广东舞蹈学校佛山校区防雷设计方案

黄振盛 陈康春

摘要：本文以广东舞蹈学校佛山校区作为案例分析对象，通过具体的项目分析，作出具体的防雷工程设计，重点论述了电源线路的防雷设计、信号线路的防雷设计和直击雷防护设计方案。

关键词：防雷设计、电源线路、信号线路、直击雷

一、现场勘察及案例分析

1、勘察项目

勘察对象是广东舞蹈学校佛山校区，我检测所应校方领导的要求对舞蹈学校综合防雷状况进行现场勘察。本次重点对象为舞蹈楼、办公楼、文化楼、生活楼、男生宿舍楼、女生宿舍楼（共6栋建筑物）的直击雷防护、电源系统防护及生活楼局部的网络、监控、电视信号线路防护。

2、项目分析

舞蹈楼、办公楼、文化楼、生活楼、男生宿舍楼、女生宿舍楼的屋顶，经我所现场检测发现，直击雷防护设施不符合国家《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）的要求。各栋建筑物的电源及电子设备均没有安装防雷设备。重要网络、电子设备主要布置在生活楼，包括三楼的中心机房、电脑机房、语音室。据校工作人员介绍，电源设备、网络设备、电视机等设备都有被雷击损坏记录。由于生活楼除在总电源开关处安装了带漏电保护功能的空气开关外，还在中心机房、教师之家等安装的的带漏电保护功能的小容量空气开关，一到雷雨天气或用电高峰，便频频跳闸，严重影响学校的正常教学工作、工作人员的身心安全及正常的学习与工作。

3、具体情况分析

（1）舞蹈楼、办公楼、文化楼、生活楼、宿舍楼等建筑物屋顶直击雷防护设施不符合规范要求，天面女儿墙、梯间屋顶、花架顶等建筑物的最高处没有安装避雷带保护，部分阳角位、凸出部位没有安装避雷短针保护，屋顶楼面亦没有安装避雷网格防护，避雷引下线、接地系统亦不完善，为保证学校人员的安全，须按照规范要求，重新布设安装避雷带、避雷网、避雷针、引下线以及接地装置。 （2）舞蹈楼、办公楼、文化楼、生活楼、男生宿舍、女生宿舍等建筑物的总配电箱供电为三相380V，各栋建筑物内的总配电柜及均没有安装电源防雷器，雷电波很容易通过电源线路入侵建筑物内的计算机、交换机、电视、监控等设备。

（3）生活楼中心机房、电脑机房、语音室等重要的容易受雷电波入侵的弱电设备电源线路没有做好多级防雷电波入侵的措施。（4）生活楼计算机、交换机、监控录像机、电视等重要的设备采用非屏蔽的双绞线或同轴电缆实现传输通信。由于双绞线、同轴电缆属于金属线缆，且敷设过程中没有采取任何的防雷电感应雷措施，其工作最高电压为6V或以下，一旦发生雷击，感应过电压就沿双绞线、同轴电缆入侵损坏建筑物内设备。（5）生活楼中心机房及教师之家带漏电保护功能的C40空气开关的容量、设计不符合的要求，须根据机房或办公环境对电源配电的相关要求更换。（6）生活楼电脑机房的部分插座接触不良，须根据电脑的相关要求更换接触良好、容量符合要求的插座。

二、校区防雷工程设计

1、电源线路的防雷设计

1.1 具体分析

广东舞蹈学校的电源供电系统均来自供电电网。而电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的机率都很高。当附近发生雷击时，雷击产生浪涌电压通过电网快速传输，经变电站等衰减，到配电室、控制机房仍然有上千伏，造成电源、通讯和控制系统的工作不稳定，甚至损坏。要拦截雷电由电力线侵入电子设备，应该从远点雷击、近点雷击、错相位雷击、雷电电磁脉冲等四种雷击现象入手，必须依据不同的防雷区域，采用不同的防护等级的防雷设备器件，实施全方位的防护，才能在发生雷击时，有效地保护电子设备。根据广东舞蹈学校电源供电系统的雷电防护情况分析，在高压电源侧由电力供电部门安装的避雷器只对远点雷击，错相位雷击起到一定的防护作用，但残压仍然很高，且对近点雷击、雷电电磁脉冲感应、雷电波侵入则不能起到防护作用。

1.2 具体措施

（1）在舞蹈楼、文化楼、生活楼、男生宿舍、女生宿舍的总电源开关处，各并联安装一套电源防雷箱(雷电通流量为40KA)，作为电源防雷第一级保护。（2）在办公楼每层的总配电箱开关处，各并联安装一套电源防雷箱(雷电通流量为40KA)，作为电源防雷第一级保护。

