黃南州新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房防雷工程設(shè)計(jì)的探討

祁海霞 王海濤

摘要：雷電是發(fā)生于大氣中的瞬時(shí)高電壓、大電流、強(qiáng)電磁輻射和長(zhǎng)距離放電現(xiàn)象。伴隨著雷電產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖和靜電感應(yīng)對(duì)電子設(shè)備將產(chǎn)生很大的破壞性。新一代天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)用房?jī)?nèi)裝設(shè)雷達(dá)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)（含雷達(dá)機(jī)柜）、配電間、雷達(dá)重要設(shè)備庫房、電梯樓梯、風(fēng)井電井、氣象防災(zāi)指揮中心（含遠(yuǎn)程氣象應(yīng)急監(jiān)測(cè)平臺(tái)），信息機(jī)房等電子設(shè)備，一旦被雷電擊中，損失比較嚴(yán)重，因此，做好雷達(dá)站的雷電防護(hù)工作十分重要。

關(guān)鍵詞：雷達(dá);防雷;工程設(shè)計(jì)

引言：

雷電是自然界的十大災(zāi)害之一，其危害是相當(dāng)?shù)木薮?。遭受雷電的影響是多方面的，既有直接雷擊，又有從電源線路、信號(hào)線路等侵入的雷電電磁脈沖，還有在建筑物鄰近落雷形成的電磁場(chǎng)感應(yīng)，以及接閃器接閃后由接地裝置引起的地電位反擊。由于新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房設(shè)備比較貴重，微電子設(shè)施較多，具有靈敏度高、耐壓低的特點(diǎn)，加之所在周圍空曠通過交流電力線、天線系統(tǒng)及其它各種進(jìn)出站的纜線引入雷電的途徑多，遭受雷擊損毀的可能性極高。因此，本文對(duì)新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房的防雷工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論，防患于未然。

1、概況

黃南州同仁縣具典型高原大陸性氣候特征，冬季寒冷，夏季涼爽，年平均氣溫5.2℃，歷年極端最高氣溫為32℃，極端最低氣溫-19.8℃，年平均降水量425.7毫米，無霜期約61～150天，年平均日照2413.1～2634.9小時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度0.94米。30年最大雷暴日數(shù)61 天，地閃監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的6年平均閃電日數(shù)為35.0天，屬高雷暴區(qū)。

2、防雷等級(jí)

2.1建筑物防雷類別劃分

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）“附錄一”中的規(guī)定，黃年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按下式來確定：

式中：N—建筑物年平均預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a）;

K—校正系數(shù)，取1（一般情況）;

—建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度（次/km2·a）;

Td為年平均雷暴日數(shù)，同仁縣30年人工觀測(cè)年平均雷暴日數(shù)為40.5d/a，地閃監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的6年年平均閃電日數(shù)為35.0d，考慮到閃電監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)年限較短，且青海省閃電監(jiān)測(cè)網(wǎng)未能全部覆蓋同仁縣，因此計(jì)算中年平均雷暴日數(shù)選取人工觀測(cè)30年的40.5。

0.1 （次/km2·a）

Ae—與建筑物截收相同的雷擊次數(shù)的等效面積（km2），

由于黃南州新一代天氣雷達(dá)防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房的相對(duì)高度小于100米，因此按下式計(jì)算：

10-6

其中：L、W、H分別為建筑物的長(zhǎng)48.8m，寬 15.8 m，高 27.45 米、

黃南新一代天氣雷達(dá)站防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)用房年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為：

（次/a）

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）第三部分第4款第3條規(guī)定該建筑物劃分為第三類防雷建筑物。

2.2建筑物電子信息系統(tǒng)雷電防雷等級(jí)劃分。

按防雷裝置的攔截效率確定雷電防護(hù)等級(jí)。電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)應(yīng)按防雷裝置攔截效率E 確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）當(dāng)E 大于0. 98 時(shí)，定為A 級(jí);

（2）當(dāng)E 大于0.90小于或等于0. 98 時(shí)，定為B 級(jí);

（3）當(dāng)E 大于0.80 小于或等于0. 90 時(shí)，定為C 級(jí);

（4）當(dāng)E 小于或等于0.80 時(shí)，定為D 級(jí)。

該建筑物電子信息系統(tǒng)防雷裝置攔截效率 ?E = l-N/N c=0.8599

經(jīng)計(jì)算與分析，該建筑物信息系統(tǒng)的雷擊電磁脈沖防護(hù)分級(jí)為C級(jí)，宜在低壓系統(tǒng)中采用二級(jí)SPD防護(hù)。

