于 逍 遙

(常德市氣象局，湖南 常德　415000)

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防雷工程設計方案優(yōu)化

于 逍 遙

(常德市氣象局，湖南 常德415000)

以枝江市氣象局防雷工程整改項目為例，根據枝江市雷暴和地閃資料，分析了項目所在地的雷電環(huán)境背景，并闡述了該項目直擊雷與雷電感應的防護設計措施，旨在減少雷電災害的發(fā)生。

防雷工程，直擊雷，雷電感應，避雷帶

本文以枝江市氣象局防雷工程整改項目為依托，利用1960年—2010年枝江市雷暴資料和2009年2月～2011年11月地閃資料分析項目所在地的雷電環(huán)境背景，結合分析內容給出了工程施工需要規(guī)避的時段。最終給出了一個完整的設計方案參考案例。

1　雷電環(huán)境

1.1枝江市雷暴氣候特征

枝江市氣象臺為枝江市氣象局直屬業(yè)務科室，所處位置相

同，因此可采用枝江市氣象臺觀測數據。據枝江市氣象臺提供的1960年—2010年統(tǒng)計資料，繪得枝江市年雷暴日變化規(guī)律直方圖(見圖1)和枝江市平均月雷暴日直方圖(見圖2)。經分析，枝江市的年平均雷暴日為38.9 d，最多的1973年達63 d，屬多雷區(qū)。雷暴的發(fā)生主要集中在3月份～9月份，枝江市出現最早的雷暴是在1月1日，最遲的是在12月31日。枝江市西面的長陽土家族自治縣年平均雷暴日數為43 d，北面的宜昌市年平均雷暴日數為41.6 d。

1.2枝江市地閃特征分析

閃電監(jiān)測資料來源于湖北省雷電監(jiān)測預警公共服務系統(tǒng)，選擇枝江市作為數據提取區(qū)域，資料統(tǒng)計時段為2009年2月～2011年11月。據此資料繪得枝江市各月累計閃電次數直方圖(見圖3)和枝江市累計閃電次數日變化直方圖(見圖4)。據圖3可知枝江市每年的雷電活動呈現單峰特性，6月，7月，8月份為閃電高發(fā)期，90%以上的閃電都發(fā)生在這3個月份，1月，10月，12月份基本沒有地閃發(fā)生。據圖4和相關數據計算可知枝江市閃電高發(fā)時段為14時～21時，79.9%以上的閃電都發(fā)生在這個時段。

綜合以上分析可知，雷電活動隨季節(jié)和時段的不同有明顯變化。防雷工程實踐應根據季節(jié)變化和日變化合理安排工程施工進程，可將潛在雷擊危險顯著降低，所以建議各類靈敏設備的安裝、調試工作應盡可能避開6月，7月，8月份，建議特別是在8月份的14時～21時時段的雷雨天氣期間不安排室外高空以及平坦孤立地區(qū)的施工作業(yè)，作業(yè)人員不宜靠近外部鋼結構，并設立防雷電警示牌。

2　防雷工程方案設計

2.1直擊雷防護設計

建筑物應根據其重要性、使用性質、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類。各類防雷建筑物應設防直擊雷的外部防雷裝置，并應采取防雷電波侵入的措施。枝江市氣象局辦公業(yè)務樓高3層，住宅樓1高5層，層高約3.5 m，屬一般建筑物，防雷分類歸為第三類，計算避雷針的保護范圍時，滾球半徑hr=60 m。氣象觀測場安裝有獨立避雷針一處，針高25 m，其保護范圍計算結果如表1所示，易知氣象觀測場在避雷針保護范圍之內,辦公業(yè)務樓和住宅樓1不在保護范圍之內。

