我要投搞

标签云

收藏小站

爱尚经典语录、名言、句子、散文、日志、唯美图片

当前位置:九乐棋牌游戏下载 > 防雷观察 >

新校区综合教学楼防雷接地系统设计方案doc

归档日期:07-04       文本归类:防雷观察      文章编辑:爱尚语录

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  新校区综合教 学楼防雷接地系统设计 新校区综合教学楼防雷接地系统设计 摘要:防雷问题一直是世界各国关注的课题。雷击不但直接造成对地面目标物的破坏,而且雷电放电产生的电磁场也会对电气设备,特别是建筑物内部的弱电设备构成威胁。防雷需要通过进一步的调查研究和观测来弄清其特点、找出问题所在,制定有针对性的防雷措施。 本文对新校区综合教学楼防雷接地系统进行了总体设计,介绍了防雷接地系统的方案设计和选择,对直击雷采取的是避雷带和避雷网相结合的保护方式。 本文介绍了外部防雷接地系统和内部防雷接地系统两大部分。外部防雷保护接闪器、引下线和接地装置三部分,即通过外部防雷装置吸引雷电并尽快将雷电流引入地中安全泄放。内部防雷主要包括等电位连接、安装SPD浪涌保护器及综合布线等部分,也就是通过这几部分防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成的毁坏,这是外部防雷系统所无法保证的。 将该工程应用到实践中去,综合教学楼内的各项设备在雷雨天气都能够安全正常的运行,可圆满地完成毕业设计任务书中的要求。 关键字: 防雷;教学楼;系统 Grounding For Lightening System Design Of New Campus’ comprehensive Teaching Abstract: Lightning Protection problem has been a major concern in the world. Lightning stroke not only directly destroys the grounding objectives but the Produced electromagnetic field will threaten the electrical equipment especially the electronic equipment by coupling. Lightening protection technology is necessary to investigate the features and laws of lightning stroke so as the corresponding measures can be taken to protect the building and electronic devices in it. The lightening protection of new campus’ teaching building is designed in this paper. The design and selection of lightning protection and grounding system are introduced, use the combination of lightening protection zone and lightning network to protect the teaching building. The article describes the external lightning protection system and internal lightning protection system.The external lightning protection system include flash-grounding device,deflectors and grounding. Namely, by using an external lightning protection device to attract lightning, the lighting current is introduced to the ground. The internal lightning protection system include equipotential bonding, common earthing system, surge protective device. The parts prevent lightning and other forms of over-voltage damage, which the external lightning protection system can not be guaranteed. Put it into practice ,the teaching building can used as normal when the weather is bad. This system can meet the requirement of design task book perfectly. Key Words: lightening ; teaching building; system 目 录 TOC \o 1-3 \u 1. 概 述 PAGEREF _Toc \h 1 1.1 课题来源及基本技术要求 PAGEREF _Toc \h 2 1.1.1课题来源 PAGEREF _Toc \h 2 1.1.2基本技术要求 PAGEREF _Toc \h 2 1.2 主要设计内容及设计思路 PAGEREF _Toc \h 2 1.2.1主要设计内容 PAGEREF _Toc \h 2 1.2.2设计思路 PAGEREF _Toc \h 2 1.3 预期成果及其意义 PAGEREF _Toc \h 3 2. 新校区综合教学楼防雷接地系统方案的设计论证与选择 PAGEREF _Toc \h 3 2.1综合教学楼防雷接地系统总体设计 PAGEREF _Toc \h 3 2.2 方案设计 PAGEREF _Toc \h 4 2.3方案论证 PAGEREF _Toc \h 7 3.新校区综合教学楼外部防雷接地系统设计 PAGEREF _Toc \h 8 3.1接闪器 PAGEREF _Toc \h 8 3.2引下线 PAGEREF _Toc \h 9 3.3接地装置设计 PAGEREF _Toc \h 10 3.3.1接地电阻的计算 PAGEREF _Toc \h 11 4.新校区综合教学楼内部防雷接地系统及其设计 PAGEREF _Toc \h 12 4.1分区、分级的SPD防护 PAGEREF _Toc \h 13 4.1.1导线截面的选择 PAGEREF _Toc \h 16 4.2等电位连接和共用接地系统 PAGEREF _Toc \h 17 4.2.1等电位连接技术 PAGEREF _Toc \h 17 4.2.2共用接地技术 PAGEREF _Toc \h 19 4.3电子计算机机房及计算机网络的防雷接地保护 PAGEREF _Toc \h 22 4.3.1电子计算机机房的雷电保护 PAGEREF _Toc \h 22 4.3.2传输网络的雷电防护 PAGEREF _Toc \h 23 4.4天馈线路的防雷与接地 PAGEREF _Toc \h 24 4.5综合布线系统 PAGEREF _Toc \h 25 5. 工程概况及安装说明 PAGEREF _Toc \h 26 5.1 工程概况 PAGEREF _Toc \h 26 5.2 具体安装 PAGEREF _Toc \h 27 6. 结束语 PAGEREF _Toc \h 32 参考文献 PAGEREF _Toc \h 33 致 谢 PAGEREF _Toc \h 34 附 录 PAGEREF _Toc \h 35 附录1防雷系统设备清单 PAGEREF _Toc \h 36 附录2综合教学楼防雷接地系统结构图 PAGEREF _Toc \h 36 附录3综合教学楼一层平面布置图 PAGEREF _Toc \h 36 附录4综合教学楼防雷接地系统垂直布置图 PAGEREF _Toc \h 36 PAGE 36 PAGE 1 新校区综合教学楼防雷接地系统设计 1. 概 述 雷电灾害是全球公认的十大最严重的十种自然灾害之一。