雷电是一种极具破坏力的自然现象, 每一次落雷都在雷击中心1.5km～2km范围内产生危险雷电高压通过供电线路和信号线路损害说连接的设备。
连云港市是一个自然灾害多发区, 因其特殊的地理位置, 每年该市的雷暴日都保持在40天左右, 每年因雷电灾害而导致的损失上亿元。而长江三角洲地区是现代化发展最快的地区, 各行各业都拥有大批电子、通讯、计算机、卫星接收等先进仪器设备, 在雷电灾害发生时, 雷电的强大能量, 雷电造成的电磁脉冲对电子设备危害极大, 轻则损坏设备, 重则危及生命。
1 现场勘测的基本情况
1.1 地理环境
工程所在的该区位于连云港市东海县西双湖边;东海境内有羽山、磨山、牛山等山脉;水源充足, 有主要拥有新沭河、淮沭新河、蔷薇河、鲁兰河、石安河、龙梁河等16条干支河流。
1.2 气象环境
正负闪频数的日变化不一致。负闪07～12时雷电几乎全部在南岭以南地区;13～18时, 分布范围扩大且密度迅速增长, 达到全天的最大值期;此后雷电频数和分布范围剧减, 但在00～06时又有明显的增强且成为全天中的第二个高值期。雷电强度日变化虽然不大, 但正负闪间的差别仍然比较明显。负闪的量值总是大于正闪, 这和北方的分析结果一致。该地区的雷暴活动比较剧烈是造成其雷电强度大于北方地区可能的原因。雷电活动的电流一般集中在40kA～90kA。负闪雷电电流频发值内发生的雷电占总体雷电的26%之多, 且回击数的概率分布呈现指数的递减。仅包含一次回击过程的雷电活动占总体雷电的43%。
1.3 土壤结构
工程所处地段地质构造比较稳定, 冬季无冻土, 全年土壤电阻率比较稳定。用文纳四极法测得该地区土壤电阻率为ρ=40Ωm。
2 设计方案
防雷系统的设计应满足如下, (1) 保护器件不应影响到被保护设备的正常工作; (2) 雷击发生时, 所采用的保护器件应又较低的阻抗, 将冲击电流直接导入大地而不产生危害的冲击对地电位差; (3) 保护器件应有较高的承受冲击能量的能力, 并有规范的接地系统; (4) 保护器件应有劣化显示和故障自动切除功能, 外封装材料应为阻燃性材料[1～3]。
2.1 直击雷防护方案[4～6]
建筑物年预计雷击次数应按下式确定:N=KNgAe
其中Ng=0.024Td1.3=0.024×29.61.3≈1.963次/ (km2·a) (图1)
由现场测得R为18m, 共14层, 每层为3.7m H为51.8m。 (图2)
因此依GB50057-1994将该建筑物划归为第二类防雷建筑物所进行, 所以布置接闪器采用45m的滚球保护半径。
安装的避雷带采用热镀锌圆钢Φ10由间距为1.0m, 拐弯处0.5m支持卡固定于屋面, 墙壁上, 同时在屋顶中心处加设Φ20, 高5m的避雷针, 并在一层至五层楼、消防泵房、办公室天面加设10m×10m或12m×8m的避雷网格以达到良好的防雷要求所安装的避雷网应与天面避雷带作可靠的电气连接。
不同安装高度的避雷带利用结构柱筋或采用Φ10热镀锌圆钢连接。
避雷针的安装参考全国通用电气装置标准图集执行 (D562, D565) , 如图3所示。
建筑物上的避雷针和建筑物顶部的其他金属物应连接成一个整体, 并不得在避雷针构架上架设低压线路或通讯线路。装有避雷针的构架上的照明灯电源线, 必须采用直埋于地下的铠装电缆或穿金属管道的导线。避雷针及其接地装置, 应采取自下而上的施工程序。先安装集中接地装置, 后安装引下线, 最后安装接闪器。
引下线安如下方案布置:利用一层至五层楼、消防泵房、办公室等建筑物自身内部钢筋作引下线, 由于建筑物钢筋是从上而下连接一体的, 因此不能设置断接卡子测试接地电阻值, 需在柱内作为引下线的钢筋上, 另焊一根圆钢引至柱外侧的墙体上, 在距散水坡1.8m处, 设置接地电阻测试箱。在建筑结构完成后, 必须通过测试点测试接地电阻, 若达不到设计要求, 可在柱外距地面0.8m～1.0m预留导体处加接外附人工接地体。
接地装置安如下方案设计:鉴于该工程基础采用硅酸盐水泥, 其周围土壤的含水量不低于4%, 基础的外表面无防腐层, 本方案利用一层至五层楼、消防泵房、办公室基础内的钢筋作为接地装置。利用基础内钢筋网作为接地体时, 在周围地面以下距地面不小于0.5m, 每根引下线说连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求:
式中S为钢筋表面积总和 (m2) , kc为流入该引下线所连接的接地体的分流系数。
2.2 建筑内电源、信息系统防雷方案
2.2.1 电源线处安装电源避雷器
在总低压开关端一路电源处安装一套QSD150/4P防过电压浪涌的三相电源避雷器, 衰减从电源线引入的强雷电流和高电压, 把雷电流脉冲降低到设备能承受的水平。其最大承受雷电流Im a x=1 0 0 k A (1 0/350) , 响应时间tA≤100ns。安装:安装于总配电箱处, 属第一级 (A级) 电源保护, 防直接雷击。
在一层至五层楼、消防泵房、办公室每处入线电源总控制开关处各安装一套QSD120/4P防过电压浪涌的三相电源避雷器, 衰减从电源线引入的强雷电流和高电压, 把雷电脉冲降低到设备能承受的水平。其最大承受雷击电流Ima x=40kA (8/20) , 响应时间tA≤25ns。
2.2.2 信号线处加装信号避雷器
在办公区电脑上网专线上安装QPRJ45-5/10或QPRJ45-5/100网络专线防雷器。
3 注意事项
(1) 天面金属爬梯、设备金属外壳、金属航管道等金属物应就近与天面防雷设施可靠等电位连接。 (2) 防雷设施之间互相焊接连通, 钢筋之间采用双面焊接, 焊接长度≥6D (D为钢筋直径) ;若钢筋之间采用双面焊接有困难时, 可采用单面焊接的方式, 但其焊接长度须≥12D。 (3) 所有焊接外观良好, 外露焊口需刷两道防锈红丹外刷两道银油进行保护。 (4) 所有架空或埋地进出建筑物的金属管道 (如水管、消防管、煤气管等金属管道) 应就近与防雷接地装置可靠连接。
摘要：文章重点介绍了双湖水晶塔的综合防雷设计方案。针对湖边建筑的特点, 除对该建筑采用必要的监控、测试用的计算机辅助等的现有的雷电防护技术手段加以改进外, 还重点分析了避雷针的设计、塔内办公室内重点敏感电子设备的雷电电磁脉冲防护、供电系统的直击雷与感应雷防护。所设计的综合防雷方案, 取得了良好的应用效果。
关键词：勘察,直击雷防御系统设计,电源防御系统设计
参考文献
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