小學教學樓雷電防護技術

摘要：以某小學教學樓為例，根據GB50057《建筑物防雷設計規范》、GB50343《建筑物電子信息系統防雷技術規范》規定，通過直擊雷防護、電源系統防護、接地等措施對小學教學樓進行雷電防護，從源頭上確保教學樓的防雷安全。

關鍵詞:小學；教學樓；雷電；防護

1 概述

據歷年氣象資料統計，濟南市年平均雷暴日為47天，屬于雷暴活動和雷電災害較頻繁的地區之一，每年因雷擊造成的損失極大。尤其是近幾年，由于城市建設規模不斷擴大，城市建筑物高度和密度不斷增加，城市污染加重，城市的熱島效應加大，增大了落雷概率，雷擊事故呈逐年遞增的趨勢。特別是隨著科學技術的不斷發展，微電子設備和弱電設備的廣泛應用，使雷電造成的災害程度和影響范圍日益擴大，經濟損失急劇增加。

2 教學樓現狀

該小學位于濟南市市中區，屬于濟南市落雷概率較高地區，極易遭受直擊雷和雷電感應、雷擊電磁脈沖等的危害。

根據現場勘察情況，該小學教學樓為5層，頂部設有避雷帶，屋面有兩個空調外機高出避雷帶，且未設置任何雷電防護措施，通過查看學校年度檢測報告，教學樓避雷帶及引下線接地良好。

學校總配電盒設置于教學樓東面外墻處，架空引入的電源總進線經電表及空氣開關后引入2樓總開關，然后引至各樓層配電盒，在總配電盒處設有一處簡單接地線，根據檢測報告，教學樓電源接地阻值為100Ω，遠遠大于4.0Ω的允許值，另外學校微機室設在教學樓4樓，電源接地不合格，整個學校電源系統也未設置任何防雷電波侵入措施。

在教學樓南面有一金屬旗桿，高度超過教學樓，根據檢測報告，旗桿未接地。

依據有關規范標準，從用戶利益出發，一切為用戶著想，按照可靠性、先進性、經濟實用性等原則，在現場勘察的基礎上確定本方案設計范圍為：教學樓屋面空調外機的直擊雷防護；學校電源系統的防護；金屬旗桿及教研樓東北引下線接地改造；接地地網的設置。

3 教學樓直擊雷防護

依據現場勘察，教學樓頂部有兩個空調外機高出屋面避雷帶，且未設置任何直擊雷防護措施。

根據國家規范GB50057-94中第3.4.5條及3.3.2條規定：

a、金屬物體可不裝接閃器，但應和屋面防雷裝置相連；

b、在屋面接閃器保護范圍之外的非金屬物體應裝接閃器，并和屋面防雷裝置相連。

考慮到學校內部電源系統沒有任何防雷電波侵入措施且基本無接地，而空調外機電源為教學樓室內電源，因此對其的直擊雷防護采取上述兩種辦法相結合的方式，即在兩個空調外機旁分別架設一支避雷短針，短針應高出空調外機0.5米，間距宜為1米。

避雷針可采用直徑不小于16mm的圓鋼，并應與屋面避雷帶可靠連接。

4 教學樓電源系統的雷電防護

雷擊發生時，大約50%的雷電流將沿接閃——引下通路直接泄放入地，頻率成分非常復雜的雷電流快速通過引下線時會感應出極強的電磁場，建筑物中的管線相對切割磁力線產生感應電流（即雷擊電磁脈沖），間接導致設備損壞和人員傷亡；另一方面，至少有50%的雷電流將沿著進出建筑物的管線泄放，對人員和設備構成直接威脅。因此，雷電波侵入與雷擊電磁脈沖防護已成為現代防雷設計的重中之重。其主要防護措施是：浪涌保護器安裝和等電位連接。

根據現場勘查情況及學校檢測報告，教學樓電源系統接地阻值為100Ω。電源進線采用三相四線制，未設置PE線，在總配電盒處自行設有一根簡單地線，阻值嚴重超過國家標準，需要整改。

由于學校內用電設備較少，多為照明電燈，僅4樓微機室有大量微機，因此本方案內對教學樓電源系統的防護僅考慮一級防護，微機室采取兩級防護措施。

一級防護目的在于將雷擊產生的大電流瞬間泄放入地，并限制瞬間過電壓，對后端設備進行初級防護。具體防護措施為：在總配電盒開關后端加裝一臺浪涌保護器，產品選用ZGG120-385浪涌保護器。

第二級防護目的在于將第一級電源SPD電涌保護器泄放后線路上仍然存在的過電壓進一步限制，確保一般用電設備的安全。

在微機室總電源開關后端加裝一臺ZGG80-385電源避雷器作為二級防護，確保電源線路上的安全，防止雷電過電壓過電流沿電源線路侵入危及人身安全或造成設備損壞。

由于教學樓電源系統接地阻值超過國家標準要求，應當為電源系統制作接地地網，根據現場勘查情況，可以在教學樓東面，即在總配電盒東面空地處制作一個接地地網，教學樓電源接地均利用該接地地網。

電源接地地網接地阻值應不大于4.0Ω。

5 金屬旗桿及教研樓東北引下線接地改造

根據防雷檢測報告，教學樓南面金屬旗桿未接地，教研樓東北引下線接地阻值超過國家防雷標準要求，均需要整改。

考慮到旗桿高度教高（超出教學樓），且升旗臺緊鄰教學樓，周圍是學生活動場所，因此旗桿接地地網必須采取相應的防跨步電壓措施，參照規范第4.3.5條規定，我們采取如下措施：

a、水平接地體深埋不小于1米；

b、水平接地體局部包絕緣物。

教研樓東北角引下線接地阻值教高，需要整改其接地地網，可在引下

線所在位置處增設一個人工接地地網，引下線與該人工接地地網可靠連接。

6 接地地網的設置

諸種雷害中，對直擊雷的防護措施包含避雷針、帶、網、引下線和接地地網的敷設，而對雷電感應的防護主要包含浪涌保護器的設置、屏蔽、等電位連接、合理布線以及共用接地裝置，由此可見，接地地網的設置是防雷工作中一個最重要的環節，接地地網的好壞直接關系到防雷工程的實際防護效果，良好的接地是防雷成功的重要保證之一。

根據上述防護措施可以看出，對該小學的雷電防護，需要制作3個人工接地地網，即教學樓東面電源系統接地地網、教學樓南面金屬旗桿接地地網以及教研樓東北角接地地網。旗桿接地地網必須采取防跨步電壓措施。電源系統接地阻值應不大于4.0Ω，旗桿及引下線接地地網接地阻值應不大于10.0Ω。