭受雷擊損害的風(fēng)險。
　　6、具體設(shè)計方案
　　6.1外部防雷
　　6.1.1接閃裝置安裝
　　在教學(xué)綜合樓屋面四周增設(shè)直擊雷防護(hù)措施——沿大樓屋面四周女兒墻敷設(shè)避雷帶，并在屋面組成10m×10m或12m×8m的避雷網(wǎng)格。對于屋面突出的水塔，在水塔面四周敷設(shè)避雷帶，并將水塔的金屬扶梯與網(wǎng)格做可靠的電氣連接。并在屋面的轉(zhuǎn)角折線處安裝60cm高的避雷短針。
　　6.1.2引下線
　　引下線的結(jié)構(gòu)設(shè)計最根本的目的是為了保證接閃器與大地之間有良好、可靠的電氣連接；保證有足夠大的截面積，避免雷電流通過時引起熔斷，或溫度過高引起火災(zāi)。
　　教學(xué)綜合樓屋面避雷帶、網(wǎng)格的引下線采取熱鍍鋅圓鋼引下線引入地網(wǎng)，其引下線盡量暗敷方式保持建筑物原貌，利用建筑物的主鋼筋引下，在無建筑物主筋的地方則采取沿建筑物外墻明敷，并已最短路徑接地。
　　6.1.3屏蔽
　　戶外屏蔽的目的是為了減少電磁干擾，所以建議在校園內(nèi)的將架空線改換為外套屏蔽鋼管埋地進(jìn)入配電間，其埋地長度可以選擇15m。屏蔽鋼管進(jìn)行多點(diǎn)的就近接地處理，改善電源線路周邊的電磁環(huán)境，可以使雷電電磁脈沖侵入的幅值得到相當(dāng)程度的衰減，從而降低綜合樓內(nèi)設(shè)備遭受雷電電磁脈沖損害的概率。
　　6.1.4接地網(wǎng)的計算
　　接地網(wǎng)是建筑物防雷設(shè)計中很重要的一部分，接地網(wǎng)敷設(shè)的好壞嚴(yán)重影響到建筑物和人員的安全，所以敷設(shè)接地網(wǎng)絡(luò)時候一定要經(jīng)過精密的計算才行。下面就對教學(xué)綜合樓的接地網(wǎng)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。
　　單一垂直接地體：
　　
　　式中：土壤電阻率ρ=350Ω•m，接地體有效長度l＝2.5m，接地體直徑d＝0.042m，則RC=122.002Ω
　　綜合垂直接地體：
　　式中：RC=122.002Ω，垂直接地體數(shù)n＝30，利用系數(shù)η2＝0.8，則RB=3.253Ω
　　水平接地體：
　　式中：土壤電阻率ρ=350Ω•m，接地體有效長度l=25m，接地體直徑d＝0.02m，接地體形狀系數(shù)A＝1.69，接地體埋深h=0.7m，則RS=25.981Ω
　　整體接地系統(tǒng)由垂直接地體與水平接地體聯(lián)合組成時：
　　式中：RB=3.253Ω，RS=25.981Ω，利用系數(shù)η＝0.75，則Rg=3.855Ω
　　6.1.5接地裝置施工技術(shù)規(guī)范：
　　⑴、所用鋼材均為Q235B，質(zhì)量應(yīng)符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700-88）的規(guī)定。
　　⑵、所有構(gòu)件為熱浸鍍鋅防腐，鍍鋅層厚度不小于86微米。
　�。�3）、構(gòu)件施工符合鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205-2001）
　�。�4）、接地角鋼四周不能用巖石回填，用好土回填，回填土分層夯實(shí)，容重不低于16kN/m，使其接地電阻良好。
　�、�、接地體埋深（接地體上端距地面的距離）不小于0.7m。
　　（6）、垂直接地體采用長度不小于2.5m（特殊情況下可根據(jù)埋設(shè)地網(wǎng)的土質(zhì)及地理情況決定垂直接地體的長度）的熱鍍鋅鋼材，垂直接地體間距為垂直接地體長度的1~2倍，具體數(shù)量可以根據(jù)地網(wǎng)大小、地理環(huán)境情況來確定，地網(wǎng)四角的連接處埋設(shè)垂直接地體。
　　（7）、水平接地體采用熱鍍鋅扁鋼，其規(guī)格不小于40mm×4mm。
　�。�8）、垂直接地體應(yīng)采用長度為2.5m的不小于50mm×50mm×5mm熱鍍鋅角鋼。
　�。�9）、地網(wǎng)增設(shè)輻射型接地體時，根據(jù)周圍的地形環(huán)境確定接地體的走向、埋深、長度和根數(shù)。
　�。�10）、水平接地體扁鋼側(cè)面垂直鋪設(shè)在預(yù)先挖好的地溝內(nèi)，遇到地下管線使扁鋼達(dá)不到要求的埋設(shè)深度時，扁鋼鋪設(shè)在其下部。在鋪設(shè)地網(wǎng)連接線無法避開如陰井等情況時，穿PVC管。
