防雷工程设计

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      雷击灾害是大自然的重大灾害之一,近年来,我们身边越来越多的雷击重大事故发生。因此为了保证电子设备的正常运行和人员的安全,必须设计完整有效的防雷方案。对于一个工程的防雷设计来说,一般应从以下几方面来处理。以一所学校的防雷工程设计为例来说明。

    工程背景2007523日,重庆市开县兴业小学遭受雷击,造成7名学生死亡、39人受伤的重大雷击事故。

      一、现场分析

    该学校的建筑物主要有一号楼、二号楼、科技楼、体育馆、食堂、二栋学生宿舍楼组成,其中一号楼是机房所在地,机房内有在较多电子设备,需要做为一个重点防感应雷保护。另外在场外还有监控系统的前端设备也在重点防感应雷保护之内,七栋建筑物不但需要安装完善的直击雷防护设施,还要做好接地、等电位连接和防感应雷保护措施,从而形成一个完善的综合防雷系统。

    二、设计依据

     1GB5005794《建筑防雷设计规范》

     2GB5017493《电子计算机房设计规范》

     3JGJT1692《民用建筑电气设计规范》

     4GB9361-88  《计算机场站安全要求》

     5GB7450-87  《电子设备雷击保护导则》

     6GB2887-89  《计算站场地技术文件》

     7GB9361-88  《计算站场站安全要求》

     8GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

     9JGJ/T16-92  《民用建筑电气执行规范》

     10IEC1312    《雷电电磁脉冲的防护》

     11XQ3-2000   《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

      三、设计方案

      (一)、直击雷的防护

    一号楼、二号楼、科技楼、宿舍、食堂、体育馆、烟囱、卫星接收天线等建(构)筑物应做避雷带或安装避雷针,避雷针保护范围应符合相关标准,有效保护建(构)筑物;避雷带应平整、顺直、牢固,无倒状、断裂;旗杆应做好接地;接地引下线应牢固、平整,且远离出入口,在距地以上1.8米以下设立绝缘保护层。

      具体操作 

     一般采用Φ10-18的热镀锌圆钢,或是水管,沿墙一周布设。如果大楼的面积过大,则需要在楼面布设避网,与避雷带一起,形成整体的接闪系统。

    (二)、屏蔽和等电位连接

     建筑物之间的连接电缆应敷设在金属管道内,这些金属管道从一端到另一端应全线电气贯通,并连到各建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层也应连到这些连接带上。

     将进入大楼的各类金属管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地,在进入设备房前再进行二次等电位连接后接地。

     在建筑物入口处,即LPZ0BLPZ1区交界进行总等电位连接后接地,在后续的雷电防护区交界处按总等电位连接的方法进行局部等电位连接,连接主体包含系统设备本身(含外露可导电部分)、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道(水管、采暖和空调管道等金属管道)、屏蔽槽、防雷器器SPD的接地等均以最短的距离就近与这个等电位连接带直接连接。

     架空电力线由于终端杆引下后应更换为屏蔽电缆,进入大楼前应水平直埋50m以上,埋深于地面下0.6m以上,屏蔽层两端接地,非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上,铁管接地。

    在计算机机房、监控机房、消防机房、程控交换机房等防静电地板下面沿墙四周分别加装等电位铜排,规格40mm*3mm。机房内的安全保护接地,信号工作地,屏蔽接地,防静电接地和防雷器接地等均应连接到局部等电位接地端子板上。机房内金属设备、机柜外壳等均连接到等电位铜排上做保护接地,保护接地线用6mm2多股绝缘铜地线。防静电地板支架与等电位铜排的接地采用软铜带。等电位铜排与层接地端子的连接,采用不小于35mm2多股绝缘铜地线。

    等电位采用M型等电位连接网络。

     (三)、防雷接地系统

     接地是防雷系统重要的组成部分,只有将雷电流的能量泄放到大地,才能可以保证电子设备免遭雷击灾害;等电位连接的目的,在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差,防止雷电反击。因此必须建立完善的接地系统及等电位连接。

    1接地系统(地网)设计:
    
