別墅區(qū)防雷設(shè)計(jì)方案

1、和平縣和平溫泉之都有限公司九連山別墅區(qū)防雷設(shè)計(jì)方案（初步設(shè)計(jì)）綜合防雷設(shè)計(jì)方案一、雷電概述 雷電是一種極具破壞力的自然現(xiàn)象，其電壓可高達(dá)數(shù)百萬伏，瞬間電流更是可高達(dá)數(shù)十萬安培。千百年來，雷電所造成的破壞可謂不計(jì)其數(shù)。落雷后在雷擊中心1.5-2Km半徑的范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓損害線路上的設(shè)備。雷電災(zāi)害如同暴雨、颶風(fēng)一樣都屬于氣象（自然）災(zāi)害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會(huì)安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的六大災(zāi)害。一般而言，雷電災(zāi)害具有突發(fā)性、多樣性、復(fù)雜性、破壞性和選擇性等特點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)電子技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛運(yùn)用，雷電災(zāi)害跟蹤而至，還呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)：受災(zāi)面大大擴(kuò)展，特別容易

2、侵入與高新技術(shù)最密切的領(lǐng)域，損失和危害程度大大增加。近年來，隨著大量的數(shù)據(jù)設(shè)備和精密儀器應(yīng)用的范圍日益廣泛，雷電損害造成的事故有逐年上升的趨勢。由于通訊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)精密設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度集中化，使設(shè)備耐受過電壓、過電流的能力下降，更易遭受雷電破壞。輕者可造成計(jì)算機(jī)終端和通信設(shè)備的接口損壞，使通信中斷，大量信息丟失或無法傳輸；嚴(yán)重者使網(wǎng)絡(luò)主機(jī)損壞，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓，工作無法進(jìn)行。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)易遭受雷擊損壞的設(shè)備有：MODEM（調(diào)制解調(diào)器）、ROUTER（路由器）SWITCH（交換機(jī)）、HUB、網(wǎng)卡、通信卡、UPS、計(jì)算機(jī)電源及主板。在雷電災(zāi)害防御方面，縱觀人類防雷歷史，已有兩個(gè)多世紀(jì)，從建筑物防雷發(fā)

3、展到供電防雷、電氣和電子設(shè)備防雷，現(xiàn)在已進(jìn)入第四個(gè)階段即現(xiàn)代微電子設(shè)備防雷。防雷技術(shù)和產(chǎn)品，也隨著現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展得到顯著發(fā)展，除傳統(tǒng)的避雷針引雷攔截技術(shù)外，已擁有消散削減、屏蔽隔離、抑制分流、疏導(dǎo)均衡等電位、優(yōu)化接地泄放和雷電控測定位預(yù)警等技術(shù)，并相應(yīng)研制出多種高科技的隔離裝置、電涌保護(hù)器、高效防腐降阻劑等設(shè)備、器件和產(chǎn)品，出現(xiàn)了火箭與激光等人工影響雷電的裝置和雷電探測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備，這都為有效防御治理雷電災(zāi)害奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。二、雷電防護(hù)原理 2.1、雷擊侵入設(shè)備的途徑直擊雷：所謂直擊雷，是指雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹木、動(dòng)植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員

4、傷亡。一般防直擊雷是通過外部避雷裝置即：接閃器（避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線）、引下線、接地裝置構(gòu)成完整的電氣通路，將雷電流泄入大地。然而接閃器、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)建筑物本身免受直擊雷的損毀，但雷電仍然會(huì)透過多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。感應(yīng)雷：所謂感應(yīng)雷，是指雷云放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)等現(xiàn)象稱之為感應(yīng)雷擊。雷電在雷云之間或雷云對地的放電時(shí)，會(huì)在附近的電源線路、信號(hào)線路、埋地管道、設(shè)備間連接線和鐵路鋼軌等等導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電和電磁感應(yīng)過電壓，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高的多。直擊雷只在雷云對地閃擊時(shí)才

5、會(huì)對地面造成災(zāi)害，而感應(yīng)雷則不論雷云對地閃擊或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)多個(gè)小局部同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓，并且這種感應(yīng)高壓可以通過電力線、電話線等傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)，致使雷害范圍擴(kuò)大。裝有避雷針的建筑物，可以避免雷擊損壞建筑物，但是在雷電從建筑物頂端瀉放入大地或者附近發(fā)生雷擊的時(shí)候，雷電電磁脈沖可以通過避雷針的引下線和接地系統(tǒng)地線產(chǎn)生很強(qiáng)的電場，建筑物內(nèi)的所有金屬物品均會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這些感應(yīng)電壓的高低隨著金屬形狀、距地線的距離和雷擊大小而變（根據(jù)IEC 61312標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)雷擊擊中建筑物時(shí)，即使裝有避雷針，直擊雷電

