建筑物防雷规范应用实例

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　　摘 要：国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）发布于2010年11月3日，2011年10月1日正式实施，旨在为使建筑物防雷设计因地制宜地采取防雷指施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理。本文基于该规范对淄博市某商务大厦现场实地详细勘察，对大楼的防雷类别和电子信息系统防雷等级进行计算确定，对屏蔽、等电位连接和过电压保护等防雷系统进行了设计探讨，确保整个大厦更安全，设计更科学合理，经济更实用。
　　关键词：防雷;规范;应用实例
　　一、概况
　　通过现场勘察测量得知：该新建商务大厦大楼长60m、宽30m、高40m，位于市区东南方位，该区域年多西南风，雷暴季节主要集中在五至八月份，年平均雷暴日27.7天。该处周围地势平坦，土壤是砂质粘土，四周附近没有大型湖泊、河流和水库。该建筑物西侧230m处有一高48米高的酒店，东侧是一幢8层高的银行大楼。该商务大楼是框架结构，地上十一层、地下一层，其中地下一层主要为停车场和总配电室之用;第一层是营业大厅，二层至五层是办公室，六层新增通信機房，其余各层留作它用。总配电室引出干线至每层配电箱，每层的照明、空调和其它用电从该层配电箱引出。因为该大厦本身是商务综合大楼，所以宽带、电话和各类监控等信号系统都依托自己的通信网络，从通信机房引出上下辐射分布。
　　该大楼利用建筑物钢筋混凝土结构中的钢筋构成暗装避雷网，并且在楼顶安装有避雷针，经测量计算该大楼外部防雷设施符合防直击雷、侧击雷标准。但发现该大楼没有安装电涌保护器、新增的通信机房没有任何内部防雷设施。新增通信机房内主要布设有传输设备、交换设备、低压配电柜、光转接架、电转接架等。大多为-48V或者+24V直流供电设备，其光接口板、支路板、以太网板等都是以集成电路为核心的电子设备。该机房主要承载干线传输交换功能。
　　二、应用《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）确定防雷类别
　　根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）附录A提供的该建筑物年预计雷击次数计算公式：
　　L、W、H分别为建筑物的长、宽、高，L=60m，W=30m，H=40m，将上述各数据代入上述公式可以计算出：
　　同时考虑到该建筑物内有大量电子通信设备并且属于人员密集的公共建筑物，根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）第二章综合各方面因素后判定该大楼属于第二类防雷建筑物。
　　三、应用《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）确定电子信息系统的防雷等级
　　以下为按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）所进行的建筑物内电子信息系统的防雷等级计算：
　　（一）线缆入户设施情况
　　电源线缆入户方式为低压埋地电源线缆，线长为200m，查得土壤电阻率为200Ω·m，等效ds取值为当地土壤电阻率200m，采用公式2×10-6ds×L得出电源线缆入户设施截收面积A’e1为0.8km2。信息线缆入户方式为埋地信号线缆，线长150m，等效ds=200m，采用公式22×10-6ds×L得出信号线缆入户设施截收面积A’e2为0.06km2。
　　（二）建筑物及入户线路年击次数N
　　（三）电子信息系统雷击电磁脉冲防护等级E
　　雷击电磁脉冲防护分级可由下式求取：E=1-Nc/N
　　式中：E为防雷装置拦截效率;N为建筑物及入户线路年预计雷击次数;Nc为因直击雷和雷击电磁脉冲引起信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数，该值可由下式取求：
　　（四）电子信息系统防雷等级结论
　　建筑物及入户设施年预计雷击次数N=0.33，可接受的最大年平均雷击次数Nc=0.0229，防雷装置拦截效率E=0.93，防雷等级为B级。
　　四、根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）制定雷电防护方案
　　（一）屏蔽
　　（1）在机房各类门窗加装外表镀锌的金属网，并将墙壁内的结构钢筋在相交处和金属门框焊接。
　　（2）所有信号线缆和低压电源线缆都采用有金属屏蔽层的电缆，电源线和信号线避免平行走线，[1]并将其屏蔽层在出入机房时做良好接地。
　　（3）所有进出该机房的金属导体及金属线槽（架）等都在出入机房时做良好接地。
　　（二）等电位连接
　　（1）从地下一层配电室引出的两排接地母排，并由电气竖井引至各个楼层配电箱处做好等电位接地端子板，将电涌保护器、电缆金属外皮等在此做可靠连接。
　　（2）在通信机房内沿墙壁敷设120mm×35mm扁铜制作的水平环型体接地排，并与电气竖井中接地母排可靠连接。将金属门窗、防静电地板金属骨架、各种线路的屏蔽金属管、各种电子设备的金属外壳、机柜、机架等均与该水平环型接地排做可靠连接。
　　（3）机房内敷设的活动防静电地板的下方用扁钢设2m×2m左右的金属网格，形成均衡接地网，[2]并将该地网以不大于6m的间隔和水平环型接地排可靠连接。将将保护地、信号地、工作地、防静电地统一接地。
　　（4）进入大楼时做好等电位处理的各种信号线的屏蔽管在进入主机房后，再次将屏蔽层与水平环型接地排做可靠连接。
　　（三）过电压保护
　　（1）大楼的总配电柜处安装第一级电源避雷器，参数：110/350μs，≥15KA;8/20μs，≥60KA。
　　（2）各层的配电箱处安装第二级电源避雷器，参数：8/20μs，≥40KA。
　　（3）通信机房内电源处安装第三级电源避雷器，参数：8/20μs，≥20KA。
　　（4）在通信机房内传输设备、交换设备等直流电源进线端，利用设备配电柜自带防雷模块作为设备的电源末级防护，但要求自带防雷模块标称放电电源8μs，≥10KA。
　　（5）在通信机房内的交换机前端、传输设备ET1板、服务器以及路由器五类线接出端安装网络防雷器，参数要求：标称导通电压≥1.2Un，8/20μs混合波，标称放电电流≥0.5KA，插入损耗≤0.50dB，响应时间≤10ns。
　　（6）大楼电话系统、烟尘报警、防盗报警、监控、闭路接入端安装线路防雷器，参数要求：标称导通电压≥1.2Un，8/20μs混合波，标称放电电流≥1KA，插入损耗≤0.50dB，响应时间≤10ns。
　　五、结语
　　通过利用《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）防雷类别的划分、防雷等级的确定以及设计标准，对该商务大厦及新增通信机房的雷电防护设计，使该高层建筑对于防直击雷、侧击雷、雷击电磁脉冲方面得到有效的综合防护，最大程度上减少了雷电损坏几率，进一步保障了人身安全和通信电子信息设备的稳定可靠运行。
　　参考文献：
　　[1]欧冠华，欧平.电子信息机房的防雷初探[J].城市建设理论研究：电子版，2012（3）.
　　[2]章文钊.通信局（站）的防雷技术[J].沿海企业与科技，2008（9）：59-60.
　　作者简介：李云龙（1991-），男，山东东营人，本科，助理工程师，毕业于南京信息工程大学大气探测专业，于2013年7月起在淄博市博山区气象局参加工作。主要工作或研究领域：气象服务、气象研究与应用气象。
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