廣東舞蹈學校佛山校區防雷設計方案

黃振盛 陳康春

摘要：本文以廣東舞蹈學校佛山校區作為案例分析對象，通過具體的項目分析，作出具體的防雷工程設計，重點論述了電源線路的防雷設計、信號線路的防雷設計和直擊雷防護設計方案。

關鍵詞：防雷設計、電源線路、信號線路、直擊雷

一、現場勘察及案例分析

1、勘察項目

勘察對象是廣東舞蹈學校佛山校區，我檢測所應校方領導的要求對舞蹈學校綜合防雷狀況進行現場勘察。本次重點對象為舞蹈樓、辦公樓、文化樓、生活樓、男生宿舍樓、女生宿舍樓（共6棟建筑物）的直擊雷防護、電源系統防護及生活樓局部的網絡、監控、電視信號線路防護。

2、項目分析

舞蹈樓、辦公樓、文化樓、生活樓、男生宿舍樓、女生宿舍樓的屋頂，經我所現場檢測發現，直擊雷防護設施不符合國家《建筑物防雷設計規范》GB50057-94（2000年版）的要求。各棟建筑物的電源及電子設備均沒有安裝防雷設備。重要網絡、電子設備主要布置在生活樓，包括三樓的中心機房、電腦機房、語音室。據校工作人員介紹，電源設備、網絡設備、電視機等設備都有被雷擊損壞記錄。由于生活樓除在總電源開關處安裝了帶漏電保護功能的空氣開關外，還在中心機房、教師之家等安裝的的帶漏電保護功能的小容量空氣開關，一到雷雨天氣或用電高峰，便頻頻跳閘，嚴重影響學校的正常教學工作、工作人員的身心安全及正常的學習與工作。

3、具體情況分析

（1）舞蹈樓、辦公樓、文化樓、生活樓、宿舍樓等建筑物屋頂直擊雷防護設施不符合規范要求，天面女兒墻、梯間屋頂、花架頂等建筑物的最高處沒有安裝避雷帶保護，部分陽角位、凸出部位沒有安裝避雷短針保護，屋頂樓面亦沒有安裝避雷網格防護，避雷引下線、接地系統亦不完善，為保證學校人員的安全，須按照規范要求，重新布設安裝避雷帶、避雷網、避雷針、引下線以及接地裝置。 （2）舞蹈樓、辦公樓、文化樓、生活樓、男生宿舍、女生宿舍等建筑物的總配電箱供電為三相380V，各棟建筑物內的總配電柜及均沒有安裝電源防雷器，雷電波很容易通過電源線路入侵建筑物內的計算機、交換機、電視、監控等設備。

（3）生活樓中心機房、電腦機房、語音室等重要的容易受雷電波入侵的弱電設備電源線路沒有做好多級防雷電波入侵的措施。（4）生活樓計算機、交換機、監控錄像機、電視等重要的設備采用非屏蔽的雙絞線或同軸電纜實現傳輸通信。由于雙絞線、同軸電纜屬于金屬線纜，且敷設過程中沒有采取任何的防雷電感應雷措施，其工作最高電壓為6V或以下，一旦發生雷擊，感應過電壓就沿雙絞線、同軸電纜入侵損壞建筑物內設備。（5）生活樓中心機房及教師之家帶漏電保護功能的C40空氣開關的容量、設計不符合的要求，須根據機房或辦公環境對電源配電的相關要求更換。（6）生活樓電腦機房的部分插座接觸不良，須根據電腦的相關要求更換接觸良好、容量符合要求的插座。

二、校區防雷工程設計

1、電源線路的防雷設計

1.1 具體分析

廣東舞蹈學校的電源供電系統均來自供電電網。而電網綿延千里，不論是雷擊還是線路浪涌發生的機率都很高。當附近發生雷擊時，雷擊產生浪涌電壓通過電網快速傳輸，經變電站等衰減，到配電室、控制機房仍然有上千伏，造成電源、通訊和控制系統的工作不穩定，甚至損壞。要攔截雷電由電力線侵入電子設備，應該從遠點雷擊、近點雷擊、錯相位雷擊、雷電電磁脈沖等四種雷擊現象入手，必須依據不同的防雷區域，采用不同的防護等級的防雷設備器件，實施全方位的防護，才能在發生雷擊時，有效地保護電子設備。根據廣東舞蹈學校電源供電系統的雷電防護情況分析，在高壓電源側由電力供電部門安裝的避雷器只對遠點雷擊，錯相位雷擊起到一定的防護作用，但殘壓仍然很高，且對近點雷擊、雷電電磁脈沖感應、雷電波侵入則不能起到防護作用。

1.2 具體措施

（1）在舞蹈樓、文化樓、生活樓、男生宿舍、女生宿舍的總電源開關處，各并聯安裝一套電源防雷箱(雷電通流量為40KA)，作為電源防雷第一級保護。（2）在辦公樓每層的總配電箱開關處，各并聯安裝一套電源防雷箱(雷電通流量為40KA)，作為電源防雷第一級保護。

