桐梓縣醫院綜合防雷工程設計

顏可貴，王鑫馨，涂仁忠

(1.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000;2.貴州省桐梓縣氣象局，貴州 桐梓 563200;3.貴州省余慶縣氣象局，貴州 余慶 564400)

1 引言

貴州省遵義市桐梓縣醫院的防雷設施，是一個待建工程，本文通過對該醫院防雷工程進行設計，使醫院的建筑物、內部設施、醫療器械得到有效的保護，以及保證人生安全，把雷電災害帶來的損失降低到最低程度。

2 桐梓縣醫院現場勘測

2.1 被保護建筑物外形特征及功能運用分配情況

醫院的門診部、住院樓合為一體，共6層，屬于鋼筋混泥土結構。長57.2 m，寬37.2 m，高22.6 m，建筑面積2 127.84m2。1層為門診大廳、消防控制室、急診部、放射室和配電室;2層為放射室、化驗部、理療室;3層為診室;4～5層為病房、護士站;6層為手術部、辦公區;屋頂為電梯機房、水箱間。

住院樓內設強電系統，包括消防動力、照明、空調配電、醫療配電等;弱點系統包括電話、網絡、保安監控、自動報警及廣播系統等。

2.2 被保護建筑物供、配電系統

本工程樓內由380/220 V低壓電源供電，由樓外變電所引出兩路ZRYJV22－1KV電力電纜，直埋引入一層低壓配電室配電柜。低壓配電系統接地型式為TN－S系統，各照明、動力電纜由低壓配電室敷設于電纜線槽內引至電氣豎井或穿鋼管至各層。重要負荷與非重要負荷分開敷設。各放射性設備由樓外專用變壓器低壓側放射式供電。

2.3 被保護建筑物照明系統

照明系統包含一般照明和應急照明、設備房、地下室的照明等。在變配電室、發電機房、風機房、消防水泵房等處設置火災事故應急照明，電梯井道照明應采用安全電壓照明燈具。

2.4 氣象資料分析及土壤電阻率測量

根據桐梓縣近30年的氣象資料統計，桐梓縣屬于多雷區，多年平均雷暴日數為43.3 d，春季占全年雷暴日數的35.1%，夏季站52.9%，秋季占10.2%，冬季占1.6%。

現場勘測中，采用溫納(Wenner)四電極法，測得當地土壤電阻率平均值為100Ω·m。

3 桐梓縣醫院防雷工程設計方案

3.1 住院樓直擊雷防護設施

經過現場勘察和圖紙分析:該住院樓為二類防雷建筑物，因此根據《建筑物防雷設計規范》GB50057－94中相關條款規定和該住院樓的實際情況，在住院樓天面女兒墻上敷設避雷帶。在天面中部突出的位置安裝避雷針，與避雷帶結合進行針帶保護。

避雷帶采用φ12鍍鋅圓鋼沿女兒墻、屋角、屋沿、屋脊、屋頂四周敷設。避雷帶支持卡為25 mm×4 mm扁鋼，高度為100 mm，間距為1 m，轉彎處0.5 m，避雷帶的固定采用焊接。

避雷網格，采用φ12鍍鋅圓鋼沿屋面暗敷，在屋面組成不大于10 m×10 m的網格。

突出屋頂的金屬物，均與避雷帶焊接;非金屬物體，在其上部增加避雷帶或避雷針，與其它避雷帶焊接成一體。

防雷引下線處應與柱內主筋(兩根φ≤16通長焊接鋼筋)焊接，引下至基礎鋼筋網，以基礎鋼筋網加輔助接地做接地體，要求從一層向上柱內主筋每層應可靠焊接，柱內主筋與每層框架梁可靠焊接，并與基礎內主筋可靠焊接，基礎內主筋搭接處可靠焊接，使整體形成可靠的電氣通路。

避雷帶和引下線圓鋼連接處焊接長度100 mm，雙面飽滿焊接，焊接處刷防腐漆。

本工程接地裝置為多系統共用，要求接地電阻＜0.5Ω。在建筑物室外距地面1m處設連接板，供測量接地電阻和接人工接地體使用。接地電阻值的測試應在冬季、雨季、竣工前多次測量，如不滿足要求，應加裝人工接地裝置。