根据GB50057-94的要求,我们可以用热镀锌角钢与热镀锌扁钢作为材料,制作地网。地网的一般要求,建筑接地不大于30欧,电源接地不得大于10欧,普通弱电系统接地不得大于4欧;如果采用联合接地方式,则要求要不大于1欧。而在实际施工过程中,视具体的情况,采用不用的组合,优化材料,可以达到优化设计的目的

      2、具体实施方法:

    根据学校实际情况,在建筑物大楼四周离外墙3米远处设置闭合人工地网,水平接地体采用热镀锌扁钢,垂直接地体采用热镀锌角钢和非金属低电阻接地模块相结合的方式。

① 地网由垂直接地体(L45×45×2500mm热镀锌角钢),水平接地体(40×4mm热镀锌扁钢),接地模块(600*500*45mm)构成,如果土质条件差,比如土壤电阻率大于300Ω•m的情况下,应该增加长效降阻剂,或在周围和回坑泥土中加入一定比例的食盐、铁屑、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等。避雷线弯曲处不得小于90°,弯曲半径不得小于圆钢直径的10.

② 地网的埋深,不得小于0.5m,垂直接地体之间的间隔,一般为垂直接地体的深度的两倍。人工地网,一定要预留接地端,作为系统接地点及测试点使用。

③ 接地体(地网)埋设位置应尽量在距建筑物3m以外,当接地体装置埋设在距建筑物出入口或人行道小于3m时,应采用在接地装置上面敷设50~90mm厚度沥青层,其宽度应超过接地装置(地网)2m,当接地遇有白灰焦渣层而无法避开时,应换土或用水泥砂浆进行保护。

      (四)、产品的安装及说明

       1电源防雷器的安装要求

    1、安装于各级配电箱(柜)、设备的进线端;

    2、与电源线缆并联(直流电源防雷器除外);

    3、接地线采用10多股铜线或16mm2单股铜线;

    4、所有地线按就近原则以最短的距离接地

    5、电源防雷器的前端须串联快速熔断丝或空气开关,以防止短路电流导致系统故障(防雷箱中装有空气开关),直流的除外。

       2)信号防雷器的安装要求

    1、安装于设备与信号线的连接端口,尽量靠近设备;

    2、与数据线串联;

    3、确认与数据进线方向一致;

    4、接地线采用2.5 mm2的标准黄绿双色地线;

       3)等电位连接和地网地线安装要求

    1、设备的等电位接地线采用10-25 mm2多股铜线或35mm2单股铜线;

    2、所有地线按就近原则以最短的距离接地

    3、地网的接地引线采用25 mm2的铜线或φ8mm以上的镀锌圆钢。

    四、工程预算

     工程总预算合计为¥       ,分为地网工程预算和防雷设备预算。

    (一)地网工程预算

     

序号

名称

型号(规格)

数量

单价

总价(元)

1

热镀锌扁钢

4*40

 

 

2

热镀锌角钢

5*50*50*2000

 

 

3

非金属低电阻接地模块

RESON JDMK-1

 

 

4

热镀锌圆钢

φ10

 

 

5

避雷带支持架

1000mm

 

 

6

多股铜芯绝缘导线

35mm2

 

 

7

多股铜芯绝缘导线

25mm2

 

 

8

多股铜芯绝缘导线

16mm2

 

 

9

多股铜芯绝缘导线

10mm2

 

 

10

等电位端子箱

 

 

 

11

安装附件

/

1

 

 

12

开挖地极土坑

m

 

 

13

电工、焊工

/

 

 

14

税金

 

 

地网工程总造价为¥       

   说明:上表仅作参考,施工实际用材应以现场实际情况来定

  (二)防雷设备预算

序号

产品名称与型号

说明

 

()

数量()

金额()

1

箱式三相电源防雷器

 

 

 

 

2

箱式三相电源防雷器

 

 

 

 

3

单相电源防雷器

 

 

 

 

4

设备总额

 

 

 

 

5

施工安装费

 

 

 

 

16

税金

 

 

 

 

   说明:上表防雷器数量仅作参,安装防雷器实际数量应以现场实际情况来定。


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