湖南红宝科技开发有限公司的防雷工程设计

肖健　肖敏　杨宗林

摘 要：本文通过对湖南红宝科技开发有限公司的办公楼和乙炔罐的直击雷、感应雷和雷电波侵入的防雷设计，进一步理解和熟悉防雷工程设计的流程和应注意的问题，对于防雷工程的设计具有一定的借鉴意义。

关键词：避雷针；电涌保护器；接地体；地网

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.118

1 概述

湖南红宝科技开发有限公司位于怀化市中方县境内，是怀化市工业园区2012年通过招商引来的一家民营企业公司。根据现场实地勘察，该公司有办公楼一栋，共有7层约28m，长和宽分别为45m和15m，并有两个直径5m顶高约6m间距为2m且一字排开的乙炔罐，每个罐顶安装了高2.5m的避雷针。综合该公司的整体环境，防雷安全的重要性不言而喻。

2 直击雷的防护

现代防雷中主要采用避雷针、避雷带、避雷线和避雷网作为直击雷的防护手段。通过将雷电流“吸引到自身”而避免建筑物遭到雷电的直接损坏。避雷针的保护范围主要是通过滚球法来计算。滚球半径依据国家标准：一类为30m、二类为45m、三类为60m。

2.1 防雷建筑物等级的划分

《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）根据防雷建筑物的重要性、使用性质、发生雷电灾害的可能性和后果将建筑物分为三类。

湖南红宝科技开发有限公司的办公楼和乙炔罐的防雷等级是由以下计算来确定的：

办公楼楼高28m、长45m、宽15m，所处地区年平均雷暴日为49.9 d/a，则办公楼的年预计雷击次数N为：N = kNgAe

其中：k为校正系数，在这里取1；

Ng=0.024Td1.3， Td取整为50 d/a，所以：Ng=0.024（50）1.3=3.88次/（km2.a）

Ae=[ =0.016km2

则办公楼的年预计雷击次数：N=kNgAe=3.88×0.016=0.062（次/年），根据《建筑物防雷设计规范》第2.0.4条第3款的规定：“三、预计雷击次数大于或等于0.06次/ a，且小于或等于0.3次/ a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。”办公楼属于第三类防雷建筑物，其滚球半径是60m；根据上述规范中第2.0.2条第3款的规定：“具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。”乙炔气罐属于第一类防雷建筑物，其滚球半径为30m。

2.2 直击雷防护方法

对于办公楼，采用在屋顶安装避雷带的方式防护直击雷。在屋顶女儿墙上每隔1m的距离安装高度0.2m、直径10mm的圆钢支撑架，在屋顶的四个角转弯处支撑架间距为0.5m，在支撑架上焊接直径10mm的圆钢作为避雷带，为了防止在接闪时因为强大的雷电流产生的巨大的点动力效应使避雷带损坏，在屋顶四个角避雷带做成圆弧形，同时在四个角安装避雷短针，针长1m。

对于两个乙炔罐，根据《建筑物防雷设计规范》，其直击雷防护措施是必须装设独立避雷针，所以现在两个罐的罐外侧装设两支独立避雷针，考虑到强大的雷电流通过引下线和接地装置泄流入地时，在其附近会产生很大的电位差，为了防止高电位向附近设备发生击穿放电，接地点需要离建筑物或者设备有一定“安全距离”在一类防雷建筑物中，安全距离至少为3m。

现场勘查得知：这两个乙炔罐的直径为5m，罐间距为2m，罐高为6m，需要在罐的两侧4m的地方分别竖立避雷针，则避雷针的高度通过计算得到：所需的避雷针的高度h为8.2m，考虑到还要假设避雷线和留有一定的裕度，所以提高到11m。即安装两支11m高的避雷针作为其直击雷的防护措施。

对于这种“狭长建筑物”，还需要通过设避雷线作为直击雷的防护。在实际操作中避雷线不可能拉伸得很直，有一定的悬垂度，所以避雷线长度选择为24m，避雷线悬垂的最低点离罐顶不小于4m，这也是考虑到防止雷电“反击”的安全距离。

3 雷电过电压保护

建筑物过压（防雷）保护重点在电源线路，本方案采取在电源线路上安装电涌保护器，预防雷电波侵入。

（1）在公司办公楼总低压电源配电室入户处安装一组通流量为80kA的三相电源电涌保护器，作为对电源线路的第一级保护，用25mm2多股铜芯线作为接地连接线。

（2）在公司办公楼每层楼的低压电源配电箱处安装一组通流量为40kA的三相电源电涌保护器，作为对电源线路的第二级保护，用16mm2多股铜芯线作为接地连接线。

（3）在每台计算机的UPS电源前端安装一只20kA的单相电源电涌保护器，用16mm2多股铜芯线作为接地连接线。

4 接地系统

根据规范要求，乙炔罐的地网接地电阻须在4Ω以下。办公楼的直击雷接地地网接地电阻小于10Ω。由于地下腐蚀和短路电流及雷电流的冲击，使接地极的使用期受到限制，因此地网用镀锌钢材制作，垂直接地极用L50mm×5mm×2500mm镀锌标准接地极组成，深埋2m以上；水平接地极用40mm×4mm镀锌扁钢制作，埋设深度大于0.6m以上，并敷设长效防腐降阻剂，以延长接地极的使用寿命，达到长期使用的目的。

5 等电位连接

为了彻底消除雷电引起的损坏的电位差，就特别需要实行等电位连接。通过等电位连接，机房的电涌保护器、设备金属外壳、UPS金属外壳、计算机金属外壳等均通过铜芯线连接至铜牌上，当雷电过电压入侵时，由于等电位，各设备之间不会产生危险的电位差，从而保护设备的安全。

6 结束语

本文对办公楼和乙炔罐分别进行了避雷带、独立避雷针的直击雷防护，然后对办公楼的设备进行了电源系统的过电压防护，并采取等电位连接措施进行辅助保护，确保办公楼人员与设备的安全。

参考文献：

[1]梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计（第三版）[M].北京：气象出版社，2008.

[2]陈渭民.雷电学原理（第二版）[M]. 北京：气象出版社，2006.

[3]中国机械工业联合会.GB50057-2010，建筑物防雷设计规范[J].北京：中国计划出版社，2011.

[4]四川省住房和城乡建设厅.GB50343-2012，建筑物电子信息系统防雷技术规范[J].北京：中国建筑工业出版社，2012.

作者简介：肖健（1974-），男，湖南洪江人，本科，工程师，主要从事：雷电防护工作。