表1　避雷針保護范圍計算結果

另外，現場勘測發(fā)現直擊雷防護安全隱患四處，解決方案如下：

1)辦公業(yè)務樓屋頂避雷帶部分銹蝕，不符合標準要求。建議先用砂紙打磨除銹，然后刷銀粉漆兩道，做防腐處理。

2)辦公業(yè)務樓屋脊北側和金屬爬梯上方避雷帶安裝不完整，不符合標準要求。建議在屋脊北側和金屬爬梯上方沿女兒墻布置避雷帶并與鄰近避雷帶可靠搭接以形成完整閉合回路。原避雷帶為圓鋼φ18 mm，新敷設避雷帶規(guī)格應為鍍鋅圓鋼φ18 mm。避雷帶需先調直后安裝。避雷帶需就近利用結構主筋做引下線，采用綁扎、螺紋連接或焊接。

3)辦公業(yè)務樓屋頂衛(wèi)星接收天線未做等電位連接處理，不符合標準要求。建議利用圓鋼將衛(wèi)星接收天線底座就近與避雷帶圓鋼搭接，圓鋼φ18 mm，搭接長度不應小于110 mm。

4)住宅樓1屋頂避雷帶安裝不完整，東側未安裝，不符合標準要求。建議在住宅樓1屋頂東側布置避雷帶并和西側避雷帶可靠搭接以形成完整閉合回路。避雷帶需就近利用結構主筋做引下線，采用綁扎、螺紋連接或焊接。

2.2雷電感應防護設計

需要保護的電子信息系統(tǒng)必須采取等電位連接與接地保護措施。雷電感應防護設計應將建筑物的金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構件、金屬管道、配電的保護接地系統(tǒng)等與防雷裝置組成一個接地系統(tǒng)，并應在需要之處預埋等電位連接板。枝江市氣象局辦公業(yè)務樓防雷分類歸為三類，但是建筑物內尤其是三樓氣象臺機房所接設備承擔著國家氣象觀測數據通信傳輸的任務，重要性高，也應采取雷電感應防護設計。氣象臺機房地面由金屬活動地板鋪設，有UPS電池箱一個，主機一臺，機柜一臺。

辦公業(yè)務樓氣象臺機房金屬活動地板下方線路凌亂，建議理順線路并用PVC管穿管敷設?？紤]到機房后期還將添加其他較大的電子信息系統(tǒng)，建議采用M型等電位連接網絡，使用截面面積不小于50 mm2銅帶在防靜電活動地板下構成銅帶接地網格，氣象臺機房UPS電池箱、主機和機柜的金屬外殼均應采用截面面積不小于35 mm2的絕緣銅芯導線穿管以最短的距離與等電位連接網絡的接地端子連接。等電位連接網絡的連接宜采用焊接、熔接或壓接。連接導體與等電位接地端子板之間應采用螺栓連接，連接處應進行搪錫處理。除此以外，建議在機柜交換機前端安裝網絡信號避雷器一臺。

辦公業(yè)務樓有電源控制箱一處。由于雷擊的能量是非常大的，需要通過分級泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。第一級SPD可以對于直接雷擊電流進行泄放，或者當電源傳輸線路遭受直接雷擊時傳導的巨大能量進行泄放，第二級SPD是針對前級防雷器的殘余電壓以及區(qū)內感應雷擊的防護設備。第一級SPD裝在從低壓配電室出來的第一個箱子里，也就是總配電箱，第二級SPD裝在總配電箱里分出去的各個分箱中。低壓電源SPD一般裝在第二級。辦公業(yè)務樓為老房子，所以若采用現在的配電方式和要求，需在辦公業(yè)務樓一樓選取合理位置敷設總配電箱，并加裝第一級SPD對潛在的直接雷擊電流進行泄放。各級SPD要安裝在被保護設備電源線路的前端，SPD各接線端應分別與配電箱內線路的同名端相線連接。各級SPD連接導線應平直，其長度不宜超過0.5 m。配電箱接地端子板應與所處防雷區(qū)的等

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2016-06-26

于逍遙(1989- )，男，助理工程師

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