随着经济的快速发展,高层建筑不断增多,雷击灾害的频率和危害越来越大。尤其是进入信息时代,计算机等现代化设备普及应用于各行各业,由于雷电感应、雷电波入侵产生的浪涌过电压,经常导致电子设备工作不稳定、信息资源丢失,甚至造成设备损坏、人员伤亡。金融、证券、气象、通讯、公安、国防、电力、交通等部门出现信息资源丢失将造成不可弥补的损失。据不完全统计,我国每年应雷击造成的人员伤亡3000-4000人,财产损失近100亿人民币。导致火灾、爆炸、信息系统中断、信息资源丢失等事故频繁发生。 据调查,江苏省作为多雷发区,雷击灾害比较频繁地区,全省每年遭雷击死亡数十人,伤几百人,仅江苏省每年因雷击造成直接经济损失达上亿元,多数是电子设备,世界每年的雷害损失数百亿美元。统计资料显示80%以上是感应雷击,因此,对雷电的防护,尤其是感应雷击的防护,已成为各行业关注和防范的重点。 建筑物受雷击大都有一个新特点,就是与科学技术的大发展密切相关,一种是由于高大的建筑物或构筑物的兴起,如微波站天线塔、高大的消雷器铁塔都会吸引落雷而使本身所在建筑及附近建筑遭到祸害。另一种是增设的种种架空长导线引雷入室使避雷装置失去作用。而灾害的对象也发生转移,主要不是建筑物本身的损失,而是室内的电器、电子设备被毁,甚至祸及人身。随之防雷对象也由强电转移到弱电,雷电产生的电磁脉冲超过直接雷击而成为主要危害。雷电的危害如图1-1所示。 图1-1雷电的危害 从上面的叙述可以看出,防雷工作是十分必要的,各行各业有关部门均应给予重视。尤其是电气设计人员,在进行建筑物的防雷设计时,一定要严格按照我国《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94 2000)强制性国家标准来进行设计。 本文从雷电对建筑物产生危害入手,针对雷电的危害对综合教学楼进行防雷接地系统的设计──外部防雷和内部防雷,最后对工程施工和安装作了一定的说明。 HYPERLINK \l _Toc 1.1 课题来源及基本技术要求 1.1.1课题来源 本课题为针对盐城工学院新校区综合教学楼防雷接地系统的电气设计。主要为结合生产实际和工程建设方面的毕业设计。主要设计内容有:强电设备防雷接地系统设计、弱电设备的防雷接地系统设计等。该课题是指导老师应邀对该设计工程进行技术指导和技术把关的技术合作项目,因此,该课题无论是从理论上,还是从实践上都是可行的。 1.1.2基本技术要求 (1)低压侧电压等级:380V/220V; (2)低下变配电所高压侧电压等级:10KV; (3)BAS系统采用HONEYWELL/EXCEL5000系统。 HYPERLINK \l _Toc 1.2 主要设计内容及设计思路 1.2.1主要设计内容 (1)防雷接地系统方案设计; (2)防雷接地装置设计; (3)防雷接地系统浪涌保护器的选择。 1.2.2设计思路 首先建立综合教学楼的结构模型,根据其构造,设计了三种方案,对每个方案进行分析论证,然后确定应该采取的最终方案。 紧接着对综合教学楼防雷接地系统进行设计与计算,综合楼的防雷无外乎两方面,一方面是直击雷的保护,另一个就是弱电的保护。综合防雷先是直击雷的防护,楼体的天面(就是楼顶)安装避雷带,利用引下线接地,接地极利用楼体自身的主体钢筋,这就是外部防雷。然后就是内部防雷,就是对教学楼内所有的弱电系统的防护,考虑到大部分的进户线都是光缆,在进户的时候,要将光缆的金属外皮接地,并穿上钢管防止时间久了墙体将电缆外皮损坏(时间久了会磨损光缆)。对是非光缆的金属线进入屋内的要将这条线穿钢管(并两端接地,最好是全线穿钢管如果很难做到),至少要穿20米,这就相当于对进户线屏蔽,也就是防止雷电波侵入。内部的防雷还包括感应雷这部分,对于感应雷的防护就要装防雷产品了,就是所谓的防雷器,即SPD。 最后依据防雷技术在实际防雷工程中的应用,对其进行工程概况及施工说明,从而做到综合教学楼的防雷工程对雷电的防护具有针对性,可行性及经济合理性。 HYPERLINK \l _Toc 1.3 预期成果及其意义 将该项工程应用到实践中去,综合教学楼的电子设备、通讯设备都不会受到雷击,在雷雨天气,各项设备都能够正常运行。 研究雷电产生的原因,分析和明确雷电危害的途径,研究综合教学楼防雷接地系统的设计,找到其对应的解决措施。这无论从学术研究角度出发,还是工程应用方面都有重大的现实意义,对提高建筑物的雷电防护技术水平意义十分重大。 2. 新校区综合教学楼防雷接地系统方案的设计论证与选择 2.1综合教学楼防雷接地系统总体设计 实现雷电防护的基本途径是提供一个使雷电(包括雷电电磁脉冲)对地泄放的合理途径,而不是任其随机的选择放电通道。其含义是控制雷击能量的泄放与转换。从技术角度讲,雷电防护不仅要考虑防直击雷,还要考虑成灾率更大,造成间接损失更大的雷电电磁脉冲的防护。 建筑物的防雷保护分为外部防雷保护(建筑物或设施的直击雷防护)和内部防雷保护(雷电电磁脉冲的防护)两部分。外部防雷系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身安全事故。而内部防雷系统则是防止雷电波侵入、雷击感应过电压以及地电位反击电压侵入设备造成的毁坏,这是外部防雷系统无法保证的。雷电防护是一个全方位的工程,具体的系统防护参见图2-1。 图2-1系统防护图 2.2 方案设计 新校区综合教学楼位于黄海之滨的盐城,地处北亚热带向暖温带气候过渡的地带,具有过渡性特征。土层内普遍含有可溶盐内,盐分活动范围大。成土年限短,剖面发育差,无明显的发生学层次,母质的特征明显。地下水位较高,而矿化度大,其矿化程度及化学性质与土壤盐分完全相应。土壤质地偏粗,以砂壤土为主,通气性、透水性良好,且土质疏松。年内灾害性天气多,龙卷风、大风、暴雨、强雷暴等灾害性天气频繁出现,因此建筑物采取防雷接地十分必要。综合教学楼地处盐城,属于多雷雨天气,且又是重要的教学场所,人员密集度大。一旦发生雷害,将造成重大损失,经综合考虑之后,将综合教学楼的防雷等级设定为二级。 图2-2给出了我校综合教学楼的布局,教学楼分为A、B、C、D四栋。东西长为160m,南北宽为56m,在教学楼的中间有一个大花园,四栋教学楼几乎相互对称。其中单个楼长70m,宽为18m。两栋教学楼之间留有20m的走道,方便学生的出入。 教学楼A 教学楼A 教学楼B 教学楼D 教学楼C 花园 阶梯教室 报告厅 70m 70m 18m 20m SHAPE \* MERGEFORMAT 图2-2综合教学楼的布局 针对教学楼这一布局,现提出三种防雷保护方案,下面将对这三种方案分别进行论述。 方案一:选用多根避雷针保护 在A、B、C、D每座楼上都安装一根避雷针,如图2-3所示。以其中的C楼为例,对其进行分析和计算。 18m 18m 70m h m 9m 36.1m 图2-3 多根避雷针设计方案 单根避雷针在地面上的保护半径,可按下式计算: (2-1) 为避雷针在地面上的保护半径; 为滚球半径,由综合教学楼属于二类保护建筑物,可通过表2-1查出,=45m; 为避雷针高度。 表2-1按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸 建筑物防雷类别 滚球半径hr(m) 避雷网网格尺寸 第一类防雷建筑物 30 ≤5×5或≤6×4 第二类防雷建筑物 45 ≤10×10或≤12×8 第三类防雷建筑物 60 ≤20×20或≤24×16 ,即, 整理后得,, 通过计算可知,方程无解。 方案二:选用一根避雷针 由于考虑到教学楼的A、B、C、D楼是对称的建筑,而且是相距较近的建筑物,因此考虑到它们之间能否共用接地体,以及能否创造一个将来综合共用接地创造等电位连接的条件。于是考虑在4栋楼的中心点安装一支避雷针,来对4栋楼进行保护。下面通过计算对这一方案进行说明。综合教学楼采用一根避雷针进行保护,如图2-4所示。 160m 160m 20m 82.5m h m 避雷针的高度 图2-4综合教学楼采用一根避雷针保护 通过查表可知,= 45m, 根据式2-1可列出如下方程:, ,可得:, , 通过计算,方程无解。 方案三:避雷带和避雷网结合 在各建筑物的屋顶上分别采用明装避雷网、暗装避雷网和四周避雷带相结合的方式,接闪装置应与引下线和接地装置连成一体;以基础内的钢筋用作接地装置。将天平面所有的金属物体以短、直的方式用圆钢或者扁钢利用焊接的方式分别与避雷带相连接达到等电位,防止雷击后造成电位差而发生反击,这就是所谓的等电位连接)或者用笼式避雷网的好处是建筑物的金属结构物遍及各处,不用很多钢材就可很容易连接起来形成法拉第笼,从而建筑物内的电子设备得到很好的屏蔽。