大楼防雷（精选3篇）
大楼防雷 篇1
0 引言
江西是全国雷击灾害最严重的省份之一, 雷电灾害防御是全省防灾减灾的一项重要工作, 也是防灾减灾的薄弱环节。防雷工程是系统工程, 一个完善的防雷系统, 防雷工程设计应考虑建筑物的直击雷, 电源线路、信号线路系统的感应雷和雷电波侵入防护, 设备安全保护地的制作, 等电位连接等等方面。它们是一个相辅相成的关系, 如果任何一个方面没有做到位, 就将留下永久的雷击隐患。
江西日报社新办公大楼位于南昌市红谷滩内, 当地年平均雷暴日数近60天, 最多年份80多天, 属多雷区。大楼楼顶卫星接收系统无直击雷防护措施, 不符GB50057-1994 (2000年版) 《建筑物防雷设计规范》技术要求;大楼中心机房位于24楼, 未做共地连接, 无等电位连接措施;监控机房位于1楼, 未做共地连接, 无等电位连接措施;负二层UPS间无接地措施, 不符合GB50174-1993《电子计算机机房设计规范》技术要求。
本方案制定的目的是考虑实际环境因素和用户实际需要而做出一套比较完整而易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案, 从而达到站区网络设备、电子设备安全地运行。本方案应业主要求, 主要针对室外卫星天线防雷保护、中心机房防雷接地及等电位连接、监控机房防雷接地及等电位连接和负二层UPS间防雷接地, 做合理保护。
1 防雷工程建设的基本原则
雷电作为一种破坏因素时它所呈现的形式不是单一的, 对建筑进行防雷设计时, 要认真调查当地的地理、地质、气象等环境条件和雷电活动规律, 从实际出发, 进行全面规划, 综合防治;现代比较经济、合理、行之有效果办法是利用过去采用的传统的合理可行的防雷设施, 补充或局部替换现代的先进的电子防雷技术产品, 按照防治直击雷击、感应雷击、雷电侵入波等特定程式设计的一个工程网络, 因地制宜, 采取拦截、疏导、屏蔽、均压、引流, 合理接地布线等综合措施“综合治理、整体防御、多重保护、层层设防”。
2 江西日报社新办公大楼防雷工程设计依据
依据国际电工委员会IEC标准和中国GB标准与部委颁发的设计规范的要求, 大楼和大楼内之计算机房、程控机机房等设备都必须有完整完善之防浪涌保护措施, 保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、不间断供电系统, 电脑网络、卫星通信设备等装置, 均应有SPD防护装置保护。设计依据包括有:
(1) GB50057-94《建筑物防雷设计规范》。
(2) 99D562《建筑物防雷设施安装》。
(3) GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》。
(4) GB50174-93《电子计算机机房设计规范》。
(5) GB7450-87《电子设备雷击保护原则》。
(6) DL548-94《电子系统通讯站管理规程》。
(7) IEC61312-1、IEC61643-1。
3 江西日报社新办公大楼防雷工程设计方案
3.1 室外卫星天线防雷设计
因建筑物自身已有防直击雷保护措施, 故只考虑卫星天线防直击雷。
3.1.1 根据GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》的第2.9.2条“接收天线的竖杆 (架) 上应装设避雷针, 避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。当安装独立的避雷针时, 避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m。”可在距卫星天线 (高3m) 3m处的合理位置安装4.5米高不锈钢管避雷针, 据计算知, 该避雷针在3m平面的保护半径为3.45m, 可以保护卫星天线。
3.1.2避雷针的引下线采用40×4热镀锌扁铁。引下线的一端焊接在避雷针下端的钢管上, 另一端以最短距离与楼顶的广告牌焊接 (广告牌要接地) 。引下线的焊接点不少于两处。
3.1.3 卫星天线底座应利用40×4热镀锌扁铁就近与广告牌焊接进行可靠接地, 焊接点不少于两处。
3.1.4从高频头引入室内的馈线应穿金属管, 外端连接广告牌、天线支架或者引下线, 内端连接机房接地汇流排或者建筑物柱内钢筋即可起到良好的雷电防护作用。
3.1.5根据GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》的第2.9.6条“进入前端的天线馈线应加装避雷保护器。”在接收分配器的输入端安装卫星电视天馈防雷器。
3.2 中心机房防雷接地及等电位连接设计
由于建筑物自身接地电阻≤1欧姆, 因此中心机房接地可与建筑物防雷地等共用同一接地装置。对于中心机房这种较大的电子信息系统宜采用M型等电位连接网络, 该电子信息系统的所有金属组件, 不应与共用接地系统的各组件绝缘。
