庆元中学教学楼雷电防护设计
中图分类号：TU312 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）09-0290-02
一、工程目标现场勘测
1.庆元县雷电环境条件
历史气象资料统计表明：庆元县年平均雷暴日Td为89天，属于多雷区。
2.被保护建筑物简介
教学楼长38.9m，宽24.8m，高25.6m。建筑内设备特别是计算机设备容易遭受直接雷击和感应雷击破坏。教学楼为7层建筑，教室内除电源外，其余系统的核心集中于二层的中心机房。
电源系统：总电源由室外配电房埋地30m引入，总配电箱位于首层侧门梯间底。由总配电箱引出7组三相五线制（TN-S）电源至每层分配电箱，再由分配电箱配电各教室。
电话系统：电话入线分光缆及音频两类，线路由室外公共网络引至2楼机房，再在机房内通过程控交换机向其它教师办公室配线。
计算机系统：主交换机及服务器设于2层机房，通过光缆电话线与Internet联系。室内局域网则利用超五类双绞线实现。
二、教学楼的直击雷防护
1.建筑物防雷类别的判定
1.1建筑物年预计雷击次数计算式
式中k为雷击次数校正系数，取1.5（山坡下或山地中土壤电阻率较小处的建筑物取1.5），Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，由式Ng=0.1Td确定，Ae为建筑物等效截收面积。
1.2 雷击大地的年平均密度
1.3 建筑物等效截收面积
建筑物等效截收面积应为其实际平面向外扩大后的面积，当建筑物的高H<100m时，由下式确定：
1.4 建筑物的年预计雷击次数
1.5 建筑物防雷类别的判定
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的相关条款以及实际情况，将教学楼判定为第二类防雷建筑。
2.接闪器的设计
依据GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》中规定，接闪带与建筑物的主钢筋进行良好的电气连接，并按规范的规定采用镀锌圆钢Φ12，由Φ12间距为 1.5m高为0.2米的支持卡固定于屋面、墙壁及楼梯顶上，同时在屋面阳角处及梯屋顶四角上另加设Φ16，高 0.5m的短杆，并在屋面加设不大于10m×10m或12m×8m的避雷网格。
3.接地装置引下线的设计
利用建筑物柱内对角主筋作防雷引下线（Φ≥12）。引下线主筋从上到下通长焊通 ，其上部应与接闪器焊接，下部与基础焊接，并分别与各层板筋、梁筋及桩笼纵筋、螺旋箍筋、地梁面筋焊接通，构成一完整的电气通路。每根引下线处的冲击接地电阻不宜大于5Ω。
4.接地装置的设计
尽量采用建筑物基础的钢筋和自然金属接地物统一连接，作为接地网；在建筑物中选作地网的桩基础、承台作引下线的柱筋，其驳接处应采取焊接而不应用绑扎代替；尽量以自然接地体为基础辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形。
5.跨步电压与接地装置埋深
5.1 土壤电阻率的测量
本工程采用问纳（Wenner）四电极法，讲小电极埋入被测土壤呈一字排列，埋入深度均为b，直线间隔均为a。如图3所示。经过测量，土壤电阻率平均值为30Ω?m
5.2 接地装置埋深
由于雷电流强度是一个随机数值，防直击雷的接地装置要与建筑物和构筑物的出入口行人道的距离不应小于3m。当小于3m时，应取下列措施之一：水平接地体局部埋深不应小于1m；水平接地体局部包以绝缘物；采用沥表碎石地面或接地装置上面敷设50-80mm厚的沥青层，其宽度超过接地装置2m。考虑安全因素，本工程采用接地体埋深1.2m，包以沥青层增大其接地电阻。
三、教学楼的内部防雷
1.教学楼的防雷分区划分及等电位连接设计
1.1 防雷分区的作用
在确定了各等电位连接带位置后，可以确定等电位连接导体的最小截面；可以确定SPD（电涌保护器）的安装位置；通过计算，考虑到设备的抗电磁干扰能力，来确定是否需进一步增加屏蔽；可考虑敏感电子设备的安全放置位置（LPZ1区或以后屏蔽防护区）。
2.电子信息系统雷击防护等级划分
2.1 信息系统可接受雷击次数计算
2.2 建筑物及入户设施年预计雷击次数
2.3 按防雷装置拦截效率E的计算式确定其防雷等级
教学楼防雷装置拦截效率：E=1-Nc/N=1-0.0865/0.1657=0.4779，确定其雷电防护等级为D级（E≤0.80时）。
3.供配电系统分析
上述被保护设备耐受冲击过电压，规范将其划分为Ⅱ类，耐受冲击过电压额定值Uw=2.5kV。
四、结论
本文对庆元中学教学楼进行了外部和内部防雷设计，确定为二类防雷建筑物后，根据该建筑物的位置，周边环境，配电、走线方式，内部电子系统保护等级等因素，设计了一套完整的防雷设计方案。
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