別墅區(qū)防雷設(shè)計(jì)方案

/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(wàn)伏，瞬間電流更是可高達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培。千百年來(lái)，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)生緊急過(guò)電壓損害線路上的設(shè)備。雷電災(zāi)難如同暴雨、颶風(fēng)一樣都屬于氣象（自然）災(zāi)難，它和水、旱、刑事犯罪、交通事故統(tǒng)稱為影響社會(huì)平安和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的六大災(zāi)難。一般而言，雷電災(zāi)難具有突發(fā)性、多樣性、困難性、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)的快速發(fā)展和廣泛運(yùn)用，雷電災(zāi)難跟蹤而至，還呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)：受災(zāi)面大大擴(kuò)展，特別簡(jiǎn)潔侵入和高新技術(shù)最密切的領(lǐng)域，損失和危害程度大大增加。近年來(lái)，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(shì)。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(guò)電壓、過(guò)電流的實(shí)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(wú)法傳輸；嚴(yán)峻者使網(wǎng)絡(luò)主機(jī)損壞，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓，工作無(wú)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)難防衛(wèi)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)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(cè)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、電涌愛(ài)惜器、高效防腐降阻劑等設(shè)備、器件和產(chǎn)品，出現(xiàn)了火箭和激光等人工影響雷電的裝置和雷電探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備，這都為有效防衛(wèi)治理雷電災(zāi)難奠定了技術(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，是指雷電干脆擊在建筑物、構(gòu)架、樹(shù)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傷亡。一般防直擊雷是通過(guò)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)通只能愛(ài)惜建筑物本身免受直擊雷的損毀，但雷電照舊會(huì)透過(guò)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)，在旁邊導(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(duì)地的放電時(shí)，會(huì)在旁邊的電源線路、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(guò)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(méi)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(duì)地閃擊時(shí)才會(huì)對(duì)地面造成災(zāi)難，而感應(yīng)雷則不論雷云對(duì)地閃擊或者雷云對(duì)雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)難。此外直擊雷一次只能攻擊一個(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(guò)電壓，并且這種感應(yīng)高壓可以通過(guò)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，可以避開(kāi)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旁邊發(fā)生雷擊的時(shí)候，雷電電磁脈沖可以通過(guò)避雷針的引下線和接地系統(tǒng)地線產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，建筑物內(nèi)的全部金屬物品均會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這些感應(yīng)電壓的凹凸隨著金屬形態(tài)、距地線的距離和雷擊大小而變（依據(jù)IEC61312標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)雷擊擊中建筑物時(shí)，即使裝有避雷針，直擊雷電流50%的通過(guò)引下線和接地系統(tǒng)入地，照舊會(huì)有大約50%的雷擊能量仍會(huì)支配到各線路系統(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(wú)能為力了。感應(yīng)雷擊破壞的主要對(duì)象是電子電氣設(shè)備。球形雷：球形雷是一種特別的雷電現(xiàn)象，簡(jiǎn)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(wú)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(kāi)著的門(mén)窗進(jìn)入室內(nèi)，有的由煙囪或通氣管道滾進(jìn)樓房，多數(shù)沿帶電體消逝。電磁脈沖：由于雷電電流有極大峰值和陡度，因此在它的通道四周會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的瞬變電磁場(chǎng)，處在這個(gè)瞬變電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體就會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)，而此瞬變電磁場(chǎng)，都會(huì)在空間確定的范圍內(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(duì)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(guò)2.4高斯。現(xiàn)代銀行、郵電、證券機(jī)房或營(yíng)業(yè)柜臺(tái)通常應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行貨幣存取、信息傳遞和交換等業(yè)務(wù)，依據(jù)GB/T2887-2000《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)這些場(chǎng)合對(duì)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)對(duì)防雷和磁屏蔽措施必需充分留意。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）遭受干脆雷擊，在接地電阻的兩端就會(huì)產(chǎn)生緊急的過(guò)電壓，由設(shè)備的接地線、建筑物或旁邊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(guò)電壓：眾所周知，當(dāng)電流在導(dǎo)體上流淌時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存能量，電流越大，導(dǎo)線越長(zhǎng)，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(kāi)關(guān)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)操作過(guò)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(guò)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：干脆雷擊的防護(hù)和感應(yīng)雷擊的防護(hù)。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潛在緊急的。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)，主要是為了愛(ài)惜建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身平安事故；而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過(guò)電壓侵入設(shè)備中造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無(wú)法保證的，為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部避雷，需對(duì)建筑物進(jìn)出各愛(ài)惜區(qū)的電纜、金屬管道等安裝過(guò)電壓愛(ài)惜器進(jìn)行愛(ài)惜并良好接地。