6、流50%的通過引下線和接地系統(tǒng)入地，仍然會(huì)有大約50%的雷擊能量仍會(huì)分配到各線路系統(tǒng)）一旦您的電源輸入線、電話線、網(wǎng)絡(luò)線或其它電子設(shè)備的金屬引出、引入線感應(yīng)到瞬間高電壓，避雷針就無能為力了。感應(yīng)雷擊破壞的主要對象是電子電氣設(shè)備。球形雷：球形雷是一種特殊的雷電現(xiàn)象，簡稱球雷。一般是以橙或紅色，或似紅色火焰地發(fā)光球體，（也有帶黃色、綠色、藍(lán)色或紫色的），直徑一般約為10-20厘米，最大的直徑可達(dá)一米，存在的時(shí)間大約為百分之幾秒至幾分鐘，一般是3至5秒，其下降時(shí)有的無聲，有的發(fā)出嘶嘶聲，一旦遇到物體或電氣設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或開著的門窗進(jìn)入室內(nèi)，有的由煙囪或通氣管道滾進(jìn)樓房

7、，多數(shù)沿帶電體消失。電磁脈沖：由于雷電電流有極大峰值和陡度，因此在它的通道周圍會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的瞬變電磁場，處在這個(gè)瞬變電磁場中的導(dǎo)體就會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢，而此瞬變電磁場，都會(huì)在空間一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射，而這種空間雷電電磁脈沖波（LEMP）是在三維空間范圍里對一切電子設(shè)備發(fā)生作用。因瞬變時(shí)間極短或感應(yīng)的電壓很高，以致產(chǎn)生電火花，其電磁脈沖往往超過2.4高斯。現(xiàn)代銀行、郵電、證券機(jī)房或營業(yè)柜臺(tái)通常應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨幣存取、信息傳遞與交換等業(yè)務(wù)，依據(jù)GB/T 2887-2000電子計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)這些場合對磁脈沖承受限度應(yīng)小于800A/m，故在新機(jī)房建設(shè)或舊機(jī)房改造時(shí)應(yīng)

8、對防雷與磁屏蔽措施必須充分注意。地電位反擊：建筑物的外部防雷系統(tǒng)（如避雷針、避雷網(wǎng)等）遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端就會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，由設(shè)備的接地線、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系統(tǒng)或其他自然接閃物（各種管道、電纜屏蔽管等）引入設(shè)備，造成設(shè)備的損壞。操作瞬間過電壓：眾所周知，當(dāng)電流在導(dǎo)體上流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場，儲(chǔ)存能量，電流越大，導(dǎo)線越長，儲(chǔ)能越大，所以當(dāng)大型負(fù)載（特別是電感性負(fù)載）電氣設(shè)備開關(guān)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)操作過電壓。2.2、雷擊防護(hù)的基本原理所謂雷擊防護(hù)：就是通過合理、有效的手段將雷電流的能量盡可能的引入到大地，是疏導(dǎo)，而不是堵雷或消雷。一個(gè)完整的防雷系統(tǒng)包括兩個(gè)方面：直接雷擊的

9、防護(hù)和感應(yīng)雷擊的防護(hù)。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潛在危險(xiǎn)的。一般我們將其分為外部避雷和內(nèi)部避雷兩部分。由避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）、引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故；而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的，為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部避雷，需對建筑物進(jìn)出各保護(hù)區(qū)的電纜、金屬管道等安裝過電壓保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)并良好接地。、多級(jí)保護(hù)原則：即根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能、受保護(hù)的程序和所屬保護(hù)區(qū)域確定防護(hù)要點(diǎn)作分類保護(hù)；根據(jù)雷電和操作瞬間過電壓危害的可能通道，對電源線和數(shù)據(jù)、通信線路都應(yīng)做多級(jí)層保護(hù)

10、。 、外部無源保護(hù)：在0級(jí)保護(hù)區(qū)即外部作無源保護(hù)，主要依靠避雷針（網(wǎng)、線、帶）和接地裝置。保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)，它使地面電場發(fā)生畸變。在避雷針（帶）頂部，形成局部電場強(qiáng)度畸變，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針（帶）放電，再通過接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物免受雷擊。這是人們長期實(shí)踐證明的有效的防直擊雷的方法。建筑物的所有外露金屬構(gòu)件（管道），都應(yīng)與防雷網(wǎng)（帶，線）良好連接。、內(nèi)部防護(hù) .1電源部分防護(hù)：雷電侵害主要是通過線路侵入。對高壓部分電力局有專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把對地的電力限制到小于6000伏（IEC62.41），而線對線則無法控制。