在室內距地0.5 m處設連接板，供等電位聯結使用，柱內鋼筋引下線設連接端子板。

根據規范要求，該住院樓高度沒超過45 m，因此可不做防側擊雷措施。

3.2 住院樓強電防護措施

3.2.1 電源一級防護 在總配房里電源低壓端安裝一級電源防雷器3臺。

3.2.2 電源二級防護 主要針對醫院醫療設備保護。在大樓各樓層配電箱分別安裝二級電源防雷器，數量6臺。

二級電源防雷器相線的連接導線采用不＜10 mm2多股銅線，接地連接線采用不＜16 mm2雙色多股絕緣銅地線。

3.2.3 電源三級防護 電源三級防護主要針對醫院重要設備保護，包括醫院的微機機房、CT掃描儀和收費系統。

分別在住院部微機主機房配電箱前端、門診部收費系統所在配電箱前端、CT掃描儀所在配電箱前端、放射科所在配電箱前端安裝1臺箱式單相電源防雷器。

三級電源防雷器相線的連接導線采用不＜6 mm2多股銅線，接地連接線采用不＜10 mm2雙色多股絕緣銅地線。

3.3 住院樓弱電防護措施

3.3.1 消防系統 本系統由火災報警系統、消防聯動控制系統、火災應急廣播系統、消防直通對講系統、電梯監視控制系統、應急照明控制系統組成。

消防電子設備采用交流供電時，在交流電源系統中應設置SPD保護，由消防控制室引出的信號線聯動控制線等，應根據建筑物的重要性，裝設適配的SPD。

消防控制室與本地區或城市119報警指揮中心之間聯網的進出線路端口應裝設信號浪涌保護器。消防控制室內，應設置S型等電位接地網格，室內所有設備主機、設備保護接地、電源系統保護接地、SPD接地端均應做等電位連接。

在集中火災報警及聯動控制柜處分別加裝電源、控制信號防雷器。

3.3.2 保安監控系統 安防監控系統主控機、分控機的信號控制線、通信線、電源線、各檢測監控器的報警信號線，在穿過不同防雷分區時，應在防雷分區界面處裝設適配的SPD。

在終端攝像頭處分別安裝監控系統組合式防雷器。在監控機房視頻陣距切換控制器前端安裝視頻信號防雷器。

在視頻矩陣切換控制器處的各個視頻線進線處安裝視頻、控制電源防雷器。

由于頂層位于防雷區域的一區，且離防直擊雷的避雷帶較近，一旦避雷帶發生接閃，強大的雷電電磁脈沖將會對位于頂層的電子設備造成永久性破壞或使電子信息設備產生誤動作。因此必須做好頂層電子信息設備的雷電防護。

3.3.3 有線電視 出入建筑物的有線電視信號傳輸線，均裝設SPD電涌保護器;有線電視放大器的輸入、輸出端分別安裝適配的2個浪涌保護器;在1層和6層的放大器處安裝2個浪涌保護器;有線電視進線端放大器電源加裝三級電源浪涌保護器。

3.3.4 計算機網絡系統 網絡系統中各類集線器的輸入、輸出端口應分別裝設數據線SPD，當終端設備與集線器之間的距離超過30 m時，重要終端設備的信息插座也要裝設一個SPD。網絡系統中各類調制解調器的輸入和輸出端口應分別裝設數據線路SPD。在服務器前端和網絡層交換機處分別裝設信號浪涌保護器。

3.3.5 程控交換系統 各樓層程控交換配線架、程控交換總配線架加裝信號浪涌保護器。

3.4 住院樓的屏蔽措施

3.4.1 建筑物之間的連接 建筑物之間的連接電纜應敷設在金屬管道內，這些金屬管道從一端到另一端應全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應連到這些帶上。

3.4.2 架空電力線連接 架空電力線由于終端桿引下后應更換為屏蔽電纜，進入大樓前應水平直埋60 m，屏蔽層兩端接地，非屏蔽電纜應穿鍍鋅鐵管并水平直埋50 m，鐵管接地。

3.4.3 機房內、外屏蔽 對于機房主要是內屏蔽和外屏蔽，適當的運用局部屏蔽的方法來消除雷電電磁干擾危害。對于普通的辦公室，大樓本身的屏蔽就能滿足初級屏蔽要求，對于中心機房和電子收費機房，將室內用6面金屬網屏蔽起來，做到良好的次級屏蔽，有效的消除電磁干擾。

