小学防雷系统改造设计方案.doc

某小学雷电防护工程

技术方案
（备选）

2009年5月

目 录
一、现场勘查情况 3
二、设计说明 4
三、设计依据 5
3.1建筑物年预计雷击次数（N1）计算 5
3.2入户设施年预计雷击次数（N2）计算 5
3.3可接受的最大年平均雷击次数（NC）计算 6
3.4雷电防护等级 7
四、防护措施 8
4.1接闪器 8
4.3电源线路浪涌防护 8
4.4电源浪涌防护器的安装 11
4.5信号线路浪涌防护 12
4.6直播室防护措施 13
4.7联合接地装置 14
4.8建筑物管线等电位连接 14

一、现场勘查情况
应建设单位邀请，我公司派遣工程师于2009年3月对某小学教学楼和宿舍楼两幢建筑物进行现场勘查。学校所处区域年雷暴日为37.6天，属于多雷区，勘查中发现该建筑物存在较大雷击隐患，具体如下：

1.1直击雷
教学楼无直击雷防护措施，建筑物为四层砖混结构，建造20余年。长60米，宽20米，高12米，位于山坡底。
宿舍楼无直击雷防护措施，建筑物为四层砖混结构，建造20余年，长36米，宽23米，高12米，位于山坡底。

1.2浪涌防护
教学楼无抗浪涌防护措施。
教学楼体育广播室广播系统无抗浪涌防护措施。
宿舍楼无抗浪涌防护措施。

1.3等电位接地系统
1.3.1教学楼
无接地装置，无等电位连接措施。
进、出建筑物架空电源线、有线电视馈线、网络线未采取屏蔽措施。
进、出建筑物金属管道（自来水管）、建筑物金属门窗未接地。
直播室无任何浪涌防护措施、无等电位连接措施。
电话系统无信号防护措施。
直播广播音箱未采取接地措施。
1．3．2宿舍楼
无接地装置，无等电位连接措施。
进、出建筑物架空电源线、有线电视馈线未采取屏蔽措施。
进、出建筑物金属管道（自来水管）、建筑物金属门窗和金属栏杆未接地。

二、设计说明
2.1参照规范
1)《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-94 2000版）
2)《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）
3) 建设单位提供的资料及要求
4）现场勘察收集的数据
5）引雷型消雷针新专利应用技术

2.2设计范围
应建设单位要求，本技术方案针对某小学教学楼和宿舍楼进行直击雷防护措施，对电源系统做好抗浪涌防护措施以及直播室的等电位连接，对广播、电视、网络和电话系统做好信号防护措施。

2.3实施目的
2.3.1直击雷防护
直击雷防护主要防止被保护建筑物被直击雷击中，减少学校建筑物、建筑物内人员、设置的安全隐患。
2.3.2供电线路的雷击电磁脉冲防护
电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源线路对计算机及相关设备造成危害。
2.3.3 接地
作为防雷的基础，以联合接地为前提，给整个系统提供一个完善的接地系统。

三、设计依据
3.1建筑物年预计雷击次数（N1）计算
根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94（2000年版）规定：
N1=κNgAe
式中 N1——建筑物预计雷击次数（次/a）；
κ——校正系数，建筑物位于山坡下，在本次设计中取1.5；

Ng——建筑物所在地区雷击大地的年平均密度[次/（km2·a）]；
Ae——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。
Ng应按下式计算
Ng=0.024Td1.3
式中 Td——年平均雷暴日，根据气象部门的资料显示该地域的年平均雷暴日为37.6天。
则：Ng==2.67[次/（km2·a）]
教学楼Ae=0.015
宿舍楼Ae=0.013
教学楼的年雷击次数
N1=0.060（次/a）
宿舍楼的年雷击次数
N1=0.052（次/a）
根据规范第2.0.4条规定：二、预计雷击次数大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的人口密集的公共建筑物，应划为第三类防雷建筑物。
按以上计算结果，圆通小学属于校区，人口的密集度相当高，其所属教学楼、宿舍楼年雷击次数与规范中的要求相吻合。
因此，对教学楼和宿舍楼的直击雷防护按三类防雷建筑物设计。