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。一般机房所在区域跨外部、内部两个钢筋区域, 因此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, 因此设置均压带均衡各钢筋柱间的电压。
3.2.1在机房内沿墙敷设等电位铜带一周, 材料采用-30×3m m紫铜带, 用φ8绝缘子作支撑;用-30×3m m紫铜带敷设于防静电地板下, 形成不大于4×4米的网格, 机房的铜编织带都必须闭合成环, 交叉点必须机械连接, 铜编织带与其他设备也必须是机械式连接, 以防连接处氧化, 致使接地阻值升高。
3.2.2在机房内靠近柱子的角位处, 分别安装一块等电位汇流排, 规格为100×10mm的紫铜板, 长30cm, 利用铜铁接头与从柱筋内引出的扁铁焊接, 从地下室穿上的引上线也分别连接一块同样规格的紫铜排;汇流排 (紫铜排) 与网格紫铜带连接, 组成均压网格并与防静电地板的支架进行有效电气连接。
3.2.3将机房内金属门窗、各种线路的金属屏蔽管、信号屏蔽线槽、各种电子设备的金属外壳、机架等与等电位汇流排或等电位铜带连等与接地汇流排连接;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, 连接线采用16mm2多股铜芯线。
3.2.4如果在环形接地母排较远处设备放置比较集中, 在该处设置机房设备等电位联结铜块250*250*3mm, 在环形接地母排与联结铜块之间采用BVR25的线缆联结, 设备接地以最近的距离联结到该等电位连接铜块上。
3.2.5将强电引到机房配电箱后, 从强电井内引出的PE线不再在机房内使用, 机房内的单相三线制中的PE线采用在机房配电箱内连线到机房环行接地母排。
3.3 监控机房防雷接地及等电位连接设计
监控机房采用M型等电位连接网络, 该电子信息系统的所有金属组件, 不应与共用接地系统的各组件绝缘。
3.3.1在机房内沿墙敷设等电位铜带一周, 材料采用-30×3m m紫铜带, 用φ8绝缘子作支撑;用-30×3m m紫铜带敷设于防静电地板下, 形成不大于4×4米的网格, 机房的铜编织带都必须闭合成环, 交叉点必须机械连接, 铜编织带与其他设备也必须是机械式连接, 以防连接处氧化, 致使接地阻值升高。
3.3.2在机房内靠近柱子的角位处, 分别安装一块等电位汇流排, 规格为100×10mm的紫铜板, 长30cm, 利用铜铁接头与从柱筋内引出的扁铁焊接, 汇流排 (紫铜排) 与网格紫铜带连接, 组成均压网格并与防静电地板的支架进行有效电气连接。
3.3.3将机房内金属门窗、各种线路的金属屏蔽管、信号屏蔽线槽、各种电子设备的金属外壳、机架等与等电位汇流排或等电位铜带连等与接地汇流排连接;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, 连接线采用16mm2多股铜芯线。
3.3.4如果在环形接地母排较远处设备放置比较集中, 在该处设置机房设备等电位联结铜块250*250*3mm, 在环形接地母排与联结铜块之间采用BVR25的线缆联结, 设备接地以最近的距离联结到该等电位连接铜块上。
3.3.5将强电引到机房配电箱后, 从强电井内引出的PE线不再在机房内使用, 机房内的单相三线制中的PE线采用在机房配电箱内连线到机房环行接地母排。
3.4 负二层UPS间防雷接地及等电位连接设计
负二层UPS因面积较小, 采用S型等电位连接网络, , 该信息系统的所有金属组件, 除等电位连接点ERP外, 均应与共用接地系统的各部件之间有足够的绝缘 (大于10kV, 1.2/50μs) 。在这类电子信息系统中的所有信息设施的电缆管线屏蔽层, 均必须经该点 (ERP) 进入该信息系统内。S型等电位连接网只允许单点接地。
3.4.1在UPS间内任一柱子的角落处, 安装一块等电位汇流排, 规格为100×10mm的紫铜板, 长30厘米, 作为S型网络接地基准点, 利用铜铁接头与从柱筋内引出的扁铁焊接。
3.4.2 UPS间的UPS、配电柜等设备、所有金属组件、所有信息设施的电缆管线屏蔽层分别与等电位汇流排连接, 连接导线采用16mm2多股铜芯线。各设备之间的所有线路和电缆应按照星形结构与各等电位连接线平行敷设, 以避免产生感应环路。
摘要：江西是全国雷击灾害最严重的省份之一, 雷电灾害防御是全省防灾减灾的一项重要工作, 也是防灾减灾的薄弱环节。本文从江西日报社新办公大楼的地理、地质、气象、环境等条件和雷电活动规律的实际出发, 进行全面规划, 综合防治, 设计了该防雷方案, 可以为其它地区建筑大楼防雷减灾工程建设提供一点帮助。
关键词：雷击,防雷工程,设计,江西日报社新办公大楼
参考文献
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[6]IEC.61312.雷电电磁脉冲的防护.