、多級(jí)愛(ài)惜原則：即依據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能、受愛(ài)惜的程序和所屬愛(ài)惜區(qū)域確定防護(hù)要點(diǎn)作分類愛(ài)惜；依據(jù)雷電和操作瞬間過(guò)電壓危害的可能通道，對(duì)電源線和數(shù)據(jù)、通信線路都應(yīng)做多級(jí)層愛(ài)惜。、外部無(wú)源愛(ài)惜：在0級(jí)愛(ài)惜區(qū)即外部作無(wú)源愛(ài)惜，主要依靠避雷針（網(wǎng)、線、帶）和接地裝置。愛(ài)惜原理：當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)，它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變。在避雷針（帶）頂部，形成局部電場(chǎng)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(guò)接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地，從而使被愛(ài)惜物免受雷擊。這是人們長(zhǎng)期實(shí)踐證明的有效的防直擊雷的方法。建筑物的全部外露金屬構(gòu)件（管道），都應(yīng)和防雷網(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(guò)線路侵入。對(duì)高壓部分電力局有專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把對(duì)地的電力限制到小于6000伏（IEC62.41），而線對(duì)線則無(wú)法限制。所以，對(duì)380v低壓線路應(yīng)進(jìn)行過(guò)電壓愛(ài)惜，按國(guó)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(pán)前端的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對(duì)地加裝電涌愛(ài)惜器，作一級(jí)愛(ài)惜；在建筑總配電盤(pán)至各樓宇支配電箱間加裝電涌愛(ài)惜器，作二級(jí)愛(ài)惜；在全部重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對(duì)地加裝電涌愛(ài)惜器，作為三級(jí)愛(ài)惜。目的是用分流（限幅）技術(shù)即接受高吸取能量的分流設(shè)備（電涌愛(ài)惜器）將雷電過(guò)電壓（脈沖）的能量分流泄入大地，達(dá)到愛(ài)惜目的，所以，分流、等電位技術(shù)中接受防護(hù)器的品質(zhì)、性能的好壞是干脆關(guān)系網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的關(guān)鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的電涌愛(ài)惜器至關(guān)重要。.2信號(hào)部分愛(ài)惜：對(duì)于信息系統(tǒng)，應(yīng)分為粗愛(ài)惜和精細(xì)愛(ài)惜。粗愛(ài)惜量級(jí)依據(jù)所屬愛(ài)惜區(qū)的級(jí)別確定，精細(xì)愛(ài)惜要依據(jù)電子設(shè)備的敏感度來(lái)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。建議在全部信息系統(tǒng)進(jìn)入樓宇的電纜內(nèi)芯線端，應(yīng)對(duì)地加裝電涌愛(ài)惜器，電纜中的空線對(duì)應(yīng)接地，并做好屏蔽接地，其中應(yīng)留意系統(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，確定要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因全部防雷系統(tǒng)都須要通過(guò)接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而愛(ài)惜設(shè)備和人身平安。假如機(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)峻的還將危害工作人員的生命平安。另外還有防干擾的屏蔽問(wèn)題，防靜電的問(wèn)題都須要通過(guò)建立良好的接地系統(tǒng)來(lái)解決。一般整個(gè)建筑物的接地系統(tǒng)有：建筑物地網(wǎng)（和法拉第網(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（依據(jù)實(shí)際狀況可能也會(huì)要求小于1歐）。然而，各地必需獨(dú)立時(shí)，假如相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話，則簡(jiǎn)潔出現(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，照實(shí)際狀況不允許干脆連接的，可通過(guò)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(cè)地阻值。接地裝置由接地極及一些附件、幫助材料組成。接地裝置的選材和施工主要確定于土質(zhì)結(jié)構(gòu)，即土壤的地阻率ρ。不同層土質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，因而地阻率ρ不同，為增加接地裝置運(yùn)用效率，可運(yùn)用長(zhǎng)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，四周無(wú)至高建（構(gòu)）筑物等，依據(jù)國(guó)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(duì)象。3.2鑒于該項(xiàng)目的運(yùn)用性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)雷擊風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，整個(gè)別墅區(qū)應(yīng)劃為其次類防雷建筑群。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300～2000Ω?m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)》GB50343-2004《國(guó)際防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編》2001年版《雷電和避雷工程》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)行干脆雷擊的拉截，為了考慮美觀，避雷帶實(shí)行暗敷的方式安裝。接受4.2.2本項(xiàng)目實(shí)行綜合共用接地方式，沖擊接地電阻要求小于或等于1Ω（沖擊接地電阻需考慮實(shí)地土壤電阻率）。依據(jù)該區(qū)域的土壤性質(zhì)，建筑物的接地裝置實(shí)行基礎(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，該角鋼和柱子主筋牢靠焊接，并用-40*4鍍鋅扁鋼將全部角鋼焊接連通。另在單體別墅基礎(chǔ)兩邊地面±0.00以下30cm處各預(yù)留一根-40*4鍍鋅扁鋼，用于和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退因?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?jī)?nèi)敷設(shè)一圈-40*4鍍鋅扁鋼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4.2.5每個(gè)單體建筑室外地面±0.00以上30cm4.2.6全部4.2.7若共用接地系統(tǒng)接地電阻達(dá)不到要求時(shí)，需實(shí)行其它降阻措施，如換土、外引接地體、接受降阻劑、石墨地極需人工增設(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在建筑物其次層樓面和天面扎好鋼筋4.4防感應(yīng)雷措施4.4.14.4.1.1對(duì)整個(gè)別墅區(qū)的總電源進(jìn)行第一級(jí)雷電過(guò)電壓愛(ài)惜，即在總配電房?jī)?nèi)安裝一級(jí)電涌愛(ài)惜器SPD，雷電通流量不小于120K4.4.1.2對(duì)每個(gè)單位分電源進(jìn)行其次級(jí)雷電分流，即在配電房?jī)?nèi)各分電源處安裝一個(gè)模塊式電涌愛(ài)惜器SPD，雷電通流量不小于60KA（8/20us）,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)電涌愛(ài)惜器SPD，雷電通流量不小于30KA（8/20us）,4.4.2電子信息系統(tǒng)的愛(ài)惜主要實(shí)行線路屏蔽、埋地和接地等措施，且在機(jī)房處須安裝過(guò)電壓愛(ài)惜器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)避雷器并牢靠接地（需供應(yīng)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管道和線路全部進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)的金屬管道應(yīng)就近和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)和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、電力線等須接受金屬線槽或穿金屬管埋地屏蔽處理；金屬線槽和金屬管應(yīng)就近接地，連接點(diǎn)不少于2處。4.6工程按設(shè)計(jì)圖紙施工，當(dāng)實(shí)際狀況和圖紙內(nèi)容發(fā)生不符或沖突時(shí)，在不影響工程質(zhì)量和運(yùn)用