某市地税稽查征管、征收中心防雷工程设计

2012-09-29吴仕军龙衾颖王世毓

中低纬山地气象 2012年0期

吴仕军，龙衾颖，王世毓

(1.贵州省防雷减灾中心，贵州贵阳 550002;2.贵州省金沙县气象局，贵州金沙 563600)

1 引言

雷击不但直接造成对地面物体的破坏，而且雷电放电产生的电磁场也会通过耦合对电气设备，尤其是弱电设备构成严重威胁。它具有发生范围广、频率高、强度大等特点［1］。某市地税稽查征管、征收中心是一待建工程，其内部设计有自动控制、通信和计算机网络等微电子设备和系统，具有耐电压等级低，防干扰要求高，抗雷击能力弱的特点。本文针对该中心大楼设计了一套综合防雷的方案，在采用完善的直击雷防护措施的前提下，着重考虑雷击电磁脉冲对建筑内部的信息系统的影响，提出采用屏蔽、共用接地系统、等电位连接、合理布线、加装浪涌保护器等综合技术。实施该方案可使建筑物的雷击损害降到最低程度，为大楼内部的信息系统安全可靠运行提供保障。

2 工程勘察

地税稽查征管、征收中心地处云贵高原的东斜坡上，属雷电灾害易发区。当地雷暴日为51 d/a，属高雷区。所在场地已平整，是一待建工程，经测量土壤电阻率约为115Ω·m。用地面积14 119m2，建设用地面积11 616m2，总建筑面积22 842m2，相对地面高度64.3m。

中心大楼包括供配电系统、计算机网络系统、视频监控系统(安全防范系统)、火灾自动报警系统等。其中，供配电为TN－S系统，采用双路10 kV供电，在地下一层设有一座10/0.4 kV变配电所，内设二台变压器和一座柴油发电机组。计算机网络系统共有5个机房，均设置在4层，其他房间都有一定数量的网络接口，共享一个服务器和网络交换机。建筑物外部设置6台云台式视频监控器，分别位于主次入口、车库入口和广场旁边，建筑内部共有30架枪击式视频监控器。监控机房设置在一层弱电机房内。火灾自动报警系统包括火灾报警及消防联动控制系统(FAS)，使用RS232数据控制线，在每个楼层(包括地下室)都有感烟探测器、感温探测器探头设备。

3 防雷类别划分

建筑物年预计雷击次数N=0.18次/a。据《建筑物防雷设计规范》第2.0.3条规定:预计雷击次数＞0.05次/a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物应划分为第二类防雷建筑物;依据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92第12.2.2.3条规定:“19层以上的住宅建筑物和高度超过50 m的其他民用建筑物列为二级防雷建筑物”，该建筑相对地面高度64.7 m，因此该建筑物确定为第二类防雷建筑物或二级防雷建筑物。

4 防雷工程设计

建筑物雷电防护必须采取综合防护措施，包括外部防护和内部防护，涵盖接闪、分流、屏蔽、均压(等电位连接)、综合布线、接地6个部分。

4.1 外部防雷

4.1.1 接闪器与引下线按二类防雷建筑设计，屋面防雷装置利用屋面屋脊，女儿墙等处明敷避雷带(Φ12 mm镀锌圆钢)作为接闪器。其中主楼和裙楼各采用10根引下线，并利用大楼外墙柱子柱内的两根Φ16 mm主筋作为防雷引下线使用，然后以焊接的方式与基础接地装置可靠焊通，各连接点要可靠焊接，使焊缝饱满有足够的机械强度，不得有夹渣、咬纹、裂纹、虚焊、气孔等缺陷。

4.1.2 综合接地网利用建筑物基础内主钢筋相互连接作为接地体，基础地梁对角的四根主筋应焊联成闭合回路。防雷接地，保护接地，弱电设备接地共用，其接地电阻不大于1Ω。

利用建筑桩基础内的横向和纵向钢筋作为自然接地体，采用－40 mm×4 mm将桩基础、承台、底梁钢筋都焊接成一个完全闭合的环形接地网格，地网面积约3 500 m2。

估算接地电阻0.9Ω。利用自然接地体即可满足接地电阻的要求，不必再增设人工辅助接地体。

4.1.3 侧击雷防护在实际雷击案例中侧击雷时有发生，一般侧击雷的滚球半径小，雷电流也小，建筑结构能够承受，但对建筑内部设备和人群构成威胁。因此，对于二类防雷建筑，从室外地坪算起，建筑物从45 m开始，每层外墙处设均压环。均压环宜利用外墙内圈梁内钢筋，并与所有引下线焊接相连各层金属护栏、铝合金门窗、玻璃幕墙等所有金属构筑物应与均压环可靠相连并且可靠的接入接地系统。

