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慶元中學(xué)教學(xué)樓雷電防護(hù)設(shè)計(jì)
摘要： 教學(xué)樓是學(xué)校進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的主要場所，應(yīng)該對(duì)雷電防護(hù)安全給予高度重視。本文通過通俗易懂的語言對(duì)慶元中學(xué)教學(xué)樓的外部防雷與外部防雷的設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述。
關(guān)鍵詞：教學(xué)樓 內(nèi)部防雷 外部防雷
一、工程目標(biāo)現(xiàn)場勘測
1、慶元縣雷電環(huán)境條件
歷史氣象資料統(tǒng)計(jì)表明：慶元縣年平均雷暴日Td為89天，屬于多雷區(qū)。
2、被保護(hù)建筑物簡介
教學(xué)樓長38.9m，寬24.8m，高25.6m。建筑內(nèi)設(shè)備特別是計(jì)算機(jī)設(shè)備容易遭受直接雷擊和感應(yīng)雷擊破壞。教學(xué)樓為7層建筑，教室內(nèi)除電源外，其余系統(tǒng)的核心集中于二層的中心機(jī)房。
電源系統(tǒng)：總電源由室外配電房埋地30m引入，總配電箱位于首層側(cè)門梯間底。由總配電箱引出7組三相五線制(TN-S)電源至每層分配電箱，再由分配電箱配電各教室。
電話系統(tǒng)：電話入線分光纜及音頻兩類，線路由室外公共網(wǎng)絡(luò)引至2樓機(jī)房，再在機(jī)房內(nèi)通過程控交換機(jī)向其它教師辦公室配線。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：主交換機(jī)及服務(wù)器設(shè)于2層機(jī)房，通過光纜電話線與Internet聯(lián)系。室內(nèi)局域網(wǎng)則利用超五類雙絞線實(shí)現(xiàn)。
二、教學(xué)樓的直擊雷防護(hù)
1、建筑物防雷類別的判定
1.1建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算式
式中k為雷擊次數(shù)校正系數(shù)，取1.5(山坡下或山地中土壤電阻率較小處的建筑物取1.5)，Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度，由式Ng=0.1Td確定，Ae為建筑物等效截收面積。
1.2 雷擊大地的年平均密度
1.3 建筑物等效截收面積
建筑物等效截收面積應(yīng)為其實(shí)際平面向外擴(kuò)大后的面積，當(dāng)建筑物的高H<100m時(shí)，由下式確定：
1.4 建筑物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)
1.5 建筑物防雷類別的判定
根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010的相關(guān)條款以及實(shí)際情況，將教學(xué)樓判定為第二類防雷建筑。
2、接閃器的設(shè)計(jì)
依據(jù)GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，接閃帶與建筑物的主鋼筋進(jìn)行良好的電氣連接，并按規(guī)范的規(guī)定采用鍍鋅圓鋼Φ12，由Φ12間距為 1.5m高為0.2米的支持卡固定于屋面、墻壁及樓梯頂上，同時(shí)在屋面陽角處及梯屋頂四角上另加設(shè)Φ16，高 0.5m的短桿，并在屋面加設(shè)不大于10m×10m或12m×8m的避雷網(wǎng)格。
3、接地裝置引下線的設(shè)計(jì)
利用建筑物柱內(nèi)對(duì)角主筋作防雷引下線(Φ≥12)。引下線主筋從上到下通長焊通 ，其上部應(yīng)與接閃器焊接，下部與基礎(chǔ)焊接，并分別與各層板筋、梁筋及樁籠縱筋、螺旋箍筋、地梁面筋焊接通，構(gòu)成一完整的電氣通路。每根引下線處的沖擊接地電阻不宜大于5Ω。
4、接地裝置的設(shè)計(jì)
盡量采用建筑物基礎(chǔ)的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接，作為接地網(wǎng);在建筑物中選作地網(wǎng)的樁基礎(chǔ)、承臺(tái)作引下線的柱筋，其駁接處應(yīng)采取焊接而不應(yīng)用綁扎代替;盡量以自然接地體為基礎(chǔ)輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形。
5、跨步電壓與接地裝置埋深
5.1 土壤電阻率的測量
本工程采用問納(Wenner)四電極法，講小電極埋入被測土壤呈一字排列，埋入深度均為b，直線間隔均為a。如圖3所示。經(jīng)過測量，土壤電阻率平均值為30Ω・m
5.2 接地裝置埋深
由于雷電流強(qiáng)度是一個(gè)隨機(jī)數(shù)值，防直擊雷的接地裝置要與建筑物和構(gòu)筑物的出入口行人道的距離不應(yīng)小于3m。當(dāng)小于3m時(shí)，應(yīng)取下列措施之一：水平接地體局部埋深不應(yīng)小于1m;水平接地體局部包以絕緣物;采用瀝表碎石地面或接地裝置上面敷設(shè)50-80mm厚的瀝青層，其寬度超過接地裝置2m。考慮安全因素，本工程采用接地體埋深1.2m，包以瀝青層增大其接地電阻。
三、教學(xué)樓的內(nèi)部防雷
1、教學(xué)樓的防雷分區(qū)劃分及等電位連接設(shè)計(jì)
1.1 防雷分區(qū)的作用
在確定了各等電位連接帶位置后，可以確定等電位連接導(dǎo)體的最小截面;可以確定SPD(電涌保護(hù)器)的安裝位置;通過計(jì)算，考慮到設(shè)備的抗電磁干擾能力，來確定是否需進(jìn)一步增加屏蔽;可考慮敏感電子設(shè)備的安全放置位置(LPZ1區(qū)或以后屏蔽防護(hù)區(qū))。
2、電子信息系統(tǒng)雷擊防護(hù)等級(jí)劃分
2.1 信息系統(tǒng)可接受雷擊次數(shù)計(jì)算
2.2 建筑物及入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)
2.3 按防雷裝置攔截效率E的計(jì)算式確定其防雷等級(jí)
教學(xué)樓防雷裝置攔截效率：E=1-Nc/N=1-0.0865/0.1657=0.4779，確定其雷電防護(hù)等級(jí)為D級(jí)(E≤0.80時(shí))。
3、供配電系統(tǒng)分析
上述被保護(hù)設(shè)備耐受沖擊過電壓，規(guī)范將其劃分為Ⅱ類，耐受沖擊過電壓額定值Uw=2.5kV。
四、結(jié)論
本文對(duì)慶元中學(xué)教學(xué)樓進(jìn)行了外部和內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)，確定為二類防雷建筑物后，根據(jù)該建筑物的位置，周邊環(huán)境，配電、走線方式，內(nèi)部電子系統(tǒng)保護(hù)等級(jí)等因素，設(shè)計(jì)了一套完整的防雷設(shè)計(jì)方案。
參考文獻(xiàn)：
[1]梅衛(wèi)群 江燕如.《建筑防雷工程與設(shè)計(jì)》.氣象出版社.2008.
[2]王厚余.《SPD的選用和安裝中應(yīng)注意的問題》.電工技術(shù)雜志.2004年第5期.
[3]GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》.
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