实例浅析建筑物的防雷工程设计

叶 浩

庐山气象局，江西九江 332900

1 设计原则与指导思想

安全可靠、技术先进、经济合理。防雷工程是一个系统工程，必须综合考虑，将外部防雷措施和内部防雷措施（接闪功能、分流影响、均衡电位、屏敝作用、合理布线、加装过电压保护器等多项重要因素）作为整体来统一考虑防雷措施。遵循“整体防御、综合治理、多重保护、层层设防”的方针，依据以上防雷规范，力求最大限度地避免由于雷击造成重要设备损害。

依据为《建筑物防雷设计规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、《雷电电磁脉冲的防护》、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》、《电子计算机机房设计规范》、《计算机信息系统防雷保护器》、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》、《建筑物防雷装置检测技术规范》、《浙江省防雷装置检测实施细则》。

2 银行所在建筑物勘查情况

建筑物所处雷电环境为：该建筑物主体为17层高的营业办公楼，建筑面积2400m2。建筑物所在地区，年平均雷暴日为40天。

建筑物需要防雷系统有给排水系统、空调系统、供电系统、弱电系统（通信网络及程控交换机系统、结构化综合布线系统、安保技防系统、共用天线电视接收系统、弱电系统布线、消防系统）等。

3 建筑物防雷级别的划分

依据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010）附录建筑物年预计雷击次数按下式计算：

N=K·Ng·Ae

式中，N为建筑物预计雷击次数（次/a）。K为校正次数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5，文中K取1。Ae为与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。该建筑物高H小于100m，D≈87.2（m）。Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，单位：次/（km2·a），Ng=0.024Td1.3。Td为年平均雷暴日，根据当地为40（d/a），则Ng=0.024×401.3≈2.9（d/a），该建筑物预计雷击次数N=KNgAe≈ 0.127次 /a。

依据以上计算，参照《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010第2.0.3条第八款的要求，其属于标准规定的“预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。”应划为第二类防雷建筑物。

4 雷电防护综合设计

4.1 外部防雷设计

1）避雷带及引下线的设置。避雷带用φ12mm的镀锌圆钢，每隔1m用支架进行支撑；

2）可变频的VRV空调系统的室外机组的雷电防护；

3）共用电视接收天线的雷电防护；

4）向航空障碍灯及照明用灯的防雷；

5）主楼防侧击雷措施。

4.2 接地及等电位设计

1）接地设计。利用建筑物基础内的钢筋网络作为接地体，共用接地；

2）等电位设计。因设计采用共用接地形式，故利用基础地梁内的钢筋作为等电位连接线，各个总等电位接地端子板（MEB）的端子箱与其相连。

4.3 内部防雷设计

1）供电系统的防雷。从建筑物配电系统的实际出发，设计了多级SPD：第一级采用10/350μs波形测试，安装在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的交界处，Iimp值≥20KA，第二级采用8/20μs波形测试，In值≥40KA，第三级采用8/20μs波形测试，In值≥20KA，第四级采用8/20μs波形测试，In值≥10KA，直流电源采用8/20μs波形测试，In值≥10KA；

2）弱电系统防雷。10层的计算机房、通讯设备机房等电位连接设计。因为该计算机房为一延伸较大的信息系统，故设计采用M型的等电位连接网络。

4.4 信息系统的防护

1）拨号专线在进入建筑物时应穿钢管，并就近与防雷的接地装置连接，并加装信号线SPD；

2）在拨号专线插座后安装APC PENT1型信号避雷器，并将机柜，机架等大金属构件与机房的局部等电位连接端子相连；

3）DDN专线在进入建筑物时应穿钢管，并应就近与局部等电位连接端子板连接，并加装SPD；

4）在DDN专线插座后安装APC PENT1型信号避雷器；

5）天馈线在进入建筑物时应穿钢管，并就近与机房内的局部等电位连接端子相连，在设备的前端应安装APC PENT1型信号避雷器。

4.5 机房等电位连接

机房采用M型等电位连接系统。机房及各个房间沿四壁做环型闭合等电位连接带，等电位连接带采用3×30mm扁铜带，机房等电位连接带有两点用50mm2塑铜线与大楼总接地体和独立机房保护地接地体连接。在总配电柜中机房保护地用35平方毫米铜线与等电位连接带直接连接，机房逻辑地与机房保护地之间通过地网均衡器做等电位连接。机房等电位连接带有四点与大楼主筋做等电位连接。机房内所有金属构件、机柜等用6mm2铜线与等电位连接带连接。天棚中和地板下的各种管线均与等电位连接带直接连接。墙面的双面铝装饰板每隔5m与等电位连接带连接。

4.6 屏蔽措施

1）建筑物的初级屏蔽，即法拉第笼式的金属屏蔽结构，有必要时应对机房增加屏蔽措施，如加装高密度铜网和高密度钢网，并做好门、窗的屏蔽措施；

2）传输线路的屏蔽措施，即各种传输线，包括外部传输线路和内部传输线路，均应穿金属管进行布线；

3）设备的屏蔽，即设备本身应具备一定的屏蔽措施，设备的金属外壳应可靠接地。

4.7 各种弱电线路的防护思路

需要防护的弱电线路包含：计算机网络线、电话线路、视频监控线路、火灾报警线路、建筑物设备管理自动化线路等。所使用的传输介质通常为双绞线、同轴电缆和光纤。这些弱电线路的防护思路是一样的。

1）要分清过电压源。一般有两种情况，一是过电压沿金属线从室外传到室内，二是室内的金属线路在LEMP的作用下感应出了过电压；2）对不同的传输介质所采取的防护措施不同，对光纤，只需做好金属部分的接地即可；3）对金属传输介质，防护方法有两种，如果过电压从室外传来进来，防护方法就是在过电压传输线路的节点安装SPD。