　�。�11）、接地體與埋地交流電纜、光纜、傳輸電纜交越或并行時，接地體與電纜之間的距離不小于20cm；與高壓埋地電纜交越時，接地體與高壓電纜之間滿足50cm的最小距離，并行時滿足100cm的最小距離。地網(wǎng)溝內(nèi)不允許并排布放其它進(jìn)出建筑物的電纜或信號線路，如不得已要布放的，線纜做穿管等屏蔽處理。
　　（12）、為保證良好的電氣連通，扁鋼與扁鋼（包括角鋼）搭接長度為扁鋼寬度的2倍，焊接時做到三面焊接。圓鋼與扁鋼搭接長度為圓鋼直徑的10倍，焊接時做到雙面焊接。圓鋼與建筑物螺紋主鋼筋搭接長度為圓鋼直徑的10倍，焊接時做到雙面焊接。
　　
　　6.2內(nèi)部防雷
　　雷電電磁脈沖（也稱感應(yīng)雷）可以通過電力電纜、通信電纜、光纖和天饋線侵入建筑物，由于電力、通訊線纜的距離長且對雷電波的傳輸損耗小，所以由電源侵入的電磁脈沖造成的危害十分突出。電磁脈沖還可以通過空間感應(yīng)侵入校園內(nèi)部線路，雖然經(jīng)過建筑物和機(jī)殼的屏蔽衰減后其能量大為減小，但建筑物內(nèi)許多電信設(shè)備的抗過壓能力也很弱，如果處理不當(dāng)也可能造成設(shè)備故障。
　　6.2.1屏蔽
　　由于防雷設(shè)計過程中會產(chǎn)生很多的線纜，對于這些線纜一定要處理好，并在線纜進(jìn)出建筑物的交界處做好等電位連接并接地。如有可能將線纜穿金屬管道后埋地進(jìn)出建筑物，其埋地長度應(yīng)達(dá)到15m，并將金屬管道兩端就近作接地處理。
　　6.2.2等電位連接
　　由于實(shí)行等電位措施可以減小地網(wǎng)之間、電子設(shè)備之間和電子設(shè)備與金屬構(gòu)件之間的電位差，防止反擊。
　　6.2.3合理布線
　　教學(xué)綜合樓計算機(jī)教室綜合布線縱橫交錯，極易引起雷電電磁脈沖的侵入，為了阻斷和隔離雷電電磁脈沖的侵入，布放線纜時應(yīng)平直，減少由線纜自身形成的感應(yīng)環(huán)路面積。
　　6.2.4電源SPD安裝
　　電源SPD安裝技術(shù)規(guī)范：
　�、�、防雷器懸掛安裝于35mm導(dǎo)軌上。
　　⑵、防雷器接入電網(wǎng)時其前端火線上需串聯(lián)32A的空氣開關(guān)。
　�、�、防雷器的連接線應(yīng)盡可能的短且直，長度不超過0.5m。
　　⑷、電源SPD連接線和接地線選擇表。
　　7、綜述
　　在整個設(shè)計方案中,遵循“整體防御、綜合治理、多重保護(hù)”的方針，采用先進(jìn)、可靠的防雷技術(shù)，為校園建立起初步的綜合防雷體系，可以有效防止和減少雷擊而造成的危害。
　　7.1在外部防雷方面
　　⑴、采用避雷帶、避雷網(wǎng)格作為接閃器，從源頭上控制教學(xué)綜合樓雷害發(fā)生的強(qiáng)度。
　�、�、教學(xué)綜合樓屋面金屬物的可靠接地，減少了由于電位反擊造成的人身傷害及設(shè)備損壞。
　　⑶、教學(xué)綜合樓旗桿的合格、可靠、穩(wěn)定的接地網(wǎng)的改造，為雷電泄放提供了暢通的泄流通道。
　　7.2在內(nèi)部防雷方面
　�、拧⒔虒W(xué)綜合樓計算機(jī)教室采取等電位措施，減少了雷電反擊。
　　⑵、教學(xué)綜合樓內(nèi)的供電系統(tǒng)建立起了多級防雷保護(hù)體系，保障樓內(nèi)網(wǎng)絡(luò)控制中心、計算機(jī)教室設(shè)備的安全及正常工作。
　　8、結(jié)束語
　　以上就是我對于東明縣第一高中綜合樓防雷的一些個人見解。雷害的表現(xiàn)是多方面的，破壞性巨大的。要采取泄流、均壓、接地、屏蔽、等電位連接、浪涌保護(hù)器等系統(tǒng)的防護(hù)措施，可大大減少雷擊時對建筑及內(nèi)部信息系統(tǒng)的危害，從而保障人員及財產(chǎn)的安全。如果從建筑設(shè)計施工階段開始體現(xiàn)這些綜合系統(tǒng)的防護(hù)設(shè)計原則，必將會起到事半功倍的理想防護(hù)效果。智能建筑內(nèi)各種電子設(shè)備越來越多，防雷措施也越來越復(fù)雜，只有按綜合防雷概念，將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施整體統(tǒng)一考慮，才能真正做到安全可靠。隨著科學(xué)化技術(shù)的逐漸發(fā)展及建筑物防雷安全的重視，防雷技術(shù)將會得到不斷得到完善。