3.2入户设施年预计雷击次数（N2）计算
根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2004规定：
N2=NgA＇e=0.024Td1.3×（A＇e1 +A＇e2）
式中 N2——入户设施预计雷击次数（次/a）；
Ng——建筑物所在地区雷击大地的年平均密度[次/（km2·a）]；
A＇e1——电源线入户设施的截收面积（km2）；
A＇e2——信号线入户设施的截收面积（km2）；
A＇e计算参照规范表A.1入户设施的截收面积，电源线路类型为低压架空电源电缆，信号线路类型为架空信号线。L按照100米取值。
A＇e1=0.2

A＇e2=0.2
N2=1.06
教学楼N= N1+ N2=1.66（次/年）
宿舍楼N= N1+ N2=1.58（次/年）

3.3可接受的最大年平均雷击次数（NC）计算
根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2004规定：
NC=5.8×10-1.5/C
式中 C——各类因子C=C1+C2+C3+C4+C5+C6
C1——建筑物结构、材料因素
砖混结构 1.5
C2——信息系统重要程度因子
使用架空线缆设备 1.0
C3——电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子
较弱 1.0
C4——电子信息系统设备所在雷电防护区域（LPZ）的因子
设备在LPZ1区内 1.0
C5——电子信息系统设备发生雷击事故的后果因子
信息系统业务中断不会产生不良后果 0.5
C6——区域雷暴等级因子
多雷区 1.0
C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=1.5+1.0+1.0+1.0+0.5+1.0=6
NC=0.03
N＞NC 应安装雷电防护装置。

3.4雷电防护等级
根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2004第4章
根据第4.1.2条和第4.3.1条规定：教学楼和宿舍楼的雷电防护等级为D级。
根据表5.4.1-2规定：
教学楼和宿舍楼电源浪涌保护器选择第一级≥50KA（8/20μs），第二级≥10KA（8/20μs）
根据表5.4.2-1和第5.4.5条规定：
C、D级防护系统宜采用1级或2级信号浪涌保护器，通流选择≥3KA（8/20μs）。

四、防护措施
4.1接闪器
采用鼎力防雷自行设计研发的引雷型消雷针系统。
在教学楼天面设置3支消雷针，消雷等级为35KV，材料为不锈钢板金圆锥体，尺寸为：200*100+1000（mm）。
在宿舍楼天面设置2支消雷针，消雷等级为35KV，材料为不锈钢板金圆锥体，尺寸为：200*100+1000（mm）。
根据引雷型消雷针保护范围比例关系为1：1，通过实地测量得出安装高度为10米，即满足本工程建筑物保护的范围和一定的校园内广场等空旷地带的保护范围。

4.3电源线路浪涌防护
在教学楼一楼总进线箱内设置THDM140R385/4电源防雷器1套，作为电源系统的第一级防护。

产品外观：

产品技术参数：
产品型号
THDM140R385/4
最大持续工作电压Uc
385V
额定工作电压Un
三相380V /50Hz
最大放电电流Imax（8/20μs）
140KA
标称放电电流In（8/20μs）
80KA
电压保护水平Up
2.5KV
响应时间Ta
25ns
环境温度
-40～+70℃

在教学楼二楼配电箱内设置THDM40R385/4电源防雷器1套，作为教学楼电源系统的第二级防护。
产品外观：

产品技术参数：
产品型号
THDM40R385/4
最大持续工作电压Uc
385V
额定工作电压Un
三相380V /50Hz
最大放电电流Imax（8/20μs）
40KA
标称放电电流In（8/20μs）
20KA
电压保护水平Up
1.5 KV
响应时间Ta
25ns
环境温度
-40～+70℃