3、防雷與接地

3.1.防雷

1）根據(jù)GB50057-2010防雷等級(jí)劃分規(guī)定，本工程屬三類建筑物。

2）避雷帶采用Ф12的鍍鋅圓鋼，利用混凝土柱和剪刀墻拐角處暗柱主筋作引下線。屋面上的所有金屬構(gòu)件，均應(yīng)與屋面上的防雷裝置做良好可靠的電氣連接并引至引下線。要求建筑物基礎(chǔ)內(nèi)主筋，地梁主筋應(yīng)可靠焊接連通基礎(chǔ)接地網(wǎng)。

3.1.接地與安全

1）本工程防雷接地、電氣設(shè)備保護(hù)接地、消防控制室、通信機(jī)房、計(jì)算機(jī)房、防靜電接地等共用統(tǒng)一的接地裝置，接地電阻不大于1.0?。

2）接地極：接地極為建筑物基礎(chǔ)鋼筋和地梁上下兩層鋼筋中的主筋通長(zhǎng)焊接成電氣通路作接地體形成基礎(chǔ)接地網(wǎng)，并連接室外人工接地裝置組成;

3）垂直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的底端及頂端應(yīng)與防雷裝置連接;

4）室內(nèi)墻上水平接地體距地0.2m明敷，過門處埋地暗敷;

5）凡正常不帶電，而當(dāng)絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的一切電氣設(shè)備金屬外殼均應(yīng)可靠接地;

6）本工程設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)端子，總等電位聯(lián)結(jié)采用等電位卡子連接。工作接地共用建筑物基礎(chǔ)底板上下兩層鋼筋每三米焊成網(wǎng)格，并用40×4鍍鋅扁鋼引至室外接地極，接地極為聯(lián)合接地極，要求接地電阻R≤1歐。

7）弱電系統(tǒng)進(jìn)線箱內(nèi)設(shè)置電涌保護(hù)器（SPD）。

4、供電系統(tǒng)

本工程電源由單位原有配電室低壓側(cè)接引，三相四線220/380V;采用放射式與樹干式相結(jié)合的配電方式，最配電負(fù)荷采用放射式配電。本工程低壓配電系統(tǒng)采用TN-C-S系統(tǒng)。

4.3弱電系統(tǒng)

本工程弱電設(shè)施由電話系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和區(qū)域火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)組成。

4.4 ?等電位連接的設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章 防雷擊電磁脈沖：第三節(jié) 屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條規(guī)定，所有進(jìn)入建筑物的外來導(dǎo)電物均應(yīng)在LPZ0A區(qū)或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)的界面處做等電位連接;信息系統(tǒng)的的各種箱體、殼體、機(jī)架等金屬組件應(yīng)建立一等電位連接網(wǎng)絡(luò)，并與建筑物的共用接地系統(tǒng)連接。內(nèi)部金屬裝置與等電位連接帶之間的連接導(dǎo)體采用銅材時(shí)，最小截面積為6mm2，采用鋁材時(shí)，最小截面積為10mm2，采用鐵時(shí)，最小截面積為16mm2;銅或鍍鋅鋼等電位帶的截面積不應(yīng)小50mm2。

4.5接地方式與接地裝置

利用建筑物基礎(chǔ)作接地極，將基礎(chǔ)內(nèi)主筋沿建筑物外圈焊接成環(huán)形，并將主軸線上的基礎(chǔ)梁主筋相互焊接構(gòu)成閉合通路的基礎(chǔ)接地體。電氣豎井內(nèi)，從底部至頂端，明敷一根鍍鋅扁鋼做為接地干線。雷達(dá)業(yè)務(wù)用房建成后，必須使接地電阻值符合規(guī)范要求，根據(jù) 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）和《新一代天氣雷達(dá)站防雷技術(shù)規(guī)范》（QX2-2000）要求，采用以自然接地網(wǎng)為主，人工輔助地網(wǎng)為輔的聯(lián)合地網(wǎng)方式，接地電阻值降至1Ω以下。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）

[2]《新一代天氣雷達(dá)站防雷技術(shù)規(guī)范》（QX/T 2-2016）

[3]《運(yùn)行中電涌保護(hù)器檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（QX/T 86-2007）

[4]《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》（DL/T 475-2006）

[5]《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343-2012）

[6]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（QX/T 331-2016）

[7]《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-93）

作者簡(jiǎn)介：祁海霞（1977-），女，漢族，青海湟中人，本科學(xué)歷，副高級(jí)工程師，從事防雷工作。