湖南紅寶科技開發(fā)有限公司的防雷工程設計

肖健　肖敏　楊宗林

摘 要：本文通過對湖南紅寶科技開發(fā)有限公司的辦公樓和乙炔罐的直擊雷、感應雷和雷電波侵入的防雷設計，進一步理解和熟悉防雷工程設計的流程和應注意的問題，對于防雷工程的設計具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：避雷針；電涌保護器；接地體；地網(wǎng)

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

1 概述

湖南紅寶科技開發(fā)有限公司位于懷化市中方縣境內，是懷化市工業(yè)園區(qū)2012年通過招商引來的一家民營企業(yè)公司。根據(jù)現(xiàn)場實地勘察，該公司有辦公樓一棟，共有7層約28m，長和寬分別為45m和15m，并有兩個直徑5m頂高約6m間距為2m且一字排開的乙炔罐，每個罐頂安裝了高2.5m的避雷針。綜合該公司的整體環(huán)境，防雷安全的重要性不言而喻。

2 直擊雷的防護

現(xiàn)代防雷中主要采用避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網(wǎng)作為直擊雷的防護手段。通過將雷電流“吸引到自身”而避免建筑物遭到雷電的直接損壞。避雷針的保護范圍主要是通過滾球法來計算。滾球半徑依據(jù)國家標準：一類為30m、二類為45m、三類為60m。

2.1 防雷建筑物等級的劃分

《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057-2010）根據(jù)防雷建筑物的重要性、使用性質、發(fā)生雷電災害的可能性和后果將建筑物分為三類。

湖南紅寶科技開發(fā)有限公司的辦公樓和乙炔罐的防雷等級是由以下計算來確定的：

辦公樓樓高28m、長45m、寬15m，所處地區(qū)年平均雷暴日為49.9 d/a，則辦公樓的年預計雷擊次數(shù)N為：N = kNgAe

其中：k為校正系數(shù)，在這里取1；

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

Ae=[ =0.016km2

則辦公樓的年預計雷擊次數(shù)：N=kNgAe=3.88×0.016=0.062（次/年），根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》第2.0.4條第3款的規(guī)定：“三、預計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/ a，且小于或等于0.3次/ a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。”辦公樓屬于第三類防雷建筑物，其滾球半徑是60m；根據(jù)上述規(guī)范中第2.0.2條第3款的規(guī)定：“具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者?！币胰矚夤迣儆诘谝活惙览捉ㄖ?，其滾球半徑為30m。

2.2 直擊雷防護方法

對于辦公樓，采用在屋頂安裝避雷帶的方式防護直擊雷。在屋頂女兒墻上每隔1m的距離安裝高度0.2m、直徑10mm的圓鋼支撐架，在屋頂?shù)乃膫€角轉彎處支撐架間距為0.5m，在支撐架上焊接直徑10mm的圓鋼作為避雷帶，為了防止在接閃時因為強大的雷電流產(chǎn)生的巨大的點動力效應使避雷帶損壞，在屋頂四個角避雷帶做成圓弧形，同時在四個角安裝避雷短針，針長1m。

對于兩個乙炔罐，根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》，其直擊雷防護措施是必須裝設獨立避雷針，所以現(xiàn)在兩個罐的罐外側裝設兩支獨立避雷針，考慮到強大的雷電流通過引下線和接地裝置泄流入地時，在其附近會產(chǎn)生很大的電位差，為了防止高電位向附近設備發(fā)生擊穿放電，接地點需要離建筑物或者設備有一定“安全距離”在一類防雷建筑物中，安全距離至少為3m。

現(xiàn)場勘查得知：這兩個乙炔罐的直徑為5m，罐間距為2m，罐高為6m，需要在罐的兩側4m的地方分別豎立避雷針，則避雷針的高度通過計算得到：所需的避雷針的高度h為8.2m，考慮到還要假設避雷線和留有一定的裕度，所以提高到11m。即安裝兩支11m高的避雷針作為其直擊雷的防護措施。

對于這種“狹長建筑物”，還需要通過設避雷線作為直擊雷的防護。在實際操作中避雷線不可能拉伸得很直，有一定的懸垂度，所以避雷線長度選擇為24m，避雷線懸垂的最低點離罐頂不小于4m，這也是考慮到防止雷電“反擊”的安全距離。

3 雷電過電壓保護

建筑物過壓（防雷）保護重點在電源線路，本方案采取在電源線路上安裝電涌保護器，預防雷電波侵入。

（1）在公司辦公樓總低壓電源配電室入戶處安裝一組通流量為80kA的三相電源電涌保護器，作為對電源線路的第一級保護，用25mm2多股銅芯線作為接地連接線。

（2）在公司辦公樓每層樓的低壓電源配電箱處安裝一組通流量為40kA的三相電源電涌保護器，作為對電源線路的第二級保護，用16mm2多股銅芯線作為接地連接線。

（3）在每臺計算機的UPS電源前端安裝一只20kA的單相電源電涌保護器，用16mm2多股銅芯線作為接地連接線。

4 接地系統(tǒng)

根據(jù)規(guī)范要求，乙炔罐的地網(wǎng)接地電阻須在4Ω以下。辦公樓的直擊雷接地地網(wǎng)接地電阻小于10Ω。由于地下腐蝕和短路電流及雷電流的沖擊，使接地極的使用期受到限制，因此地網(wǎng)用鍍鋅鋼材制作，垂直接地極用L50mm×5mm×2500mm鍍鋅標準接地極組成，深埋2m以上；水平接地極用40mm×4mm鍍鋅扁鋼制作，埋設深度大于0.6m以上，并敷設長效防腐降阻劑，以延長接地極的使用壽命，達到長期使用的目的。

5 等電位連接

為了徹底消除雷電引起的損壞的電位差，就特別需要實行等電位連接。通過等電位連接，機房的電涌保護器、設備金屬外殼、UPS金屬外殼、計算機金屬外殼等均通過銅芯線連接至銅牌上，當雷電過電壓入侵時，由于等電位，各設備之間不會產(chǎn)生危險的電位差，從而保護設備的安全。

6 結束語

本文對辦公樓和乙炔罐分別進行了避雷帶、獨立避雷針的直擊雷防護，然后對辦公樓的設備進行了電源系統(tǒng)的過電壓防護，并采取等電位連接措施進行輔助保護，確保辦公樓人員與設備的安全。

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作者簡介：肖?。?974-），男，湖南洪江人，本科，工程師，主要從事：雷電防護工作。