11、所以，對380v低壓線路應(yīng)進(jìn)行過電壓保護(hù)，按國家規(guī)范應(yīng)分三部分：建議在高壓變壓器后端到建筑總配電盤前端的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加裝電涌保護(hù)器，作一級(jí)保護(hù)；在建筑總配電盤至各樓宇分配電箱間加裝電涌保護(hù)器，作二級(jí)保護(hù)；在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對地加裝電涌保護(hù)器，作為三級(jí)保護(hù)。目的是用分流（限幅）技術(shù)即采用高吸收能量的分流設(shè)備（電涌保護(hù)器）將雷電過電壓（脈沖）的能量分流泄入大地，達(dá)到保護(hù)目的，所以，分流、等電位技術(shù)中采用防護(hù)器的品質(zhì)、性能的好壞是直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的關(guān)鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的電涌保護(hù)器至關(guān)重要。 .2信號(hào)部分保護(hù)：對于信息系統(tǒng)，應(yīng)分為粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)。粗保護(hù)量級(jí)根據(jù)所屬

12、保護(hù)區(qū)的級(jí)別確定，精細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來進(jìn)行確定。其主要考慮的如：衛(wèi)星接收系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)專線系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。建議在所有信息系統(tǒng)進(jìn)入樓宇的電纜內(nèi)芯線端，應(yīng)對地加裝電涌保護(hù)器，電纜中的空線對應(yīng)接地，并做好屏蔽接地，其中應(yīng)注意系統(tǒng)設(shè)備的在線電壓、傳輸速率、按口類型等，以確保系統(tǒng)正常的工作。 .3接地處理：在信息系統(tǒng)機(jī)房的建設(shè)中，一定要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷系統(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī)房接地系統(tǒng)做得不好，不但會(huì)引起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾的屏蔽問題，防靜電的問題都需要通過建立良好的接地

13、系統(tǒng)來解決。一般整個(gè)建筑物的接地系統(tǒng)有：建筑物地網(wǎng)（與法拉第網(wǎng)相接）、電源地（要求地阻小于10歐）、邏輯地（也稱信號(hào)地）、防雷地等要求地阻小于4歐（根據(jù)實(shí)際情況可能也會(huì)要求小于1歐）。然而，各地必須獨(dú)立時(shí)，如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故，因此，各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí)，應(yīng)盡可能連接在一起，如實(shí)際情況不允許直接連接的，可通過地電位均衡器實(shí)現(xiàn)等電位連接。為確保系統(tǒng)正常工作，應(yīng)每年定期用精密地阻儀，檢測地阻值。接地裝置由接地極及一些附件、輔助材料組成。接地裝置的選材和施工主要決定于土質(zhì)結(jié)構(gòu)，即土壤的地阻率。不同層土質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，因而地阻率不同，為增加接地裝置

14、使用效率，可使用長效降阻劑。三、工程堪察3.1該項(xiàng)目位于和平縣熱水鎮(zhèn)南湖村，別墅區(qū)建于熱水河旁火焰山腳下，周圍無至高建（構(gòu)）筑物等，根據(jù)國家規(guī)范規(guī)定，建于河邊、湖邊等位置的建（構(gòu)）筑物屬易遭雷擊對象。3.2鑒于該項(xiàng)目的使用性質(zhì)和現(xiàn)場雷擊風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，整個(gè)別墅區(qū)應(yīng)劃為第二類防雷建筑群。3.3工程屬地土質(zhì)含砂土、多石土壤、碎石等，屬于中高等土壤電阻率地區(qū)。土壤電阻率值在3002000m不等，甚至更高。3.4項(xiàng)目建筑類型分為二層二房、三房、四房、六房別墅和其他綜合用房等，相互間直線距離在6米至25米左右。四、設(shè)計(jì)方案4.1設(shè)計(jì)依據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)GB50057-2000建筑物電子信息系統(tǒng)GB50343-2