[7]王庆, 傅正财等.雷电流波形对雷击建筑物时室内磁场分布的影响.
大楼防雷 篇2
1 大楼防雷现状
大楼为25层商务楼, 带有4层裙房, 商务楼长40m、宽30m、高65m, 建筑物为钢筋混凝土结构。
1.1 直击雷防护部分
大楼屋面设有四面卫星天线、航空障碍灯、广告灯、泛光照明和风机机组, 以上设施均无直击雷防护措施。裙房屋面设有4台热泵机组, 机组分别设有8个露天独立分配电柜供电, 以上设施均处于建筑物直击雷保护范围。
1.2 配电部分
大楼设有低压总配电房, 2路高压埋地进户, 经变压器变压至低压。低压供电采用TN-S系统。航空障碍灯和风机机组分别由屋面机房内2个独立分配电柜供电。大楼2个电梯机房均位于屋面, 分别由2个独立分配电柜供电。大楼1~4层各设有1个动力、照明独立分配电柜分别提供动力与照明配电。5~25层每层各设有1个独立分配电柜提供动力与照明配电。大楼1层监控中心设有1个独立分配电箱提供配电。地下1层水泵设有消防、喷淋稳压泵等设施, 由2个独立分配电柜供电。
1.3 信息系统部分
中心计算机房位于大楼2楼, 设有路由器、网络交换机、服务器各1台, 网卡1块, ISDN专线1根, 2k VA UPS (单进单出) 1台。网络交换机通过穿线槽网络与各层中端连接。进出机房信号缆线为光缆, 网络线路在楼内布设。机房内各设备均未采取等电位连接措施。室内已铺设防静电地板, 设备、机架和防静电地板支架尚未作等电位连接。监控中心设有监控系统、火灾报警系统和4套单向卫星接收系统, 大楼室外装有1台固定摄像监控探头和2台带云台摄像监控探头。监控中心内各设备均未采取等电位连接和防雷措施。此外, 1楼营业部还设有1台2k VA UPS。
2 存在的隐患
一是银行大楼屋面卫星天线、航空障碍灯、广告灯、泛光照明和风机机组无直击雷防护措施, 一旦遭受雷击易造成设施毁坏、危及人身安全, 应采取直击雷防护措施。二是配电系统无雷击电磁脉冲 (LEMP) 防护措施, 应安装多极电源电涌保护器, 防止或减少雷击电磁脉冲从配电系统侵入。三是信号系统未采取雷击电磁脉冲防护措施, 应安装信号电涌保护器, 防止或减少雷击电磁脉冲从信号系统侵入。四是机房设备未采取等电位连接与接地, 无屏蔽措施。经过对银行大楼防雷工程现场勘察数据的分析和处理, 其雷击风险评估结论如下:该大楼为第3类建筑;机房综合防雷工程的雷电防护等级为B级。
3 措施
根据银行大楼提供的设备情况和现场勘测及避雷装置检测站整改意见表, 参照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》 (2000版) 和GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》等相关标准拟实施如下防雷措施。
3.1 直击雷防护
该方案推荐采用法国Fance IF3型提前预放电避雷针。电离型预放电避雷针是在传统避雷针放电原理的基础上, 引入促进电离的基本特征, 达到更早的先导放电, 从而扩大了保护半径, 提高了安全系数。根据法国标准NFC17-102《闪电保护应用“提前预放电接闪器”向建筑物与开阔地区提供闪电保护》提供的计算方法:
式中, h为避雷针超过被保护物的高度;D为滚球半径 (第3类建筑为60m) ;L为预放电时间 (IF3型避雷针为60μs) 。
在银行大楼屋面中心处安装1个法国Fance IF3型提前预放电避雷针。针高6m, 安装高度为4m, 针高出屋面8m, 支撑杆采用不锈钢管, 安装在屋面墙体上, 避雷针采取2根4mm×40mm镀锌扁钢分别与屋面两边避雷带可靠连接。根据法国标准NFC17-102计算, 当IF3避雷针高于被保护物4m时, 其保护半径为87m。考虑安全系数按1.4计算, 得到保护半径为60.9m。
3.2 配电系统雷击电磁脉冲防护
一是在总配电柜进线端各安装LS4-80/4 80k A三相电源电涌保护器1台, 共2台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护第1级防护措施, 对经由大楼的电源线进入的浪涌进行抑制。二是在航空障碍灯和风机机组以及屋面广告灯、泛光照明2个独立分配电柜各安装LS4-80/4 80k A三相电源电涌保护器各1台, 共4台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护措施。三是在热泵机组8个独立电柜安装LS4-80/4 80k A三相电源电涌保护器1台, 共8台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护措施。