屏蔽做得好,不仅能防御空间电磁波的辐射,而且还可使建筑物内部的分流和均压达到最佳效果。图2-5和图2-6分别给出了教学楼采用避雷网防雷的方案图和教学楼的俯瞰图。 避雷网图2-5采用避雷网防雷的方案图 避雷网 长 长70m 宽18m 教学楼俯视图 图2-6教学楼的俯瞰图 2.3方案论证 方案一和方案二选用的是避雷针,避雷针竖得越高,虽然保护范围有所增大(不成正比例),但施工的难度也因此增大,风压对针的稳定度的影响也大大增加,况且,避雷针太高又会影响建筑物的外观,并会在建筑物上出现不受保护的盲区。从《建筑物防雷设计规范》(GB50057—94)中我们知道,避雷针的高度到了大于“滚球半径”两倍时,再将针加高,在理论上和实践上都是不可行的,它必须增加防止雷电侧击(或绕击)的措施。同时,如果建筑物屋面的结构是复杂的(现代建筑物为了造型美观的需要,往往是相当复杂的),这会给避雷针的设计和施工带来很多困难,甚至变成“群针林立”的局面,这在经济上也是不合算的。 而方案三中的避雷带与建筑物的外观造型比较协调,特别是屋面结构比较复杂的建筑物更显出它的优势,无论设计与施工都比较方便。从经济角度讲,也是比较合算的。避雷带和避雷网可以与综合教学楼楼顶的装饰结合起来,可以与综合教学楼的外形较好的配合,既美观防雷效果又好,对于综合教学楼这种大面积的建筑物,它的保护范围大而有效,这是避雷针所无法比的。因此经过综合考虑,应该选择方案三。 3.新校区综合教学楼外部防雷接地系统设计 外部防雷就是应用外部防雷装置(接闪器、引下线、接地装置或兼而有之的法拉第笼)吸引雷电并尽快和畅通无阻的将雷电流引入地中安全泄放。外部防雷装置导体的布置对防雷装置的设计具有重大的意义,外部防雷主要是指防止建筑物或设施(含室外独立电子设备)免遭直击雷的危害,其技术措施有接闪器、引下线、接地体等几种。下面分别阐述它们的类别和具体设计。 3.1接闪器 接闪器是专门直接接受雷击的金属导体,是避雷针、避雷带(线)、避雷网以及用作接闪的金属屋面和金属构件等的总称。功能是把接引来的雷电流,通过引下线和接地装置向大地中泄放,以保护建筑物免受雷害。现在常用的接闪器有避雷针、避雷带(线)、避雷网等几种。 (1)避雷针 避雷针是靠把雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来,通过良好的接地装置,把雷电流泄入大地,保护建筑物不受雷击的一种金属装置。 考虑到实际情况以及教学楼的机房屋面己无需保护其它设备,屋面接闪器己采用明装避雷网、暗装避雷网和四周避雷带相结合的方式,通讯天线安装在屋面自身就可以作为避雷针,无须再加避雷针进行防护。 (2)避雷带(线世纪初,在电力系统中,为了使输电线路少受雷击,采用了在输电线路上方架设平行的钢线避雷的方法。这种架设在输电线路上方的钢线,称之为避雷线。后来在房屋建筑上也推广了这种形式,开始布设在方脊、屋角、房檐等处布设雷电保护,现在这种方法已经被避雷带所替代。 避雷带一般采用扁钢制作,其截面积不小于48mm2,厚度不应小于4mm,我校教学楼属于二类防雷保护建筑物,采用4*40的镀锌扁钢制作避雷带。 (3)避雷网 避雷网是指利用钢筋混凝土结构中的钢筋网作为雷电保护的方法,也叫做暗装避雷网。暗装避雷网是把最上层屋顶作为接闪设备。根据综合教学楼建筑的结构,钢筋距面层只有6-7cm,面层愈薄,雷击点的洞愈小。但教学楼的防水层和隔热层较厚,钢筋距面层厚度大于20cm,我们决定采用安装辅助避雷网。辅助避雷网一般可用直径为6mm或以上的镀锌圆钢,鉴于我校是高等教育场所,防护等级要较高,避雷网采用10mm*10 3.2引下线 连接接闪器与接地装置的金属导体称为引下线。现代建筑多利用建筑物的柱筋作避雷引下线。因为雷击时引下线上有很大的雷电流流过,会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击,而实践证明这种方法可以减少和避免这种反击。它还比专门引下线有更多的优点,因为柱钢筋与梁、楼板的钢筋都是连接在一起的,和接地网络形成了一个整体的“法拉第”笼,它们处于等电位状态,雷电流会很快被分散掉,可以避免反击和旁侧闪击的现象发生。 在选择引下线的数量及位置时,应考虑这样的事实,即如果雷电流在若干条引下线中分流,则旁侧闪击的风险及建筑物内电磁干扰的风险也减小。因此,引下线应尽可能沿建筑物周边均匀设置,并具对称的几何结构。通过增加引下线的数量可改善雷电流的分流状况,而且多个等电位互连导电环路也能改善分流状况。 引下线的设计应注意的是:引下线必须尽可能短(使其寄生电感尽可能小);引下线所示;引下线及等电位互连环路的几何结构对安全距离值有影响(分流系数的影响);对悬臂式建筑物,也应就对人的旁侧闪络风险来估算安全距离。 表3-1引下线的设计要求 建筑物防雷等级 引下线数量 引下线间距离 一类防雷建筑 ≥2根 12m 二类防雷建筑 ≥2根 18m 三类防雷建筑 ≥2根 25m 另外,普通引下线采用圆钢时,其直径不应小于16mm;采用扁钢时,其截面积最小为 48mm2;厚度不小于4mm。 在楼顶设计由避雷带和避雷网混合组成的接闪器,利用柱子内钢筋作为防雷引下线,并与建筑物基础钢筋、梁钢筋、金属框架连接起来,形成闭合良好的法拉第笼。墙上的栏杆,金属门窗等较大金属物直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置连接,如图3-1所示。由于我校属于二类防雷建筑物,其间距不应大于18m。经综合考虑,引下线的设计应沿建筑物四周均匀或对称布置,并利用建筑物的柱子钢筋(主筋)作为引下线。综合教学楼采用多根引下线,一方面可加速雷电流的分流,达到均压和减弱磁场的集中程度;另一方面,各引下线中雷电流由于大小相近,方向相同,其在建筑物内部所产生的干扰电磁场则方向相反,因而会抵消很大部分,如图3-2所示。从而可以大大降低建筑物内电子信息系统受干扰的幅度。为了延长引下线的使用寿命,增强教学楼的防雷能力,多根引下线避雷带和避雷网混合组成的接闪器 利用混凝土柱钢筋做引下线时,因为是从上而下连接成一体,因此不能设置断接卡子测试接地电阻。需在柱内作为引下线m处的柱子外侧,另焊一根圆钢(Φ≥16)引至柱外侧的墙体上,作为防雷测试点。每根引下线处的冲击接地电阻不大于5Ω。 图3-2多引下线接地装置设计 接地装置应有合适的结构形式,以避免危险的接触电压及跨步电压产生。 为了将雷电流泄入大地而不产生危险的过电压,需对接地装置的形状及尺寸进行合理的选择,以使其具有低的接地电阻值。 从防雷观点来看,采用单一的共用的建筑物接地装置较好,它适于用各种不同用途的接地。接地装置应根据GB50057—1994的要求进行连接。应当注意的是:当使用不同材料的接地装置相互连接时,可能出现严重的腐蚀问题。 在建筑的接地方式上,存在有电子系统、电源中性点和防雷系统等共用接地极和各自独立接地两种。前者利于等电位,而后者则更利于减少由感应雷电荷引起的冲击,可避免由于地电位的升高,导致烧毁设备,所以更适合综合教学楼。综合教学楼内各种交流、直流设备众多,线路纵横交错,应将综合教学楼内的交流工作地、安全保护地、直流工作地、防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接,形成一个等电位体,避免接地线之间存在电位差,以消除感应过电压产生的原因。为避免各接地系统之间的相互影响,各接地极之间的距离应在20m以上。对于需要单独接地的特殊电子设备,其接地极与其它接地极的距离出应在20m以上。 接地网的布置,应尽量使地面的电位分布均匀,以减少接触电压和跨步电压。接地体分为垂直接地体和水平接地体,由垂直接地体和水平接地体联合组成接地网,当发生雷击时,雷电经过接闪器,引下线后流经水平接地体,再经过垂直接地体流入大地。综合考虑我校教学楼布局,决定将整个教学楼共地。水平接地体长为160m,宽为56m,水平接地体宜采用=4mm,s=48的扁钢,埋地深度为1.2m。垂直接地体的接地极采用直径为6mm的镀锌角钢。每根垂直接地体的长度为2m,相邻两个垂直接地体的间距为4m,埋地深度为0.8m,经计算共需108根垂直接地体。 3.3.1接地电阻的计算 根据盐城工学院新校区综合教学楼土壤的实际应用经验并结合理论对接地电阻进行粗略的计算。表3-2给出了不同性质的土壤电阻率。 