某市地稅稽查征管、征收中心防雷工程設計

吳仕軍，龍衾穎，王世毓

(1.貴州省防雷減災中心，貴州 貴陽 550002;2.貴州省金沙縣氣象局，貴州 金沙 563600)

1 引言

雷擊不但直接造成對地面物體的破壞，而且雷電放電產生的電磁場也會通過耦合對電氣設備，尤其是弱電設備構成嚴重威脅。它具有發生范圍廣、頻率高、強度大等特點［1］。某市地稅稽查征管、征收中心是一待建工程，其內部設計有自動控制、通信和計算機網絡等微電子設備和系統，具有耐電壓等級低，防干擾要求高，抗雷擊能力弱的特點。本文針對該中心大樓設計了一套綜合防雷的方案，在采用完善的直擊雷防護措施的前提下，著重考慮雷擊電磁脈沖對建筑內部的信息系統的影響，提出采用屏蔽、共用接地系統、等電位連接、合理布線、加裝浪涌保護器等綜合技術。實施該方案可使建筑物的雷擊損害降到最低程度，為大樓內部的信息系統安全可靠運行提供保障。

2 工程勘察

地稅稽查征管、征收中心地處云貴高原的東斜坡上，屬雷電災害易發區。當地雷暴日為51 d/a，屬高雷區。所在場地已平整，是一待建工程，經測量土壤電阻率約為115Ω·m。用地面積14 119m2，建設用地面積11 616m2，總建筑面積22 842m2，相對地面高度64.3m。

中心大樓包括供配電系統、計算機網絡系統、視頻監控系統(安全防范系統)、火災自動報警系統等。其中，供配電為TN－S系統，采用雙路10 kV供電，在地下一層設有一座10/0.4 kV變配電所，內設二臺變壓器和一座柴油發電機組。計算機網絡系統共有5個機房，均設置在4層，其他房間都有一定數量的網絡接口，共享一個服務器和網絡交換機。建筑物外部設置6臺云臺式視頻監控器，分別位于主次入口、車庫入口和廣場旁邊，建筑內部共有30架槍擊式視頻監控器。監控機房設置在一層弱電機房內。火災自動報警系統包括火災報警及消防聯動控制系統(FAS)，使用RS232數據控制線，在每個樓層(包括地下室)都有感煙探測器、感溫探測器探頭設備。

3 防雷類別劃分

建筑物年預計雷擊次數N=0.18次/a。據《建筑物防雷設計規范》第2.0.3條規定:預計雷擊次數＞0.05次/a的部、省級辦公建筑物及其他重要或人員密集的公共建筑物應劃分為第二類防雷建筑物;依據《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16－92第12.2.2.3條規定:“19層以上的住宅建筑物和高度超過50 m的其他民用建筑物列為二級防雷建筑物”，該建筑相對地面高度64.7 m，因此該建筑物確定為第二類防雷建筑物或二級防雷建筑物。

4 防雷工程設計

建筑物雷電防護必須采取綜合防護措施，包括外部防護和內部防護，涵蓋接閃、分流、屏蔽、均壓(等電位連接)、綜合布線、接地6個部分。

4.1 外部防雷

4.1.1 接閃器與引下線 按二類防雷建筑設計，屋面防雷裝置利用屋面屋脊，女兒墻等處明敷避雷帶(Φ12 mm鍍鋅圓鋼)作為接閃器。其中主樓和裙樓各采用10根引下線，并利用大樓外墻柱子柱內的兩根Φ16 mm主筋作為防雷引下線使用，然后以焊接的方式與基礎接地裝置可靠焊通，各連接點要可靠焊接，使焊縫飽滿有足夠的機械強度，不得有夾渣、咬紋、裂紋、虛焊、氣孔等缺陷。

4.1.2 綜合接地網 利用建筑物基礎內主鋼筋相互連接作為接地體，基礎地梁對角的四根主筋應焊聯成閉合回路。防雷接地，保護接地，弱電設備接地共用，其接地電阻不大于1Ω。

利用建筑樁基礎內的橫向和縱向鋼筋作為自然接地體，采用－40 mm×4 mm將樁基礎、承臺、底梁鋼筋都焊接成一個完全閉合的環形接地網格，地網面積約3 500 m2。

估算接地電阻0.9Ω。利用自然接地體即可滿足接地電阻的要求，不必再增設人工輔助接地體。

4.1.3 側擊雷防護 在實際雷擊案例中側擊雷時有發生，一般側擊雷的滾球半徑小，雷電流也小，建筑結構能夠承受，但對建筑內部設備和人群構成威脅。因此，對于二類防雷建筑，從室外地坪算起，建筑物從45 m開始，每層外墻處設均壓環。均壓環宜利用外墻內圈梁內鋼筋，并與所有引下線焊接相連各層金屬護欄、鋁合金門窗、玻璃幕墻等所有金屬構筑物應與均壓環可靠相連并且可靠的接入接地系統。

國家經濟發展的大環境決定了中小企業是否能夠長遠地發展下去。在具體的發展過程中，必須要形成全面有效的經濟環境分析，確保與企業自身內部控制相適應。

4.2 內部防雷

4.2.1 等電位連結及接地 設置總等電位聯結至少4處，其中裙樓2處，主樓2處，設置局部等電位若干(位于機房、配電箱、洗手間等)。進入本大樓的電纜金屬外皮、自來水管、消防管道、金屬構件等在進入大樓時進行總等電位連接。