（3）在舞蹈楼监控室总电箱、生活楼教师之家总电源开关、生活楼语音室总电源开关、生活楼三楼总配电箱处，各并联安装一套电源防雷箱(雷电通流量为20KA)，作为电源防雷第二级保护。（4）在生活楼中心机房总电源开关及电脑机房的总电源开关处，各并联安装一套电源防雷箱(雷电通流量为20KA)，作为电源防雷第三级保护。（5）在生活楼电脑机房的网格机柜插座前端，并联安装一套电源防雷插座(雷电通流量为10KA)，作为电源防雷精细级保护。

2、信号线路的防雷设计

2.1 具体分析

在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络线、电话通信线路、视频监控线路等都会感应到雷击，将会影响各系统的正常运行，甚至彻底破坏各系统的重要电子设备。对于网络、通信、门禁、监控方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。本方案中对上述各系统设备防护，考虑的防护对象为网络、通信的信号线路过电压防护。

2.2 具体措施

（1）在生活楼中心机房外线网络交换机出线端口并列安装 (24口）的网络信号防雷器(最大放电电流为5KA)，作为网络交换机的输出端保护。（2）在生活楼中心机房监控录像机出线端口并列安装 (12口）的视频信号防雷器和一个 (单口）的网络信号防雷器(最大放电电流为5KA)，作为监控录像机的输入端保护。（3）在生活楼中心机房程控电话机出线端口并列安装的电话信号防雷器作为电话程控机的输入端保护。（4）在生活楼电脑机房网络交换机出线端口并列安装一个 (48口）、一个 (16口）的网络信号防雷器(最大放电电流为5KA)，作为网络交换机的输出端保护。（5）在生活樓教师之家电视信号入线端口并列安装的电视信号防雷器，作为电视信号的输入端保护。

3、直击雷防护设计

3.1 具体分析

雷电流也是电流，它具有电流所具有的一切效应，不同的是它在短时间内以脉冲的形式通过强大的电流；尤其是直击雷，它的峰值有几十KA，乃至几百KA。它的峰值时间（从雷电流上升到1/2峰值算起，直至下降到1/2峰值止的时间间隔），通常负闪击只有几μs到十几μs，正闪击较长些。雷电流具有很强的破坏作用，雷流通道上遇到易燃物质，可能引起火灾；雷电流流经避雷设施的转角位、弯位的时候，避雷设施之间会受到向内或向外的作用力。因此雷击时候，由于电动力的作用，也有可能使避雷设施折断；在雷电流通道周围空气受热急剧膨胀，其外围附近的冷空气被强烈压缩，形成冲击波。这种冲击波的破坏作用就跟炸弹爆炸时附近的物体和人、畜受损害一样。

3.2 具体措施

（1）接地装置：本工程采用共用接地系统的方式，利用建筑物基础钢筋作为自然接地装置，人工接地装置采用4*40热镀锌扁钢作人工水平接地体及50*50*5（长2米）作人工垂直接地极。防雷接地、金属管道接地、电气设备工作接地、保护接地等共用同一接地系统，共用接地系统的接地电阻应≤4Ω。若测试值不符合上述要求，须补装人工接地极。

（2）引下线：利用建筑物柱≥Φ16螺纹钢筋或采用Φ12热镀锌圆钢作引下线。人工引下线距离地面1.7米以下部分须外套PVC管保护。引下沿建筑物四周对称或均匀布置，其平均间距不应大于18米。

（3）接闪器：天面避雷带采用Φ10热镀锌圆钢沿天面外围（女儿墙上），楼梯间外围，天面水池顶外围等天面最高处敷设。支持码间距为1.0米，拐弯处0.5米。并在天面阳角处设置避雷短针，避雷短针采用Φ12热镀锌圆钢，其顶部磨尖，露高≥350mm，并与天面避雷带可靠焊接。同时，在天面隔热层上明敷Φ10热镀锌圆钢与天面避雷带共同组成不大于10m×10m或12m×8m避雷网格。在舞蹈楼天面室外空调机组处设置3根5.5米避雷高针，作为空调室外机组的直击雷防护。

（4）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；天面金属设备、金属构架、金属管道等金属物就近与防雷装置可靠连接。

（5）接地装置之间互相焊接连通，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。扁钢与圆钢之间采用单面焊接的方式，焊接长度不少于圆钢直径的12倍。

三、结束语

综上所述，雷电破坏途径主要有三种，分别是直击雷、雷电波侵入和雷电感应。一般防直击雷是通过外部避雷装置，引下线、接地装置构成完整的电气通路，将雷电流泄入大地。系统电源线、信号传输或进入设备的金属管线遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏，安装相应的防雷装置能有效解决。