表3-2不同性质的土壤电阻率 项目 干湿度或含水量(﹪) 土壤电阻率() 砾石、碎石 岩石类 多岩石地 黄冈岩 — — — 2000 4000 沙 沙 沙类 沙 含水黄沙 干 湿 很湿 10 2500 1000 250 500 黄土 多石土 沙土 泥土类 含沙粘土 黑土 粘土 黄土 干 — 10 20 湿 20 20 2500 400 300 250 190 100 100 在原土层内直接设置接地极模拟电位梯度为圆形, 由于接地极与土壤的接触面积与半径成正比的, 而接地极的接地电阻主要集中在2倍的导体长度范围内,接地模拟圆上限取2L,下限取导体半径,则有 (3-1) — 土壤电阻率; L— 垂直接地体长度; d— 垂直接地体直径。 d d r L 图3-3垂直接地体等效模型 垂直接地体等效模型如图3-3所示由表3-2可知,盐城的土壤电阻率=100 ,接地时的接地体直径d=6mm,接地体长度L=2m,代入上式计算可得: 故应该采用单根接地电阻为57.3的接地导体接地即可满足要求。经计算水平接地体、垂直接地体和综合接地体的电阻如图3-4所示。 4.新校区综合教学楼内部防雷接地系统及其设计 建筑物内部的防雷接地系统是防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成毁坏,这是外部防雷接地系统无法保证的。当建筑物直接遭受雷击或其附近区域发生雷击时,由雷电放电引起的电磁脉冲和暂态过电压波会通过各种途径侵入建筑物内,危及建筑物内的各种设备的安全可靠运行。只有通过内部避雷,才可以有效地对综合教学楼内的设备进行防护。对于侵入室内雷害的治理是多方面的,需要采取综合防护措施,对进出各保护区的电线、金属管道等都要连接避雷及过压保护器。 图3-4水平接地体和垂直接地体电阻计算 建筑物内部防雷工程涉及面较宽,面对的是包括感应雷、传导雷和因线路上浪涌高电压所造成电网波动在内的众多损害,归纳起来危害最大的主要方面是高电压的引入。高电压引入是指雷电高电压通过金属线引导到室内或其他地方造成破坏的雷害现象。高电压引入的电源有三种:其一是直击雷直接击中金属导线,让高压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内,即雷电波侵入;第二种是来自感应雷的高电压脉冲,即感应过电压;第三是地电位反击,这种反击会沿着电力系统的零线,保护接地线和各种形式的接地线,以波的形式传入室内或传播到更大的室内范围,造成大面积的危害。 针对以上三种雷害内部防雷系统主要有屏蔽、安装防雷器SPD和等电位连接等三种措施。 4.1分区、分级的SPD防护 (1)防雷区的划分 防雷保护区是根据雷电流沿放电通道和建筑物的防雷系统传输过程中,在其空间环境中产生的雷电电磁脉冲影响、干扰、损坏建筑物以及建筑物内部的电子仪器设备的状况和防雷设备的能力来划分的。在不同的空间雷电强度是不同的,为防止或减少雷电对建筑物及建筑物内部电子设备的危害,设计安全可靠、经济合理的防雷措施,需要将保护的空间划分为不同的防雷保护区。 各种电子系统,包括计算机、通信设施、控制系统(通称为信息系统)等对雷电过电压的耐受能力很低,对雷电电磁脉冲干扰极为敏感。它们在遭受雷击电磁效应的侵害后,很容易受到破坏,从而严重地影响到信息系统的安全正常运行。但是,雷电电磁脉冲在空间传播是逐渐衰减的,尤其是碰到金属网络体或金属平面物后,会有明显的衰减。信息系统通常都安放在有钢筋骨架的现代化大楼内,甚至是有专门的金属屏蔽网的房屋内,在这些不同空间,雷电电磁脉冲衰减特性不同,因此,出于防雷电电磁脉冲的目的,又考虑节约开支,常将建筑物需要保护的空间划分为多个不同的防雷保护区(LPZ),并在保护区之间的界面处进行等电位连接,如图4-1所示。 被保护空间被划分防雷保护区,通过建筑物的隔墙、房间和设备,用现有的金属立面、钢筋和金属外壳等建立不同的保护区,各保护区的级别根据保护区中雷电电磁脉冲的来确定。 根据各部分空间不同的雷电电磁脉冲的严重程度和各区交界处的等电位连接点的位置,将需保护的空间划分为不同的OA、OB、1、2防雷区。各防雷区的特征是: LPZOA区:本区内的各物体都可能遭到直接雷击,因此各物体都可能导走全部雷电流。本区内的电磁场没有衰减。 LPZOB区:本区内的各物体不可能遭到直接雷击,但本区内电磁场没有衰减。 LPZO1区:本区内的各物体不可能遭到直接雷击,流经各导体的电流,比LPZOB区进一步减小,本区内的电磁场也可能衰减,这取决于屏蔽措施。 LPZO2区(后续防雷区):在电缆从一个防雷区通到另一个防雷区处,必须在每一交界处进行等电位连接。LPZO2是在这种方式下构成的,使雷电流不能导入此空间,也不能从此空间穿过 。 LPZ2区计算机房,配电房和内部教学设备。 LPZ2区计算机房,配电房和内部教学设备。 代表屏蔽2的房间 代表屏蔽1的教学楼 LPZ1与LPZ2区界面上的等电位连接2 LPZ1与LPZ2区界面上的等电位连接1 接地装置 等电位连接线 电缆线路 LPZOA区 LPZOB区 防雷装置 图4-1防雷区的划分 (2)SPD的分级防护 SPD中文简称电涌保护器,又称浪涌保护器。根据IEC标准规定,电涌保护器主要是指抑制传导来的线路过电压和过电流的装置。它的组成器件主要包括放电间隙、压敏电阻、二极管、滤波器等。根据构成组件和使用部位的不同,电涌保护器可分为电压开关型SPD、限压型SPD和组合型SPD。而根据应用场合分类,电涌保护器又可分成电力系统SPD和信息系统SPD。在LPZ以或LPZOB与LPZI交界处应安装通过工级分类试验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护;从LPZI区起各分区交界处安装限压型浪涌保护器。连接线要求平直、简短并在规定允许值范围内。对于二类防雷建筑物,防护以2-3级为宜,在此采取三级防护。 1)电源线的保护 电源线是感应雷的主要侵入线%以上的感应雷击来自于电源线。本着“多级保护、逐级泄流、降低残压、保护设备”的原则,在电源线上采取的防护措施应根据浪涌保护器的各参数值查GB50343-2004,浪涌保护器的参数值见表4-1所示。 表4-1浪涌保护器的参数值 雷电 保护 分级 LPZ0与LPZ1 区交界处 LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3交界处 直流电源标称放电电流(KA) 第一级标称 放电电流 第二级标称放电电流 第三级标称 放电电流 第四级标称放电电流 A级 B级 直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流,适配的SPD C级 D级 波形转换值实际上是浪涌保护器所需要的最大放电电流,如为提高安全系数,可将最大放电电流理解为标称放电电流。 综合教学楼有一专用变电所,目前是采用母排向各个楼层供电,根据设计要求需在弱电机房电源配电屏处设置第一级保护,考虑到供电网的特殊性选用开关型高能三相电源避雷器LAY380-100G(8/20μs 在各楼层的分配电柜处及重要设备(如UPS)的输入电源侧安装LAY380-60G(8/20μs),设置第二级保护。 在以下几个方面选用箱体式三相电源避雷器LAY380-40G(8/20μs 在计算机中心机房UPS的进线处安装第三级避雷器LAY380-20;末级浪涌避雷器(既能将残压降到最低,又能做浪涌吸收);在楼内弱电机房内服务器、网络交换设备和网管及终端设备的电源线上各串入一个单相电源避雷器LAY220-5C(共约5台);所有SPD防护接地端均应通过等电位连接装置与人工接地网相连。 2)通信信号方面的保护 中心机房存储交换设备直接保持对外、对内通讯联系,信号线是感应雷入侵的另一主要线路,而因为众所周知的原因,通讯接口芯片的抗过电压冲击的能力很差,一般CMOS电路极限电压均在几十伏,极易遭受感应雷袭击。而根据美国通用电气公司R.D.HILL的试验结果,只需0.07高斯的磁场强度就能使网络系统瘫痪,而2.4高斯的磁场强度就使计算机的元器件永久性损坏,轻则部分通讯线路中断,重则整个网络瘫痪。 为尽量避免上述灾害情况的发生,需针对不同的设备选用相应的数据通讯信号避雷器作为通讯线路上防感应雷电压波的保护措施。 路由器之间都是通过软光纤和较短的双绞线进行连接的,并且又同处在一个层面上,所以它们之间暂不须加装避雷器。 电话线是通过电信的大对数电缆接入的,较容易受到雷击,所以在语音线的接入端分别安装专用组合型语音信号避雷器LAXCH-17T。 卫星接收天线的馈线由室外传输而来,所以需在馈线的接入端安装专用天馈避雷器LAT1760。 