四是在电梯机房2个独立分配电柜各安装LS1-40/4 40k A三相电源电涌保护器1台, 共2台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护第2级防护措施。五是在大楼1~4层每层的动力、照明独立分配电柜分别安装LS1-40/4 40k A三相电源电涌保护器各1台, 共8台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护第2级防护措施。六是在大楼5~25层每层独立分配电柜分别安装LS1-40/4 40k A三相电源电涌保护器各1台, 共21台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护第2级防护措施。七是在大楼监控中心独立分配电柜分别安装LS1-40/4 40k A三相电源电涌保护器1台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护第2级防护措施, 其前端应加装C63-3P空气开关保护, 使其在发生非雷电脉冲事故时自动隔离主电路和防雷器。八是在地下1层水泵房2个动力分配电柜分别安装LS1-40/4 40k A三相电源电涌保护器1台, 共2台, 作为配电系统雷击电磁脉冲防护第2级防护措施。九是在2楼中心计算机机房的UPS前端加装LS1-40/4 40k A三相电源电涌保护器1台, 以保证中心机房UPS供电系统不受外线雷击干扰和内部空调启停、设备故障引起的浪涌。在1楼营业部机房UPS前端加装1台40k A的LS1-40/4雷电浪涌保护器, 以保证营业部UPS供电系统不受外线雷击干扰和内部空调启停、设备故障引起的浪涌。在消控室独立分配电柜安装LS1-40/4 40k A三相电源电涌保护器1台。以上电涌保护器作为配电系统雷击电磁脉冲防护第2级防护措施。
3.3 信息系统雷击电磁脉冲防护
一是在监控中心监控系统室内接收单元安装3台TCB75C-010B同轴信号电涌保护器;安装2台SI-006TR1信号电涌保护器。在室外摄像机的端口处和画面分割器的端口处分别加DEHN UGKF/B-L (带宽300MHz, 响应时间≤1ns, 泄流量10k A) 视频信号防雷器对设备进行保护。对控制云台数据线在云台控制器的端口前加装DEHN BLITZDU-CTOR CT BD48信号防雷器对控制设备进行保护, 从而保障数据通讯系统正常工作。对控制红外探头数据线在报警器的端口前加装DEHN BLITZDUCTOR CT BD24信号防雷器对报警设备进行保护。二是在火灾报警系统控制端口安装SI-024TR3信号电涌保护器。三是在4台单向卫星接收系统室内单元端各安装1台TCF75C-130B信号电涌保护器, 共4台。四是计算机机房内, 在服务器网卡端及网络程控交换机端口各安装1台EUROTECT ETRJ45-100A信号电涌保护器。在1根ISDN专线进线端安装1台EUROTECT FMRJ11-180A信号电涌保护器。
3.4 等电位连接和接地
一是由于银行大楼的高度为65m, 加上屋面卫星天线以及广告照明灯大致为69m, 大于第三类防雷建筑的滚球半径60m。因此, 其防侧击和等电位的保护措施应符合GB50057-94《建筑物防雷设计规范》 (2000版) 中的规定, 并应将60m及以上外墙的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。二是在监控中心就近引出建筑物钢筋作为接地并与接地端子连接。三是大楼中心机房利用建筑物主筋作为接地, 机房内所有设备距离墙体1.2m, 直接利用建筑物内侧柱筋作为设备外壳、防静电地板、金属支架及SPD接地引线, 屏蔽网络接地则利用建筑物外柱筋 (避开用作防直击雷引下线的柱筋) , 门窗接地。在机房内设置接地等电位连接板 (汇流排) , 接地母线、各类接地严格单点接入汇流排、形成S型接地系统。四是在网络程控交换机的设备金属外壳和机架、光缆的金属加强筋和接线盒、电源电涌保护器、信号电涌保护器的等电位接地与接地端子作为电位连接。同时把监控中心监控系统、火灾报警系统和卫星接收系统的设备金属外壳和机架、防静电地板金属支架、电源PE线、电源电涌保护器、信号保护器的等电位接地体与接地端子作等电位连接。五是对大楼外墙上的网线采用金属线槽加以屏蔽, 并在金属线槽两端接地, 增加1组接地装置。
参考文献
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[3]荒木庸夫.电磁干扰和防止措施[M].北京:计量出版社, 1985.