（3）在舞蹈樓監控室總電箱、生活樓教師之家總電源開關、生活樓語音室總電源開關、生活樓三樓總配電箱處，各并聯安裝一套電源防雷箱(雷電通流量為20KA)，作為電源防雷第二級保護。（4）在生活樓中心機房總電源開關及電腦機房的總電源開關處，各并聯安裝一套電源防雷箱(雷電通流量為20KA)，作為電源防雷第三級保護。（5）在生活樓電腦機房的網格機柜插座前端，并聯安裝一套電源防雷插座(雷電通流量為10KA)，作為電源防雷精細級保護。

2、信號線路的防雷設計

2.1 具體分析

在雷擊發生時，產生巨大瞬變電磁場，在1KM范圍內的金屬環路，如網絡線、電話通信線路、視頻監控線路等都會感應到雷擊，將會影響各系統的正常運行，甚至徹底破壞各系統的重要電子設備。對于網絡、通信、門禁、監控方面的防雷工作是較易被忽視的，往往是當系統受到巨大破壞、資料損失慘重時才想到應該做預先的防范。本方案中對上述各系統設備防護，考慮的防護對象為網絡、通信的信號線路過電壓防護。

2.2 具體措施

（1）在生活樓中心機房外線網絡交換機出線端口并列安裝 (24口）的網絡信號防雷器(最大放電電流為5KA)，作為網絡交換機的輸出端保護。（2）在生活樓中心機房監控錄像機出線端口并列安裝 (12口）的視頻信號防雷器和一個 (單口）的網絡信號防雷器(最大放電電流為5KA)，作為監控錄像機的輸入端保護。（3）在生活樓中心機房程控電話機出線端口并列安裝的電話信號防雷器作為電話程控機的輸入端保護。（4）在生活樓電腦機房網絡交換機出線端口并列安裝一個 (48口）、一個 (16口）的網絡信號防雷器(最大放電電流為5KA)，作為網絡交換機的輸出端保護。（5）在生活樓教師之家電視信號入線端口并列安裝的電視信號防雷器，作為電視信號的輸入端保護。

3、直擊雷防護設計

3.1 具體分析

雷電流也是電流，它具有電流所具有的一切效應，不同的是它在短時間內以脈沖的形式通過強大的電流；尤其是直擊雷，它的峰值有幾十KA，乃至幾百KA。它的峰值時間（從雷電流上升到1/2峰值算起，直至下降到1/2峰值止的時間間隔），通常負閃擊只有幾μs到十幾μs，正閃擊較長些。雷電流具有很強的破壞作用，雷流通道上遇到易燃物質，可能引起火災；雷電流流經避雷設施的轉角位、彎位的時候，避雷設施之間會受到向內或向外的作用力。因此雷擊時候，由于電動力的作用，也有可能使避雷設施折斷；在雷電流通道周圍空氣受熱急劇膨脹，其外圍附近的冷空氣被強烈壓縮，形成沖擊波。這種沖擊波的破壞作用就跟炸彈爆炸時附近的物體和人、畜受損害一樣。

3.2 具體措施

（1）接地裝置：本工程采用共用接地系統的方式，利用建筑物基礎鋼筋作為自然接地裝置，人工接地裝置采用4*40熱鍍鋅扁鋼作人工水平接地體及50*50*5（長2米）作人工垂直接地極。防雷接地、金屬管道接地、電氣設備工作接地、保護接地等共用同一接地系統，共用接地系統的接地電阻應≤4Ω。若測試值不符合上述要求，須補裝人工接地極。

（2）引下線：利用建筑物柱≥Φ16螺紋鋼筋或采用Φ12熱鍍鋅圓鋼作引下線。人工引下線距離地面1.7米以下部分須外套PVC管保護。引下沿建筑物四周對稱或均勻布置，其平均間距不應大于18米。

（3）接閃器：天面避雷帶采用Φ10熱鍍鋅圓鋼沿天面外圍（女兒墻上），樓梯間外圍，天面水池頂外圍等天面最高處敷設。支持碼間距為1.0米，拐彎處0.5米。并在天面陽角處設置避雷短針，避雷短針采用Φ12熱鍍鋅圓鋼，其頂部磨尖，露高≥350mm，并與天面避雷帶可靠焊接。同時，在天面隔熱層上明敷Φ10熱鍍鋅圓鋼與天面避雷帶共同組成不大于10m×10m或12m×8m避雷網格。在舞蹈樓天面室外空調機組處設置3根5.5米避雷高針，作為空調室外機組的直擊雷防護。

（4）不同安裝高度的避雷帶利用結構柱筋或采用Φ10熱鍍鋅圓鋼連接；天面金屬設備、金屬構架、金屬管道等金屬物就近與防雷裝置可靠連接。

（5）接地裝置之間互相焊接連通，鋼筋之間采用雙面焊接，焊接長度≥6D（D為鋼筋直徑）；若鋼筋之間采用雙面焊接有困難時，可采用單面焊接的方式，但其焊接長度須≥12D。扁鋼與圓鋼之間采用單面焊接的方式，焊接長度不少于圓鋼直徑的12倍。

三、結束語

綜上所述，雷電破壞途徑主要有三種，分別是直擊雷、雷電波侵入和雷電感應。一般防直擊雷是通過外部避雷裝置，引下線、接地裝置構成完整的電氣通路，將雷電流泄入大地。系統電源線、信號傳輸或進入設備的金屬管線遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，造成電位差使設備損壞，安裝相應的防雷裝置能有效解決。