通过以上保护措施,将由外部通过信号线路侵入的感应雷电压波拒之于接入设备之外,是整个网络中心设备处于安全屏障中。 4.1.1导线截面的选择 导线截面积与冲击电流关系 S≈1/2*k*(I/1000) +1.25 (4-1) k:波形系数 K:8/20为0.84,10/350为1.44 由于盐城处于雷电低度脆弱区故其雷电的冲击电流不会太大,因此一级选择60KA的8/20的波作为最大的雷电波。 据式4-1计算,=1/2*0.84*(60000/1000)+1.25=0.42*60+1.25=25.2+1.25=26.75 二级选择40KA的8/20的波作为最大的雷电波。 =1/2*0.84*(40000/1000)+1.25=18.05 三级选择20KA的8/20的波作为最大的雷电波。 =1/2*0.84*(20000/1000)+1.25=9.65 根据上式计算可得,一级导线平方,二级导线平方,三级导线等电位连接和共用接地系统 4.2.1等电位连接技术 等电位连接是综合防雷系统中的最重要的一项基本措施。GB50057—94强调了等电位连接在内部防雷中的作用。等电位连接是为减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险的一项很重要的措施,特别是在建筑物内部防雷空间防止发生生命危险的最重要的措施。 建筑物的等电位连接设计有以下几种: 1)总等电位连接和局部等电位连接 总等电位连接MEB的作用在于降低建筑物内间接接触电压和不同金属部件间的电位差,并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害,它主要通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板(接地母排)将下列导电部分互相连通:进线配电箱的PE(PEN)母排;公用设施的金属管道,如上、下水、煤气等管道;建筑物金属结构;如果做了人工接地,也包括其接地极引线。 建筑物每一电源进线都应做总等电位连接,各个总等电位连接端子板应互相连通。 局部等电位连接LEB是指当电气装置或电气装置的某一部分的接地故障保护不能满足切断故障回路的时间要求时,应在局部范围内做的等电位连接。它包括PE母线或PE干线;公用设施的金属管道;也包括建筑物金属结构。 2)建筑物内部导电部件的等电位连接 等电位连接不仅仅是针对雷电暂态过电压的,还包括其它如工作过电压、操作过电压等暂态过电压的防护,特别是在有过电压的瞬间对人身和设备的安全防护。因此,有必要将建筑物内的设备外壳、水管、暖气片、金属梯、金属构架和其他金属外露部分与共用接地系统做等电位连接。在进入建筑物处与接地系统相连,但在每个接头处要有辅助跨接线)信息系统的等电位连接 对信息系统的各个外露可导电部件也要建立等电位连接网络,并与共用接地系统相连。接至共用接地系统的等电位连接网络有两种结构:S型(星型)结构和M型(网格型)结构。图4-2给出了信息系统等电位连接方法。对于工作频率小于0.1MHZ的电子设备,一般采用S型(星型)结构;对于频率大于10MHZ的电路,一般采用M型(网格型)结构。针对综合教学楼的实际情况,应选用S型(星型)结构。 4)各楼层的等电位连接 将每个楼层的等电位连接与建筑物内的主钢筋相连,并在每个房间或区域设置接地端子,由于每层的所有接地端子彼此相连,而且又与建筑物主钢筋相连,这就使每个楼层成了等电位面。再将建筑物所有接地极、接地端子连接形成等电位空间。最后,将屋顶上的设备和避雷针等与避雷带连接形成屋面上的等电位。如图4-3所示。 5)接地网的等电位连接 在某中意义上说,建筑物的共用接地系统在大范围内即为等电位连接,比如我们常见的计算机房的工作接地、屏蔽接地和防雷接地等采用同一接地系统的原理就是避免各接地间产生的瞬态过电压差对设备造成影响。因此,钢筋混凝土结构建筑物利用基础钢筋网做接地体,要围绕建筑物四周增设环形接地体,并与建筑物被柱内用作引下线的柱筋焊接,这样就大大降低了接地网由于雷电流造成地电位不均衡的概率。 接至共用接地系统的等电位连接基本的等电位连接网M网型结构S星型结构 接至共用接地系统的等电位连接 基本的等电位连接网 M网型结构 S星型结构 S M Mm Ss 建筑物共用接地系统 等电位连接网 等电位连接网与共用接地系统的连接 ERP ERP: 接地基准点 综上所述,楼层下部有接地网,楼层里有等电位均压网,楼顶物体与避雷装置连接在一起形成等电位,这样就在电气上成为法拉第笼式结构,人和设备在此环境中绝无雷击危险。因此,等电位连接在建筑物及其电子信息系统中是最重要的一项电气安全措施。 另外,为保证等电位连接的可靠导通,等电位连接线和接地母排应分别采用铜线和铜板。等电位连接这一电气安全措施并不需复杂价昂的电气设备,它所耗用的不过是一些导线,不象埋在地下的人工接地极易因受土壤腐蚀而失效(实际上在实施等电位联结的同时也实现了接地,因它所连接的水管和基础钢筋等本身已起到低电阻长寿命的接地作用),它在保证电气安全上的作用远胜于习惯采用的专门打入地下的人工接地。 同一楼层采用铜排等电位系统 同一楼层采用铜排等电位系统 钢筋 避雷网 图4-3 楼层等电位连接 4.2.2共用接地技术 共用接地,也叫统一接地。它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上,或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来,使它们之间成为畅通的电气接地统一地网,这样的接地方式为共用接地。共用接地是目前应用最广泛的接地方式,如图4-4所示 (1)强电电源系统接地和用电设备保护接地 强电电源系统交流接地有TN—C(三相四线制)系统、TN—C—S(三相四线+三相五线制)系统、TN- S系统,即三相五线根零线根地线)中PE线所示。 根据各系统的特点,经综合比较考虑,综合教学楼接地方式应该采用TN-S接地系统。TN-S系统的特点:中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外.两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的,而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。在综合教学楼内应进行保护接地的物体主要包括:变压器、高压开关柜、配电柜、控制屏等的金属框架或外壳;固定式、携带式及移动式用电器具的金属外壳;电力线路的金属保护管或桥架、接线盒外壳、铠装电缆外皮、电源浪涌防雷保护器接地线等,保护接地的连接线可采用扁钢或铜导线,且要求形成可靠的电气通路。 、、 ≥ ≥ 接地 地面 引出线)弱电信息设备接地 信息设备接地又称为弱电设备接地,根据《建筑物防雷设计规范》的有关规定,在信息系统接地的设计中,应采用M型等电位连接网络。在信息设备较集中的部位,如中心机房、弱电竖井等接地基准点应与建筑物的共用接地系统连接,信息系统的所有金属组件,如各种箱体、壳体、机架等通过等电位连接线与基准点连接,设备之间的所有线路和电缆当无屏蔽时宜按网型结构与各等电位连接线平行辐射,以免产生感应环路。信息设备用6 mm 由于雷电泻放存在趋肤效应,建筑外层钢筋泻放的雷电流通常为建筑内部钢筋的数倍。各钢筋柱间在雷电泻放时存在较大的电压差,这对精密、贵重设备尤为有害,因此需设置均压带均衡各钢筋柱间的电压。在机房内沿墙敷设等电位铜带一周,用8绝缘子作支撑;在各机房内靠近柱子的角位处,分别安装一块等电位汇流排,规格面积不小于50的紫铜板,利用铜铁接头与柱筋焊接后,与汇流排连接;将各机房内的所有信号屏蔽线槽接与等电位汇流排或等电位铜带连接。另外,将电源PE线、机房内的设备外壳、机架等可导电金属物体就近与汇流排或铜带连接,连接线,多股铜芯线。为改进电磁环境,机房需考虑等电位连接与总汇流排做好金属连接,并与防雷装置相连。机房设等电位连接网络,各设备以最短的距离与等电位网相连接。LPZOA或LPZ0B与LPZ1交界处应设置总等电位接地端子板,每层楼设置楼层等电位接地端子板,设备机房设置等电位接地端子板。 L1 L1 L2 L3 PEN (a)TN-C系统 L1 L1 L2 L3 N PEN PE M1 M2 (b)TN-C-S系统 N N L1 L2 L3 PE (c)TN-S系统 图4-5 TN系统 4.3电子计算机机房及计算机网络的防雷接地保护 4.3.1电子计算机机房的雷电保护 雷电有直击雷和感应雷之分,机房内的设备—般不会被直击雷击中,但雷电击中远端线路时所引起的雷电冲击波可经线路侵入设备中。