3.4.4 屏蔽線(槽)接地 屏蔽線(槽)必須2點以上接地，屏蔽線(槽)端點必須接地。電子、微電子信息設備應該盡量遠離外墻柱子，并設置在雷電防護的最高級別(LPZ2或LPZ3)區域內。

3.4.5 機箱屏蔽室 根據防雷分區和設備的具體要求，采取相應的屏蔽措施，增加設立機箱屏蔽室等措施，使雷擊產生的電磁場向內層衰減，以減小對音頻、視頻信號的干擾。

3.5 住院樓的等電位連接設計

3.5.1 直擊雷非防護區等電位連接 在直擊雷非防護區(LPZ0A)或直擊雷防護區(LPZ0B)與第一防護區的交界處設置總等電位接地端子板，總等電位連接采用等電位卡子，禁止在金屬管道上焊接。將一層建筑物內的各公共設施的金屬管道，進線配電柜的PE母排，建筑物金屬構件等通過總等電位端子板互相連通，并接地。MEB線均為－40 mm×4 mm鍍鋅扁鋼。等電位端子箱暗裝，底距地0.5 m。

3.5.2 電氣、電子設備等電位連接 每樓層衛生間、電氣、電子系統設備間及窗戶等應設置等電位接地端子板，接地端子板從各層作為防雷裝置的建筑物鋼筋體焊接引出。

3.5.3 計算機等設備等電位連接 在計算機機房、監控機房、消防機房等防靜電地板下面沿墻四周分別加裝等電位銅排，規格為30 mm×3 mm。機房內的安全保護接地，信號工作地，屏蔽接地，防靜電接地和浪涌保護器接地等均應連接到局部等電位接地端子板上。

3.5.4 電氣豎井等電位連接 電氣豎井內的接地干線為預留樓層等電位連接端子和強弱電接線箱預留接地提供接地母線。

3.5.5 雷電防護區交界處總等電位連接 在后續的雷電防護區交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接，連接主體包含系統設備本身(含外露可導電部分)、PE線、機柜、機架、電氣和電子設備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道(水管、采暖和空調管道等金屬管道)、屏蔽槽、電涌保護器SPD的接地等均以最短的距離就近與這個等電位連接帶直接連接。

3.6 住院樓的防雷接地

防雷接地采用共用接地方式，即交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等接地均接至建筑物基礎地網。

①各柱基內主筋必須與閥板內主筋可靠焊接，柱基內主筋作為垂直接地線，閥板內主筋作為水平接地線，基礎四角作成圓弧形。

②柱基主筋與閥板內主筋焊接后，每層柱內主筋必須可靠焊接。每層框架梁內主筋必須與柱內主筋可靠焊接。

③1層最外圈柱內主筋用鍍鋅扁鋼可靠焊接后，引出外緣3 m并用φ25 mm×2 500 mm的鍍鋅圓鋼垂直打入地下，上端部與扁鋼焊接，距地坪800 mm。

④將外引的垂直鍍鋅圓鋼用鍍鋅扁鋼水平聯結，可靠焊接。

⑤要求接地電阻＜0.5Ω。

⑥1層低配室設總等電位端子板，1層消控室在墻內敷設PC25穿BV1X25 mm2多股導線，引下至基礎內接地換接板換接后引至接地體。

⑦3層弱電機房在墻內敷設PC25穿BV1X25 mm2多股導線，引下至基礎內接地換接板換接后引至接地體。

⑧1、2層各放射設備機房在墻(柱)內敷設PC25穿BV1X25 mm2多股導線，引下至基礎內接地換接板換接后引至接地體。

⑨1層搶救室，2層化驗部，在墻內敷設鍍鋅扁鋼，引下至基礎鋼筋。在室內敷設一圈接地干線。

4 結語

本文根據桐梓縣醫院的地理環境、桐梓縣的氣候特點，結合現場對醫院的勘測情況，分析了雷暴對醫院建筑物及人員可能造成的災害，最后對該醫院進行綜合防雷設計。在防雷工程設計時，分別考慮了直擊雷的防范措施、電磁感應的防范措施，以及地網連接、等電位連接等方面。本綜合防雷設計，能夠很大程度上減少或者避免雷電災害帶來的損失，真正起到避雷減災的作用。