国家经济发展的大环境决定了中小企业是否能够长远地发展下去。在具体的发展过程中，必须要形成全面有效的经济环境分析，确保与企业自身内部控制相适应。

4.2 内部防雷

4.2.1 等电位连结及接地设置总等电位联结至少4处，其中裙楼2处，主楼2处，设置局部等电位若干(位于机房、配电箱、洗手间等)。进入本大楼的电缆金属外皮、自来水管、消防管道、金属构件等在进入大楼时进行总等电位连接。

楼内母线槽、电梯轨道、信号线及电线暗箱均进行了等电位接地处理，玻璃幕墙金属支架也与大楼主筋焊接在一起，各房间内直流地、PE线(即把给设备供电的三插孔上端PE地线用6 mm2铜线与等电位连接母排相连接)、屏蔽地、静电地及SPD接地、管道及各金属构件等均与大楼主筋进行了等电位连接。静电地板的金属支撑之间也进行了电气连接处理，实现了共用接地。

弱电机房、计算机网络机房的等电位联结方式如图1、图2所示。

4.2.2 屏蔽和综合布线为了防止雷击电磁脉冲干扰，所有进出大楼的线缆，均应采用带有金属屏蔽层护套的线缆，或套金属管埋地敷设。

各井(强电和弱电井)内的所有线缆，应敷设在金属屏蔽槽(管)内，金属屏蔽槽(管)在穿经每一层楼时应与该层等电位连接带电气连接，并保证金属屏蔽槽(管)首尾电气贯通，线缆的金属桥架也应作多点接地处理。对于建筑内的重要信息设备应采用箱体式屏蔽设备(机箱、机柜等)。

4.3 各系统防护措施

4.3.1 供电系统的防护第一级SPD1安装在电源总配电柜低压侧，每条相线和中在线选用Ⅰ级分类实验用冲击电流Iimp通过幅值电流15 kA的SPD(10/350μs)。第二级SPD2安装在总电源配电箱、消防控制间总电源配电箱、动力用电总电源配电箱和机房配电间总电源配电箱，在每条相线和中在线选用标称放电电流不小于40 kA的SPD(8/20 μs)。第三级SPD3分别安装各楼层分电源配电箱、风机房配电箱、电梯机房配电箱等在每条相线和中在线选用标称放电电流不小于20 kA的SPD(8/20 μs)。第四级SPD4安装在重要设备前端(如服务器、UPS)前加装通流容量为3 kA的SPD进行精细保护，或采用5kA(8/20μs)防雷电源插座，在办公室内的微机、空调宜使用防雷电源插座。

4.3.2 计算机网络系统的防雷保护本文主要考虑局域网雷电防护，在做好局域网网线屏蔽的同时，加强终端设备局域网埠的雷电防护。在局域网络的两端安装电涌保护器，有效地防止各种过电压对设备造成的破坏(图3)。

图3 计算机网络系统防护图

4.3.2 视频监控的防护在云台摄像机电源、视频、云台控制线路前安装一套三合一摄像机多功能电涌保护器，用于球型摄像机的防雷保护。在枪机摄像机电源、视频线路前安装一套二合一摄像机多功能电涌保护器，用于固定摄像机的防雷保护。各摄像机进入监控中心后应安装同轴通讯信号电涌保护器。

在中间放大器输入端的信号在线安装一套同轴通讯信号电涌保护器，在中间放大器输入端的电源在线安装一套信号及通讯电涌保护器用于中间放大器的保护。

在监控中心16口矩阵线路前安装一套同轴通讯信号电涌保护器，用于矩阵线路的防雷保护。在监控幕墙信号线路前安装一套同轴通讯信号电涌保护器，用于矩阵线路的防雷保护。

4.3.3 消防报警系统防护消防报警控制系统的报警主机、联动控制盘、火警广播、对讲通信等系统信号传输线宜在进出建筑物直击雷非防护区(LPZOA)或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护区(LPZ1)交界处装设适配的信号电涌保护器。消防控制室与本地区或城市“119”报警指挥中心之间联网的进出线路应装设适配的信号电涌保护器。

消防控制室内，应设置等电位连接网络，室内所有的机架(壳)、配线线槽、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地端均应就近接至等电位接地端子板。区域报警控制器的金属机(壳)、金属线槽(或钢管)、电气竖井内的接地干线、接线箱的保护接地端等，应就近接至等电位接地端子板。火灾自动报警及联动控制系统的接地宜采用共享接地。接地干线应采用截面积不小于16 mm2的铜芯绝缘线，并宜穿管敷设接至就近的等电位接地端子板。