若线路处在雷云(先导通道中的电荷)对大地的电场之中,当雷云对其他目标放电时,就会在线路中引起过电压,称之为感应过电压,其幅值一般可达几千伏乃至几十万伏。这一感应过电压会沿着线路侵入计算机机房和电子设备,是电子设备的主要雷害,这样高能量的冲击波是任何电子设备都难以承受的。为了避免外来高电压危害设备,设备自身应尽量提高其耐冲击能力,同时要尽量降低外来干扰的能量,把外来冲击削弱到设备容许的范围内。对机房接地系统应采取的具体措施如下: (1)LAD002型低电阻接地模块作为接地极,针对机房做一独立地网,然后并入大楼地网组成联合接地。 (2)机房内应有独立地线,且强电地线与弱电地线要分开。在机房新设接地汇流排两个,一个作为机房的弱电系统接地,另一个则作为强电接地;机房新增一条接地引线,由建筑地网引到机房的汇流排上; (3)要使机房更加安全,机房的静电地板周围增设一条均压环,采用4mm×40mm的扁铜;与新增接地引线相连,使机房内各设备实现等电位连接,并在地网与接地排之间加装等电位连接器。 (4)对到机房的光纤加强钢筋和屏蔽网分别接地,防止光纤端口产生过电压。 为了防止雷电波侵入机房内而造成人员伤亡或设备损坏,所以引入计算机机房的线路宜全线采用电缆埋地或穿金属管埋地的方法。当难以全线埋设电缆或穿金属管敷设时,允许用长度不小于15m的金属铠装电缆或全塑电缆穿金属管埋地引入,两端金属外护套要良好接地。由于雷电流属于高频电流,会产生集肤效应,使大部分电流散入地中,从而使进入机房设备的雷电流减小、过电压值降低。 机房内设备或系统对外所连接的电源线、信号线等都应安装具有较强能量的防雷电过电压的保护器件。如图4-5所示,不论是由通信线还是由电源线侵入到计算机机机房的高能量冲击波,都被瞬变电压抑制器限制到设备所允许的范围内。 在机房内的所有接地线可以用绝缘铜芯线在活动地板下明敷,但每一种接地相连后直接引向总接地板,再由此板用导线引向室外的接地装置。接地装置应离开防雷接地装置不小于20m。对具有等电位连接的建筑物,可由总接地板用铜芯绝缘导线穿PVC管引向建筑物的共用接地装置,即与建筑物的基础主筋连接,但共用接地装置的接地电阻不大于1,而且由总接地板引向共用接地装置的线路因与基础以上的建筑物中的各种钢筋绝缘,以达到一点接地的目的。机房的接地系统见图4-6。 MDPMDP MDPMDP 公用接公用接地装置 地装置 总接线总接线端子排 端子排 监控设备接地 备接地 直流正电源 电源 直流装直流装置 置 信号地 监控设备接 地 设备外壳接地 防静电地板接地 直流接地 BV25PVC32 总接地引下线 与建筑基础以上的金属绝缘 图4-6机房的接地系统 4.3.2传输网络的雷电防护 计算机机房网络通信系统的雷电防护主要是广域网雷电防护和局域网的雷电防护。 (1)广域网的雷电防护 广域网线路采用的是共用电信线路,广域网用于远距离数据传输,目前其最大传输速率为2Mbit/s。从四通八达的室外引入机房内,是雷电的重点袭击对象。在进入机房设备(调制解调器或其他设备)前应安装具备二级保护功能的防雷保护器,需要防护线与线之间以及线与大地之间的雷电入侵,保护器的损耗指标应该满足计算机设备的IEEE标准的有关要求。必须抵御和吸收5KA雷电流(8/20μs感应雷击),必须具备线与大地之间的防雷保护功能。同时,还必须增加线与线之间的雷电保护措施。 在计算机网络中的各类通信接口、计算机主机、路由器、各类集线器、调制解调器以及各类配线柜等设备的输入、输出端口处,应根据设备的重要性装设适配于计算机信号的SPD,如图4-7所示。 雷电波侵入 雷电波侵入 6000V,1.2/50us 信号线 SDY-C 200 经SDY-C抑制后的波形 接地 SDY-P 电源线us 经SDY-P抑制后的波形 750 图4-7 所示计算机机房设备处安装SPD防雷保护器 (2)局域网的雷电保护 建筑物内部或机房内部计算机设备之间的用于进行数据交换和数据处理的网络系统,是局域网雷电防护的重要部分。局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽措施,同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网通常以双绞线传输数据,无屏蔽保护,布线也往往不尽规范,除了有可能遭受感应雷击的袭击外,交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网传输线端口的两端安装防雷器,可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。 4.4天馈线路的防雷与接地 突出于屋顶上部的通讯设备天线,是很容易接闪的。为确保室内设备和教学楼内有关人员的安全,宜在天线上面安装架空避雷线或避雷针进行保护。此外,还应用有外导体屏蔽的电缆作天线的馈线,或者采用金属管穿线。屏蔽管的上端要和防雷装置就近连接,屏蔽管的下端应接在统一的接地网上。但从经济和结构合理性的考虑,在工程中很少采用独立避雷针或避雷线保护这些天线。通常的做法是利用天线的金属支撑杆兼做避雷针。支撑杆的顶端应高出天线足够长,使天线各部位都处于杆顶的防雷保护范围内,即上部加适当长度的避雷针,金属支撑杆一定要和就近的防雷引下线连接,为了可靠起见,建议以最短距离与防雷系统连接2~3根连接条。当接收天线采用屏蔽电缆馈线时,这些馈线的屏蔽管及金属外皮应在上端与接地的金属支撑杆相连,为了防止馈线与电源线路之间产生高电压,宜在电源线与屏蔽管间装设放电间隙或避雷器。我校天馈电路防雷如图4-8所示。在铁塔上焊接一段高为1m的钢筋,铁塔下引三根钢筋到最近的引下线。 当通讯系统与防雷系统采用共用接地时,由于电力系统中性点必须与防雷系统共用接地,电力系统中产生的高次谐波将影响通讯系统的运行。为了保证通讯质量,通讯系统接地必须与电力系统接地分开。这样就会增加接地系统的复杂性。为了简化接地系统,同时保证通讯系统不受电力系统淘汰谐波的影响,可将通讯系统的金属外导体与电力系统及防雷接地系统用多处放电间隙隔离,这样,平时电力系统的高次谐波不致侵入通讯系统,而在雷击接闪时又相当于共同接地。这样既保证了通讯质量,又保证了防雷安全。 当建筑物遭受雷击时,建筑物接地网上的高电位将沿通讯线路传到别的建筑物。为了限制这种雷电波的传播范围,通讯线路最好采用铅皮电缆或铠装电缆,并将铅皮电缆或铠装电缆的外导体进行多点接地,使雷电波散流入地。芯线也应隔一定距离装设按地放电间隙泄流。 图4-8 天馈线综合布线系统 在教学楼内配备电子设备时,要设法避开强磁场区域,以防止电子设备在强磁场作用下发生工作失灵或被损坏。首先,像计算机、传感器等电子设备应尽量安置在房间的中央部位,而不宜靠墙放置,更不能安放在墙角处。对于机房,应尽量选择低层。其次,电子设备的电源线与信号线所形成的回路面积要尽量小,且不能与墙壁中的防雷系统引下分支平行,避免产生大的回路感应电势而击坏电子设备。 在布置综合教学楼内线缆时,应该注意其线缆与综合教学楼内其他金属设备、管线、电力线等的距离,距离太近都有可能通过金属导体耦合产生过电压,对设备系统造成危害。在综合教学楼布线时均应考虑防雷安全净距。 建筑物内的合理布线可减少雷电的侵害,因此,建筑物内的强电线路与弱电线路应分开走线,垂直敷设的各种电气干线应集中于建筑物的中心部位为宜,在综合教学楼电缆竖井内或附近。各种电气线路宜采用钢管穿线,因为钢管的屏蔽效果最好,防止反击事故的能力强。 5. 工程概况及安装说明 5.1 工程概况 盐城工学院新校区综合教学楼位于多雷暴日的盐城市,雷暴日数为31.9d/a,对雷电防护的要求较高。教学楼内有计算机机房,并有天线,网线等各种信号线进出。同时,机房内电子设备等较为集中,布线比较复杂,而且综合教学楼内的教室对网络、电源的要求比较高。根据相关防雷技术标准规范,盐城工学院综合教学楼将进行综合防雷工程。在综合教学楼现场勘查,得到如下主要记录: 1)办公楼附近没有高楼,楼房为钢筋混泥土式楼房。 2)楼顶装有天馈线)机房均位于三楼,其中心机房有玻璃隔门,并安装有静电地板;机房面积(5m×6m)中等,靠墙壁安放两个机柜和1台服务器;窗户为铝合金窗户,外保留原先的钢筋窗,钢筋间距约 4)综合教学楼内配电复杂,电力经配电箱分到各层楼房的分配电箱。 综合教学楼楼顶采用4×40热镀锌扁钢作为避雷带,4×40热镀锌扁钢避雷带支持卡子间距为1米左右,同时屋面采用10mm×10mm 教学楼利用结构柱内主钢筋作为引下线,钢筋上下焊接相连,柱子上端预埋100×100×8钢板,用于柱子内主钢筋与避雷带连接的转换。 