15、004國際防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編2001年版雷電與避雷工程4.2防直擊雷措施4.2.1在建筑物樓頂安裝避雷短針和避雷帶綜合的方式進(jìn)行直接雷擊的拉截，為了考慮美觀，避雷帶采取暗敷的方式安裝。采用建筑物柱內(nèi)主筋從基礎(chǔ)至天面通長焊接作為防雷引下線。4.2.2本項(xiàng)目采取綜合共用接地方式，沖擊接地電阻要求小于或等于1（沖擊接地電阻需考慮實(shí)地土壤電阻率）。根據(jù)該區(qū)域的土壤性質(zhì)，建筑物的接地裝置采取基礎(chǔ)接地裝置外加人工地極的方式設(shè)計(jì)。人工地極在基礎(chǔ)以下設(shè)置，即在工地做好墊土層定好柱位時(shí)，在每個(gè)外圍柱子旁打入一根角鋼，該角鋼與柱子主筋可靠焊接，并用-40*4鍍鋅扁鋼將所有角鋼焊接連通。另在單體別墅基礎(chǔ)兩邊地面0

16、.00以下30cm處各預(yù)留一根-40*4鍍鋅扁鋼，用于與左右別墅接地裝置等電位連接，即能實(shí)現(xiàn)減小接地電阻亦能消除因?yàn)閮傻鼐W(wǎng)距離不夠而產(chǎn)生地電位反擊現(xiàn)象。4.2.3在總配電房內(nèi)敷設(shè)一圈-40*4鍍鋅扁鋼接地匯流排，并與室外地網(wǎng)等電位連接。4.2.4在每個(gè)單體建筑合適位置設(shè)置接地預(yù)埋件（具體見防雷圖紙），用于各設(shè)備與避雷器接地。4.2.5每個(gè)單體建筑室外地面0.00以上30cm處設(shè)置接地電阻測試端子，該測試端子應(yīng)選擇引下線柱子。4.2.6所有接地裝置焊接長度應(yīng)符合規(guī)范要求的單面焊接長不應(yīng)小于12D，雙面焊接不應(yīng)小于6D的要求，且所有焊口應(yīng)做防銹處理。4.2.7若共用接地系統(tǒng)接地電阻達(dá)不到要求時(shí)，需

17、采取其它降阻措施，如換土、外引接地體、采用降阻劑、石墨地極等。需人工增設(shè)地網(wǎng)的地方，挖復(fù)深度應(yīng)不小于0.7米，人行道處應(yīng)不小于1.0米。4.3均壓環(huán)設(shè)置4.3.1在建筑物第二層樓面和天面扎好鋼筋灌注混凝土前將外圍圈梁鋼筋通長焊接成閉合環(huán)，并于引下線柱可靠焊接。4.4防感應(yīng)雷措施4.4.1電源系統(tǒng)4.4.1.1對整個(gè)別墅區(qū)的總電源進(jìn)行第一級(jí)雷電過電壓保護(hù)，即在總配電房內(nèi)安裝一級(jí)電涌保護(hù)器SPD，雷電通流量不小于120KA（8/20us），并與配電房內(nèi)接地裝置連接。4.4.1.2對每個(gè)單位分電源進(jìn)行第二級(jí)雷電分流，即在配電房內(nèi)各分電源處安裝一個(gè)模塊式電涌保護(hù)器SPD，雷電通流量不小于60KA（8/

18、20us）, 并與配電房內(nèi)接地裝置連接。4.4.1.3在每個(gè)單體建筑電源進(jìn)行第三級(jí)雷電分流，即在電源入戶處適于安裝位置安裝一個(gè)電涌保護(hù)器SPD，雷電通流量不小于30KA（8/20us）, 并與室內(nèi)接地預(yù)埋件連接。4.4.2信息系統(tǒng)電子信息系統(tǒng)的保護(hù)主要采取線路屏蔽、埋地和接地等措施，且在機(jī)房處須安裝過電壓保護(hù)器SPD進(jìn)行分壓分流措施。主要包括電信網(wǎng)絡(luò)、電視天線和安防監(jiān)控等系統(tǒng)。各系統(tǒng)均應(yīng)安裝相應(yīng)等級(jí)的信號(hào)避雷器并可靠接地（需提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)備和產(chǎn)品的信息參數(shù)等做二次設(shè)計(jì)）。4.5管道與線路所有進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)的金屬管道應(yīng)就近與防雷接地裝置作等電位連接，且連接點(diǎn)不少于兩處。天面各金屬物、支柱等應(yīng)與避雷帶作等電位連接，且連接點(diǎn)不應(yīng)少于兩處；天面避雷針（帶、網(wǎng)）嚴(yán)禁懸掛和綁扎電力線和信號(hào)線等。敷設(shè)通信電纜、電力線等須采用金屬線槽或穿金屬管埋地屏蔽處理；金屬線