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慶元中學教學樓雷電防護設計
摘要： 教學樓是學校進行教學活動的主要場所，應該對雷電防護安全給予高度重視。本文通過通俗易懂的語言對慶元中學教學樓的外部防雷與外部防雷的設計進行了描述。
關鍵詞：教學樓 內部防雷 外部防雷
一、工程目標現場勘測
1、慶元縣雷電環境條件
歷史氣象資料統計表明：慶元縣年平均雷暴日Td為89天，屬于多雷區。
2、被保護建筑物簡介
教學樓長38.9m，寬24.8m，高25.6m。建筑內設備特別是計算機設備容易遭受直接雷擊和感應雷擊破壞。教學樓為7層建筑，教室內除電源外，其余系統的核心集中于二層的中心機房。
電源系統：總電源由室外配電房埋地30m引入，總配電箱位于首層側門梯間底。由總配電箱引出7組三相五線制(TN-S)電源至每層分配電箱，再由分配電箱配電各教室。
電話系統：電話入線分光纜及音頻兩類，線路由室外公共網絡引至2樓機房，再在機房內通過程控交換機向其它教師辦公室配線。
計算機系統：主交換機及服務器設于2層機房，通過光纜電話線與Internet聯系。室內局域網則利用超五類雙絞線實現。
二、教學樓的直擊雷防護
1、建筑物防雷類別的判定
1.1建筑物年預計雷擊次數計算式
式中k為雷擊次數校正系數，取1.5(山坡下或山地中土壤電阻率較小處的建筑物取1.5)，Ng建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度，由式Ng=0.1Td確定，Ae為建筑物等效截收面積。
1.2 雷擊大地的年平均密度
1.3 建筑物等效截收面積
建筑物等效截收面積應為其實際平面向外擴大后的面積，當建筑物的高H<100m時，由下式確定：
1.4 建筑物的年預計雷擊次數
1.5 建筑物防雷類別的判定
根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010的相關條款以及實際情況，將教學樓判定為第二類防雷建筑。
2、接閃器的設計
依據GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》中規定，接閃帶與建筑物的主鋼筋進行良好的電氣連接，并按規范的規定采用鍍鋅圓鋼Φ12，由Φ12間距為 1.5m高為0.2米的支持卡固定于屋面、墻壁及樓梯頂上，同時在屋面陽角處及梯屋頂四角上另加設Φ16，高 0.5m的短桿，并在屋面加設不大于10m×10m或12m×8m的避雷網格。
3、接地裝置引下線的設計
利用建筑物柱內對角主筋作防雷引下線(Φ≥12)。引下線主筋從上到下通長焊通 ，其上部應與接閃器焊接，下部與基礎焊接，并分別與各層板筋、梁筋及樁籠縱筋、螺旋箍筋、地梁面筋焊接通，構成一完整的電氣通路。每根引下線處的沖擊接地電阻不宜大于5Ω。
4、接地裝置的設計
盡量采用建筑物基礎的鋼筋和自然金屬接地物統一連接，作為接地網;在建筑物中選作地網的樁基礎、承臺作引下線的柱筋，其駁接處應采取焊接而不應用綁扎代替;盡量以自然接地體為基礎輔以人工接地體補充，外形盡可能采用閉合環形。
5、跨步電壓與接地裝置埋深
5.1 土壤電阻率的測量
本工程采用問納(Wenner)四電極法，講小電極埋入被測土壤呈一字排列，埋入深度均為b，直線間隔均為a。如圖3所示。經過測量，土壤電阻率平均值為30Ω・m
5.2 接地裝置埋深
由于雷電流強度是一個隨機數值，防直擊雷的接地裝置要與建筑物和構筑物的出入口行人道的距離不應小于3m。當小于3m時，應取下列措施之一：水平接地體局部埋深不應小于1m;水平接地體局部包以絕緣物;采用瀝表碎石地面或接地裝置上面敷設50-80mm厚的瀝青層，其寬度超過接地裝置2m。考慮安全因素，本工程采用接地體埋深1.2m，包以瀝青層增大其接地電阻。
三、教學樓的內部防雷
1、教學樓的防雷分區劃分及等電位連接設計
1.1 防雷分區的作用
在確定了各等電位連接帶位置后，可以確定等電位連接導體的最小截面;可以確定SPD(電涌保護器)的安裝位置;通過計算，考慮到設備的抗電磁干擾能力，來確定是否需進一步增加屏蔽;可考慮敏感電子設備的安全放置位置(LPZ1區或以后屏蔽防護區)。
2、電子信息系統雷擊防護等級劃分
2.1 信息系統可接受雷擊次數計算
2.2 建筑物及入戶設施年預計雷擊次數
2.3 按防雷裝置攔截效率E的計算式確定其防雷等級
教學樓防雷裝置攔截效率：E=1-Nc/N=1-0.0865/0.1657=0.4779，確定其雷電防護等級為D級(E≤0.80時)。
3、供配電系統分析
上述被保護設備耐受沖擊過電壓，規范將其劃分為Ⅱ類，耐受沖擊過電壓額定值Uw=2.5kV。
四、結論
本文對慶元中學教學樓進行了外部和內部防雷設計，確定為二類防雷建筑物后，根據該建筑物的位置，周邊環境，配電、走線方式，內部電子系統保護等級等因素，設計了一套完整的防雷設計方案。
參考文獻：
[1]梅衛群 江燕如.《建筑防雷工程與設計》.氣象出版社.2008.
[2]王厚余.《SPD的選用和安裝中應注意的問題》.電工技術雜志.2004年第5期.
[3]GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》.
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