工程接地体形式主要有人工接地体和利用基础作为接地体的形式。利用钢筋网、桩基钢筋连接构成等电位接地网络,接地电阻不大于1欧姆。每层建筑物外墙连接梁内钢筋与楼层钢筋焊接成一体形成均压环,并与引下线可靠相连,外墙上的金属门窗、金属结构、外墙栏杆与均压环相连接以防侧击雷。 (1)施工工艺流程 接地体→接地干线→引下线)施工方法及技术要求 接地装置施工在基础梁钢筋绑扎后立即进行,不论是冷挤压、对焊还是绑扎的钢筋在基础外围—圈及有引下线的柱子处钢筋接头部应用10mm钢筋焊接连通。 引下线在施工时,用作引下线mm钢筋焊跨接,上部与避雷带焊接、下部与接地装置焊接。引下线在钢筋施工时,用色漆在作为引下线的钢筋上做好色标,以免和别的非引下线钢筋混淆。 屋面避雷带施工时,接头处钢筋搭接长度应大于跨接钢筋直径的6倍.双面满焊。 避雷带支撑点间距不大于1.0m,支撑点距转弯处不大于0.5m。 工作接地、保护接地、防雷接地合用一个接地装置,按照电气装置共用接地装置要求,总接地电阻值应不大于1,根据设计要求,工程做总等电位联结.在每一层强电井内设分等电位端子箱,距地0.3m,将建筑物内可供联结的PE线、电气装置接地干线、金属管道干线及其他装置的外露可导电部分等通过各层的分电位联结端子箱与总等电位端子箱联结起来,接地装置通过40mm×4mm镀锌扁钢与总配电房内的总电位端子箱相连。接地端子板采用紫铜板,等电位联结线采用接线鼻子压接后与端于板螺栓连接,接触面应光洁,并且要有足够的接触压力和面积,端子板应直接与建筑物用作防雷及接地的金属体连通。 等电位联结用的螺栓、垫圈、螺母等应进行热镀锌处理,等电位连接线做黄绿相间的色标,端子板刷黄色底漆标黑色记号,等电位联结安装完毕进行导通性测试,测试用电源采用空载电压为4—24V的直流电源,测试电流不应小于0.2A,当测得等电位联结端子板与等电位联结范围内的金属管道等金属体末端间的电阻不超过0.3时,认为等电位联结是有效的,如发现导通不良的管道连接处则作跨接线,在投入使用后定期作测试。屋面设置的空调室外机在配电箱内设电涌保护器。 5.2 具体安装 (1)明装避雷带(网)安装 避雷带适于安装在建筑物的屋脊、屋檐(坡屋顶)或屋顶边缘及女儿墙(平屋顶)等处,对建筑物易受雷击部位进行重点保护。 a.避雷带在屋面混凝土支座上的安装 避雷带(网)的支座可以在建筑物屋面面层施工过程中现场浇制,也可以预制再砌牢或与屋面防水层进行固定。 楼顶上支座的安装位置是由避雷带(网)的安装位置决定的。避雷带(网)距屋面的边缘距离不应大于500mm。在避雷带(网)转角中心严禁设置避雷带(网)支座。 在屋面上制作或安装支座时,应在直线段的端点(即弯曲处的起点)拉通线,确定好中间支座位置,中间支座的间距为1~1.5m,相互问距离应均匀分布,在转弯处支座的间距为0.5m b.避雷带在女儿墙或天沟支架上的安装 避雷带(网)沿女儿墙安装时,应使用支架固定。并应尽量随结构施工预埋支架,当大小应里外一致,首先埋设直线段两端的支架,然后拉通线埋设中间支架,其转弯处支架应距转弯中点0.25~0.5m,直线~ 女儿墙上设置的支架应与墙顶面垂直,在预留孔洞内埋设支架前,应先用素水泥浆湿润,放置好支架时,用水泥砂浆浇注牢固,支架的支起高度不应小于150mm,待达到强度后再敷设避雷带(网)。 c.避雷带在屋脊或檐口支座、支架上安装 避雷带在建筑物屋脊和檐口上安装,可使用混凝土支座或支架固定。使用支座固定避雷带时,应配合土建施工,现场浇制支座。浇制时,先将脊瓦敲去一角,使支座与脊瓦内的砂浆连成一体;如使用支架固定避雷带时,需用电钻将脊瓦钻孔,再将支架插入孔内,用水泥砂浆填塞牢固。 在屋脊上固定支座和支架,水平间距为l~1.5m,转弯处为0.25~0.5m。避雷带沿坡形屋面敷设时,也应使用混凝土支座固定,且支座应 d.明装避雷带(网)敷设 明装避雷带(网)应采用镀锌圆钢或扁钢制成。因钢或扁钢在使用前.应进行调直加工:将调直后的圆钢或扁钢,运到安装地点,提升到建筑物的顶部,通顺平直地沿支座或支架的路径进行敷设。 在避雷带(网)敷设的同时,应与支座或支架进行卡固或焊接连成—体,并同防雷引下线焊接好。其引下线的上端与避雷带(网)的交接处,应弯曲成弧形再与避雷带(网)并齐进行搭接焊接。避雷带(网)在转角处应随建筑造型弯曲.一般不宜小于,弯曲半径不宜小于圆钢直径的10倍,或扁钢宽度的6倍,绝对不能弯成直角。 e.避雷带通过伸缩沉降缝的做法 避雷带通过建筑物伸缩沉障缝处,应将避雷带向侧面弯成半径为100mm的弧形,且支持卡子中心距建筑物边缘距离减至400mm。也可以将避雷带向下部弯曲。 安装好的避雷带(网)应乎宜、牢固,不应有高低起伏和弯曲现象,平直段允许偏差值不宜大于3%,全长不宜超过l0mm。 (2)暗装避雷带(网)的安装 a.用女儿墙压顶钢筋作暗装避雷带 女儿墙上压顶为现浇混凝土时,可利用压顶板内的通长钢筋作为建筑物的暗装避雷带;当女儿墙上压顶为预制混凝土板时,就在顶板上预埋支架设避雷带。用女儿墙现浇混凝土压顶钢筋作暗装避雷带时,防雷引下线mm的圆钢。 在女儿墙顶制混凝土板上预埋支架设避雷带时,或在女儿墙上有铁栏杆时,防雷引下线应由板缝引出顶板与避雷带连接。引下线应与女儿墙压顶内通长钢筋用10mm圆钢做连接线)引下线的安装 当仅仅利用建筑物四周的钢柱或柱子中钢筋作为引下线时,可按建筑物开间的轴线尺寸设置引下线,但引下线m。建筑物的以下部件可用作自然引下线。 a.建筑物内的金属设施。在金属设施的各部件间的电气连接应可靠(如采用铜焊、熔焊、卷边压接、螺钉或螺栓连接等)、截面尺寸应满足标准引下线的截面尺寸要求; b.建筑物的金属框架; c.建筑物的互联钢筋; d.建筑物外部金属立面结构、外廊围栏及附属结构。尺寸满足引下线mm;垂直方向各部件问的电气连接应可靠各个金届部件问的间隙不超过1mm,而且两部件间搭接部分至少为 每根人工引下线在与接地装置连接处应设断接卡。断接卡安装的高度应便于在作测量时能够用工具拆开,平时应接通。 ①断接卡安装 设置断接卡子的目的是为了便于运行、维护和检测接地电阻。采用多根专设引下线时,为了便于测量接地电阻以及检查引下线、接地线的连接状况,宜在各引下线m之间设置安装断接卡。断接卡应有保护措施。断接卡子有明装和暗装两种,明装断接卡子为防止人为损坏及便于加装保护套管,安装高度应距地面1.5—1.8m,断接卡子可利用—40mm×40mm或—25mm×4mm的镀锌扁钢制作,断接卡子应用两根镀锌螺栓拧紧。 ②明敷引下线的敷设 防雷引下线是将接闪器接受的雷电流引到接地装置,引下线有明敷和暗敷两种。 a.明敷引下线支持卡子及其预埋 由于引下线的敷设方法不同,使用的固定支架也不尽相同,各种不同形式的支架明装引下线应按设计位置在建筑物主体施工时,预埋支持卡子,然后将引下线固定在支持卡子上。卡子之间的距离为1.5-2m。 ③利用建筑物钢筋做防雷引下线 由于利用建筑物钢筋做引下线,是从上而下连接一体,因此不能设置断接卡子测试接地电阻值,需在柱(或剪力墙)内作为引下线的钢筋上,另焊一根圆钢引至柱(或墙)外侧的墙体上,在距散水坡1.8m 在建筑结构完成后,必须通过测试点测试接地电阻,若达不到设计要求,可在柱(或墙)外距地0.8m-1m 当利用混凝土内钢筋,钢柱等自然引下线并同时采用基础接地体时,可不设断接卡,但利用钢筋作引下线时应在室内外的适当地点设若干连接板,该连接板可供测量、接人工接地体和作等电位连接用。当仅利用钢筋作引下线并采用埋于土壤中的人工接地体时,应在每根引下线处设接地体连接板。连接板处宜有明显标志。 a.有多根引下线时,并不都必须设置断接卡。 b.断接卡并非一定就要设置在1.5—1.8m处。防雷引下线明敷时,应把断接卡设置在1.5—1.8m处;暗敷时,为不影响建筑物的外观,断接卡可设在近地端的墙内。 ④引下线各部位的连接 引下线需要在中间接头时,应进行搭接焊接,其搭接长度应符合规范要求。且明装引下线的接头处应错开支持杆子。焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度,不得有夹渣、裂纹、虚焊、气孔等缺陷。 (4)接地装置安装 ①共用同一接地装置情况 防直击雷的接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置,每根引下线的冲击接地电阻不应大于1,并应与埋地金属管道相连。 ②利用建筑物金属体做防雷及接地装置 利用建筑物的钢筋作为防雷装置时应符合下列规定: a.