樓內母線槽、電梯軌道、信號線及電線暗箱均進行了等電位接地處理，玻璃幕墻金屬支架也與大樓主筋焊接在一起，各房間內直流地、PE線(即把給設備供電的三插孔上端PE地線用6 mm2銅線與等電位連接母排相連接)、屏蔽地、靜電地及SPD接地、管道及各金屬構件等均與大樓主筋進行了等電位連接。靜電地板的金屬支撐之間也進行了電氣連接處理，實現了共用接地。

弱電機房、計算機網絡機房的等電位聯結方式如圖1、圖2所示。

4.2.2 屏蔽和綜合布線 為了防止雷擊電磁脈沖干擾，所有進出大樓的線纜，均應采用帶有金屬屏蔽層護套的線纜，或套金屬管埋地敷設。

各井(強電和弱電井)內的所有線纜，應敷設在金屬屏蔽槽(管)內，金屬屏蔽槽(管)在穿經每一層樓時應與該層等電位連接帶電氣連接，并保證金屬屏蔽槽(管)首尾電氣貫通，線纜的金屬橋架也應作多點接地處理。對于建筑內的重要信息設備應采用箱體式屏蔽設備(機箱、機柜等)。

4.3 各系統防護措施

4.3.1 供電系統的防護 第一級SPD1安裝在電源總配電柜低壓側，每條相線和中在線選用Ⅰ級分類實驗用沖擊電流Iimp通過幅值電流15 kA的SPD(10/350μs)。第二級SPD2安裝在總電源配電箱、消防控制間總電源配電箱、動力用電總電源配電箱和機房配電間總電源配電箱，在每條相線和中在線選用標稱放電電流不小于40 kA的SPD(8/20 μs)。第三級SPD3分別安裝各樓層分電源配電箱、風機房配電箱、電梯機房配電箱等在每條相線和中在線選用標稱放電電流不小于20 kA的SPD(8/20 μs)。第四級SPD4安裝在重要設備前端(如服務器、UPS)前加裝通流容量為3 kA的SPD進行精細保護，或采用5kA(8/20μs)防雷電源插座，在辦公室內的微機、空調宜使用防雷電源插座。

4.3.2 計算機網絡系統的防雷保護 本文主要考慮局域網雷電防護，在做好局域網網線屏蔽的同時，加強終端設備局域網埠的雷電防護。在局域網絡的兩端安裝電涌保護器，有效地防止各種過電壓對設備造成的破壞(圖3)。

圖3 計算機網絡系統防護圖

4.3.2 視頻監控的防護 在云臺攝像機電源、視頻、云臺控制線路前安裝一套三合一攝像機多功能電涌保護器，用于球型攝像機的防雷保護。在槍機攝像機電源、視頻線路前安裝一套二合一攝像機多功能電涌保護器，用于固定攝像機的防雷保護。各攝像機進入監控中心后應安裝同軸通訊信號電涌保護器。

在中間放大器輸入端的信號在線安裝一套同軸通訊信號電涌保護器，在中間放大器輸入端的電源在線安裝一套信號及通訊電涌保護器用于中間放大器的保護。

在監控中心16口矩陣線路前安裝一套同軸通訊信號電涌保護器，用于矩陣線路的防雷保護。在監控幕墻信號線路前安裝一套同軸通訊信號電涌保護器，用于矩陣線路的防雷保護。

4.3.3 消防報警系統防護 消防報警控制系統的報警主機、聯動控制盤、火警廣播、對講通信等系統信號傳輸線宜在進出建筑物直擊雷非防護區(LPZOA)或直擊雷防護區(LPZOB)與第一防護區(LPZ1)交界處裝設適配的信號電涌保護器。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應裝設適配的信號電涌保護器。

消防控制室內，應設置等電位連接網絡，室內所有的機架(殼)、配線線槽、設備保護接地、安全保護接地、浪涌保護器接地端均應就近接至等電位接地端子板。區域報警控制器的金屬機(殼)、金屬線槽(或鋼管)、電氣豎井內的接地干線、接線箱的保護接地端等，應就近接至等電位接地端子板。火災自動報警及聯動控制系統的接地宜采用共享接地。接地干線應采用截面積不小于16 mm2的銅芯絕緣線，并宜穿管敷設接至就近的等電位接地端子板。

5 結語

此防雷系統的設計可以將地稅稽查征管、征收中心所發生的雷電災害損失減少到最小，為大樓提供了安全保障。但是根據目前的防雷技術不能從根本上避免雷電災害的發生，所以當雷電發生時，對于系統可以不工作的應盡量關閉，以減少雷電造成的損害。

［1］馬明，張義軍.我國的雷電災害及其防御［N］.中國氣象報，2009－4－13(2).

［2］石光其.智能建筑信息系統雷擊電磁脈沖LEMP研究與防護設計［D］.湖南:湖南大學電氣與信息工程學院，2004.

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［4］GB50057－2010.建筑物防雷設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，2001.

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