大楼防雷 篇3
我国西南某省新建的枢纽大楼是中国电信建设的一个大型信息中心, 其功能是西部最大的云计算中心、移动互联网中心、数据灾备中心和信息安全中心, 是提供IDC信息服务的基地, 该业务也是中国电信开辟新业务和新市场的方向, 初期工程已安装IDC机柜260台。该中心的重要地位不言而喻, 是中国电信业务发展的重中之重。
笔者所供职的通信建设监理公司承接了该中心部分通信工程的监理任务。为更好的为业主提供技术支撑和监理服务, 我公司选派了业务能力好、工作责任心强的监理人员进驻该枢纽大楼, 开展了旁站监理。为了更好的了解工程进展和工程的质量, 笔者作为公司的技术专家也多次到施工现场检查, 确保工程质量。
在某个机房的ODF机架上, 笔者在检查中发现光缆加强芯所连接的防雷地线排引出的防雷地线直接连接在机架上方的环形接地排上, 与机架保护地的地线连接在一起的, 现场情况如图1所示。
这样的连接方式不符合2006年1 0月1日开始实施的国家通信行业标准《通信局 (站) 防雷与接地工程设计规范》YD 5098-2005中的要求。众所周知, 光缆一般在野外架空情况较多, 极易受到雷电的危害, 雷电将在光缆的加强芯上面产生感应雷, 如果感应雷沿光缆加强芯进入机房, 必须通过防雷接地线流入大地。但该机架的防雷接地连接在机房内的环形保护接地排上, 雷电高压在通过环形接地排时必然会对其它机柜产生感应高压, 瞬时的高压可能会击穿机柜内的电器元件, 造成通信雷电事故。
一般情况下, 保护地入地与防雷地入地尽可能分开在不同点上为好, 且从地网引出点应相距5米以上, 由于该枢纽大楼地网与大楼建筑钢筋连接成一体, 接地电阻很低 (小于1欧) , 可以直接从建筑钢筋某处引出地网连接点, 避免专门铺设地网扁钢, 但防雷地必须直接连接到最后的入地点, 即大楼建筑钢筋处, 不能连接在环形地排上。我们必须清楚机房内不同地线的连接点, 明白接地点与入地点的不同含义。
针对该问题, 笔者首先询问施工人员为什么防雷地线接在环形接地排上, 回答是设计要求的, 他们是按照设计的施工图进行施工。我马上电话联系设计人员, 指出设计中存在的错误, 但设计人员不以为然, 声称只要连接到了地排, 就没问题, 因为是联合接地。随后我又赶到设计院, 与设计人员面对面进行了沟通, 但设计人员并不采纳我的意见, 坚持自己的观点。在与设计人员交涉无果后, 我直接向甲方工程管理员进行了反映, 针对现在该枢纽大楼设备安装的现状, 依据行业规范, 指出其危害, 建议甲方通知设计人员立即修改设计, 交施工单位进行整改, 确保枢纽大楼通信设备的安全。甲方管理员知道后也非常重视, 立即电话与设计人员进行了询问, 但设计人员依然坚持己见, 甲方管理员一时难以定夺, 只认为这是设计与监理之间的学术争论, 建议找专家咨询。
由于平常人们对防雷的重要性认识不足, 对雷电的危害性了解不够, 认为只要接了地就可以了, 对本人提出的防雷地连接位置的问题认为小题大做。为了彻底说服甲方管理员与设计人员, 我随后联系了编制该规范的行业专家, 就现场情况和我的看法通过电子邮件反馈过去, 我的意见得到了专家的支持, 并给予回复。我将专家给我回复的邮件转发给甲方管理员及设计人员, 最终引起了大家的重视。在我的建议和甲方的安排下, 各方坐下来开会, 对该问题进行论证。在会上, 我介绍了国家颁布的通信行业《通信局 (站) 防雷与接地工程设计规范》内容, 重点将规范中图5.1.1、图5.1.9、图6.5.1、图6.5.2专门示意的连接点指出给大家学习, 并提出了防雷地应该连接的位置, 如图2所示。
通过论证, 大家形成了统一意见, 同意按照建议进行更改。设计人员表示今后要认真学习行业规范的要求, 搞好设计的质量, 并立即通知施工单位进行整改。甲方管理员感谢四川公众监理公司对该枢纽大楼工程质量安全把了关, 电信公司网发部领导知道后也对我公司表示感谢, 称赞公众监理公司是甲方信任的合作单位。