建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。钢筋混凝土建筑物的钢筋体偶尔采用焊接连接,此时,提供了肯定的电气贯通。它们将保证全部雷电流经过许多次再分流流入大量的并联放电路径。 b.当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时,宜利用基础内的钢筋作为接地装置。 c.敷设有混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢,当仅有一根时,其直径不应小于10mm。 d.利用基础内钢筋网作为接地体时,在周围地面以下距地面不小于0.5m。 (5)接地体安装 ①接地体的加工 垂宜接地体多使用角钢或钢管,应按设计所提数量和规格进行加工。其长度为2m,两接地体间距宜为4m。通常情况下,在土壤中采用角钢接地体。为便于接地体垂直打入土中,应将打入地下的一端加工成尖形。为了防止将钢管或角钢打劈,可用团钢加工一种护管帽套人钢管端,或用钢(约长10cm ②挖沟 装设接地体前,需沿接地体的线路先挖沟,以便打入接地体和敷设连接这些接地体的扁钢。接地装置需埋于地表层以下,接地体顶部距地面不应小于0.6m。按设计规定的接地网的路线m,沟要挖得平直,深浅一致,且要求沟底平整,如有石子应清除。 ③敷设接地体 沟挖好后应尽快敷设接地体,以防止塌方。接地体采用手锤打入地中,接地体与地面应保持垂直,防止接地体与土壤产生间隙,增加接地电阻影响散流效果。 接地线分人工接地线和自然接地线。人工接地线应采用扁钢或圆钢,并应敷设在易于检查的地方,且应有防止机械损伤及防止化学腐蚀的保护措施。从接地干线敷设到用电设备的接地支线的距离越短越好。当接地线与电缆或其他电线交叉时,其间距至少要维持25mm。在接地线与管道、公路、铁路等交叉处及其他可能使接 地线遭受机械损伤的地方,均应套钢管或角钢保护。 (6)接地体连接 接地体(线)的连接一般采用搭接焊,焊接处必须牢固无虚焊。有色金属接地线不能采用焊接时,可采用螺栓连接。接地线与电气设备的连接亦采用螺栓连接。 接地体(线)连接时的搭接长度为:扁钢与扁钢连接为其宽度的两倍,当宽度不同时,以窄的为准,且至少3条边焊接;圆钢与圆钢连接为其直径的6倍;圆钢与扁钢连接为圆钢直径的6倍;扁钢与钢管(角钢)焊接时,为了连接可靠,除应在其接触部位两侧进行焊接外,还应焊以由扁钢弯成的弧形(或直角形)卡子,或直接将接地扁钢本身弯成弧形(或直角形)与钢管(或角钢)焊接。 (7)等电位连接带安装 等电位连接带与建筑物基础共地,应就近打开建筑物柱内钢筋,用不小于Ф12圆钢或40×4扁铁与柱筋焊连,单点接地;安装好后的等电位连接带应平直、美观;各连接点接触电阻,应尽可能的小,建筑物柱内钢筋焊接完毕,方可复原。 6. 结束语 通过以上各种方式对各系统的保护,组成了一个从电源到信号的完整的高效的防雷保护网络,通过使雷电电磁脉冲层层削弱的方式将雷击造成的危害降低到最小的程度,尽可能的保证了自动化设备的正常工作,从而保证了教学楼内的系统的正常运行。按照国家相应防雷规范,通过对综合教学楼内的电源,信号线、天馈线等进行浪涌防护,同时安装避雷带和避雷网,并重点对中心机房进行等电位连接、防雷接地等措施对综合教学楼内的电子设施和用电设备进行雷电防护。 防雷设施是属于预防性的投资,在事故发生之前人们往往觉得可有可无,可少则少。等到事故发生后才发现得不偿失、后悔莫及。我们应树立防患于未然的思想,以小投资保证大投资的安全才是明智之举。? 由于本人的水平有限,理论功底还不够扎实,论文中肯定有许多不足之处,敬请各位老师予以批评、指正。 参考文献 [1] 胡国文,胡乃定.民用建筑电气技术与设计[M].北京:清华大学出版社,2003.2 [2] 梁华.建筑弱电工程设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.6 [3] 智能建筑标准及管理规定汇编[M].建设部,2001.3 [5] 徐超汉,徐智能.智能大厦楼宇自动化系统设计方法[M].北京:科学技术文献出版社,1998.4 [6] 龙惟定,程大章.智能化大楼的建筑设备[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1997.11 [7] 智能建筑工程设计与实施[M].上海:同济大学出版社,001.11 [8] 杨绍胤.智能建筑实用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.3 [9] 王再英.楼宇自动化系统原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2003.3 [10] 程名.智能建筑设计手册[M].江苏:苏州大学出版社,2003.1 [11]民用建筑电气设计规范 (JGJ/T16-92) [12]中国高层民用建筑设计规范 (GBJ45-90-92) [13]沈培坤,刘顺喜.防雷与接地装置[M].北京:化学工业出版社,2006.6 [14]王晓春.高校计算机网络防雷电系统设计与实施[D].合肥工业大学硕士学位论文.合肥:合肥工业大学,2009:1-58 [15]邱毓昌,施围,张文元.高电压工程,西安:西安交通大学出版社,1995: 130-157 [16]张小青,丘鹰.电子设备电源的防雷保护装置.电子技术应用,1998.11 [17]防雷[z]. HYPERLINK /view/.htm?fr=ala0_1_1 /view/.htm?fr=ala0_1_1 [18] 梁小冰.直击雷对变电站控制室内弱电设备的影响.电网技术,1999,23(3) [19]陈俊武,林福昌,姚宗干.雷击时建筑物内电缆的共模干扰〔J].高电压技术, 1999, [20]张小青,建筑物内电子设备的防雷保护[M].电子工业出版社,2000 [21]袁敏,电磁屏蔽技术研究[J].电子机械工程:电磁兼容性,第六期 [22]周德吉,罗茂兴防雷接地电阻测量误差分析,广西气象,2003.02 [23]鲁志伟孟奇王印宏接地电阻测量中的修正系数法,东北电力技术,1997,10 致 谢 通过近四年的学习,本人在盐城工学院各位老师的谆谆教诲下,学到了许多有用的电气及其自动化方面的知识,结合本人的自学,确实收益匪浅,使我拓宽了视野,增长了才干,提高了能力。在此,向四年来教导过我的老师表示崇高的敬意。 在论文撰写过程中,胡国文教授从开题报告、论文提纲、论文修改等方面给了我很多的指导,提出了许多宝贵的意见,使我如期完成了论文写作任务。导师渊博的学识,严谨的治学态度,豁达宽厚的为人,言传身教,将使我受益终生,在此向胡院长致以最崇高的敬意和由衷的感谢。 感谢在学习上给予我大力支持与无私帮助的同学。十分荣幸我们有一个融洽的集体,感谢电气学院2006届B电气061班的全体同学的帮助和勉励,同窗之谊和手足之情,我将终生难忘! 最后我还要感谢养育我多年的父母,正是他们在物质和精神上的支持和帮助,我得以顺利完成学业。谢谢你们! 在今后的学习和工作中,我将加倍努力,以优异的成绩来报答所有关心我的人。 附 录 附录1防雷系统设备清单 附录2综合教学楼防雷接地系统结构图 附录3综合教学楼一层平面布置图 附录4综合教学楼防雷接地系统垂直布置图 附录1防雷系统设备清单 序号 名称 型号 单位 1 总电源避雷器(箱体式) MCD50-B/3+MCD125-B/NPE 台 2 分电源避雷器 V25-B/3+NPE 台 3 分电源避雷器 V25-C/3+NPE 只 4 天馈信号避雷器 LAT1760 支 5 信号避雷器 LAXCH-17T 套 6 铜排 TMY4mm×40mm 米 7 镀锌扁钢 4mm 米 8 多股铜芯绝缘护套电缆 50 mm2 米 9 多股铜芯绝缘护套电缆 35mm2 米 10 铜芯绝缘护套电缆 6 mm 米 11 多股铜芯绝缘护套电缆 16 mm 米 附录2综合教学楼防雷接地系统结构图 附录3综合教学楼一层平面布置图 附录4综合教学楼防雷接地系统垂直布置图

  “原创力文档”前称为“文档投稿赚钱网”,本网站为“文档C2C交易模式”,即用户上传的文档直接卖给(下载)用户,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有【成交的100%(原创)】

本文链接:http://nomad-bali.com/fangleiguancha/124.html