承德林业技术推广总站防雷设计

摘 要：承德林业技术推广总站办公楼是一个四层的钢筋结构建筑。本文就承德林业技术推广总站进行防雷设计，进行防雷等级划分，通过对建筑的勘察，对此建筑进行外部直击雷和内部防雷屏蔽保护，确保雷电发生时设备能够正常运行。相对定位进行研究。

关键词：防雷设计；避雷网；接地

1 气象环境及现场勘探

承德林业技术推广总站办公楼位于承德市双桥区北侧为山，办公楼建筑在山坡下由钢筋混凝土材料建成，周围并无高大建筑。土壤电阻率为500Ωm根据气象资料表明，承德地区年雷暴日Td =42天，局部县达到50天，承德地区年平均雷暴日比较高，是多雷区。建筑物年预计年雷击次数N=kNgAe 计算出N=1.5×4.2×0.022=0.14（次/a）。因此，承德市林业技术推广站应按第三类防雷建筑物做雷电综合防护。

2 外部的防护措施

在雷电灾害的侵扰中，直击雷的能量幅值是最大的产生的，而直击雷所导致的后果也是难以想象的。对于直击雷的防范，应对雷云的放电向避雷装置上进行有效引导，具体方法即通过低阻抗通路利用避雷装置把雷电流引进地面，进而有效避免雷电灾害对电子设备与建筑物的侵害。直击雷的防护不仅保护建筑物本身，且为其内部提供良好的电磁环境，为雷电电磁脉冲的防护提供条件。

建筑物的外部防雷系统由三部分组成，接闪器是装设在屋顶天面或设置独立的避雷针进行对雷电的空中拦截，将雷电的高能量引致自身，再通过引下装置将雷电流引入接地系统，通过接地系统散流实现安全保护。避雷带选用规格？椎10镀锌圆钢，保证足够的截面积和机械强度，并采用刷漆来防氧化腐蚀，在设置时高出女儿墙30cm。

在安装时会有多处的焊接点，三类建筑焊接时焊接长度不小于6倍的直径即60mm[ 1 ]，并与预留的建筑钢筋相连，不少于两处，保证良好的电器连通。该建筑物的女儿墙高度1.2m避雷带的实际高度18+1.2

+0.3=19.5m。建筑侧面并无突出物，避雷带可以很好的防止建筑遭受直击雷的侵害，采用扁钢时，其截面积不应小于48mm2厚度不应小于4mm。通常来讲，最易遭受雷击危害的地方为屋面四角，在雷击作用下，受电动力的影响，机械力产生于避雷带拐角处，导致表面水泥受到严重损坏。在施工过程中，将四角避雷带做成平滑的圆弧状，以此使电动力作用有效减少。

滚球法计算公式 rx=■-■。

h：接闪装置的高度，取19.5m； hr：滚球半径，该建筑属于三类建筑，滚球半径去60m；hx：要求计算的建筑物某点高度，取屋面高度18m；rx：在计算点高度避雷针的保护半径。通过计算可以知道避雷带在屋面高度的保护半径。

rx=■-■，rx=1.5（m）

该避雷带可以很好的防止建筑遭受直击雷的侵害。

设计采用混凝土柱中的钢筋作为引下线在建筑四角处设置，建筑内钢筋直径24mm，其采用支柱内侧的对角钢筋作为引下线，建筑物柱内钢筋作引下线提高了防雷装置的可靠性，两跟根钢筋引下线的分流作用可降低每根引下线的沿线压降，在屋顶与接闪装置作可靠连接让雷电流均匀入地，便于地网散流，以均衡地电位。由于雷电流的热效应会对混凝土起到破坏作用，为此加大载流导体的截面积，利用两根钢筋为一组作为防雷引下线，不必设立断接卡，无需独立外设防雷引下线。接地装置根据防雷类别确定，建筑物宜利用基础内钢筋网作为接地体，在周围地面以下距离地面不小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求：

S？叟1.89k2c[ 2 ]

式中S为钢筋表面积总和（m2）。kc为流入该引下线所连接接地体的分流系數。接地装置宜与埋地金属管道相连接。在防雷接地装置同其他接地装置或进出建筑物的管道相连的情况下。敷设水平接地体，在敷设接地体前，需要沿接地体的线路进行挖沟，一边敷设连接接地体的扁钢，接地装置需埋于地表层以下，接地体顶部距离地面不应小于0.6m，挖沟时沟深在0.6到1m之间，要避开地下管线等。在距建筑5m外，远离建筑物入口和人行道3m以上。由于土壤电阻率较大需要给接地装置降阻。为降低接地电阻，在沟中均匀洒入降阻剂深度1m边长1m的方形土坑，将石墨接地体敷设其中，并在事先挖好的沟中埋设镀锌扁钢将石墨接地体与建筑地基钢筋焊接相连。

3 内部防雷保护

建筑物采用TN-S-C供电制式，是以埋地接入至大楼， 根据勘测当地的土壤电阻率其埋地长度应大于2，即其埋地长度应大于45m，并且在入户处与等电位连接带相连，防止感应过电压进入室内办公楼一楼设有总配电房，楼内有机房和安防控制系统且个房间内均有计算机。低压输电的配电制式采用TN-S-C系统在主配电屏进线端安装一级10/350电源SPD，将其并联于电源系统中。SPD电源端加装剩余电流保护器在分配电屏进线端安装二级电源SPD，办公室分配电箱用户设备终端安装三级电源SPD，一级与二级SPD保持距离10m以上距离，二级与三级SPD保持5m以上距离。PE线各电器各电子设备的外露导电部分在正常运行时，不带电位，与大地的点位相同[ 3 ]。从雷电的入侵途径可知，雷电会产生强大的电磁波，在周围的导体上产生感应雷电流，也会构成对电子设备的直接冲击损坏。室内的电话线路安装电话信号SPD，防止雷电波的侵入，通信网络采用光纤，不导电，将光纤外部金属部件连接至等电位连接带防止电位反击。金属门窗等也应一并连入等电位连接带内，这样可以有效的防止感应效应，及时的将其疏导进入接地装置。

参考文献：

[1] 杨仲江.防雷装置检测审核与验收[M].北京：气象出版社，2009.

[2] 梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计[M].第三版.气象出版社，2009年.

[3] 施广全.信息系统雷电防护讲义.

作者简介：史洋（1989-），男，汉族，河北承德人，河北省承德市丰宁满族自治县气象局，本科，助理工程师，主要从事雷电防护工作。