在教学楼四楼直播室的电源进线输入端设置OBV1-D20电源防雷器1套，作为直播室电源系统的第三极防护。
产品外观：

产品技术参数：
产品型号
OBV1-D20
最大持续工作电压Uc
385V
额定工作电压Un
单相220V /50Hz
最大放电电流Imax（8/20μs）
20KA
标称放电电流In（8/20μs）
10KA
电压保护水平Up
1.5KV
响应时间Ta
25ns
环境温度
-40～+70℃
在体育广播室配电箱内设置1套OBV1-D20电源防雷器作为体育广播室电源系统的第三级防护。
产品外观：

产品技术参数：
产品型号
OBV1-D20
最大持续工作电压Uc
385V
额定工作电压Un
单相220V /50Hz
最大放电电流Imax（8/20μs）
20KA
标称放电电流In（8/20μs）
10KA
电压保护水平Up
1.5KV
响应时间Ta
25ns
环境温度
-40～+70℃

在宿舍楼一到四楼楼层配电箱内设置4套THDM40R385/2电源防雷器作为宿舍楼电源系统的第二级防护。
产品外观：

产品技术参数：
产品型号
THDM40R385/2
最大持续工作电压Uc
385V
额定工作电压Un
单相220V /50Hz
最大放电电流Imax（8/20μs）
40KA
标称放电电流In（8/20μs）
20KA
电压保护水平Up
1.5KV
响应时间Ta
25ns
环境温度
-40～+70℃

4.4电源浪涌防护器的安装
根据规范（GB50343-2004）6.5规定
采用35mm2多股铜芯线从地网引出至各级电源浪涌保护器安装处的配电箱接地端子，浪涌保护器接地线连接至接地端子，引出点设置铜钢转接头。
第一级电源浪涌保护器的安装连接线采用16mm2多股铜芯线，接地线采用25mm2多股铜芯线，连接线尽量平直，长度不宜超过0.5米。
第二级和后级电源浪涌保护器的安装连接线采用10mm2多股铜芯线，接地线采用16mm2多股铜芯线，连接线尽量平直，长度不宜超过0.5米。

4.5信号线路浪涌防护
4．5．1在教学楼机房交换机输出端安装2台THX05RJ45V/16网络交换机防雷器，接地线采用10mm2多股铜芯线从汇集排引入。
产品外观：

产品技术参数
产品型号
THX05RJ45V/16
接口形式
RJ45
持续操作电压Un
6V-
最大放电电流Imax（8/20μs）
10KA
标称放电电流In（8/20μs）
5KA
传输速率
100MHz
响应时间Ta
1ns
环境温度
-40～+70℃

4．5．2在教学楼有线电视收发设备输入端及输出端安装2只CREX-F/20K馈线防雷器，接地线采用10mm2多股铜芯线从汇集排引入。
产品外观：

产品技术参数
产品型号
CREX-F/20K
接口形式
FL10
持续操作电压Un
70V-
最大放电电流Imax（8/20μs）
20KA
标称放电电流In（8/20μs）
10KA
传输速率
1GHz
响应时间Ta
100ns
环境温度
-40～+70℃

在电话系统程控交换机输入端安装5只EPL-120信号防雷器，接地线采用10mm2多股铜芯线从汇集排引入。
产品外观：

产品技术参数：
产品型号
EPL-120
接口形式
RJ11
持续操作电压Un
170V
最大放电电流Imax（8/20μs）
10KA
标称放电电流In（8/20μs）
5KA
传输速率
1MHz
响应时间Ta
1ns
环境温度
-40～+70℃

在背景音乐广播主机语音线输出端安装2只EPL-120信号防雷器，接地线采用10mm2多股铜芯线从汇集排引入。
产品外观：

产品技术参数
产品型号
EPL-120
接口形式
RJ11
持续操作电压Un
170V
最大放电电流Imax（8/20μs）
10KA
标称放电电流In（8/20μs）
5KA
传输速率
1MHz
响应时间Ta
1ns
环境温度
-40～+70℃

4.6直播室防护措施
根据规范（GB50343-2004）5.3.1规定，直播室设备外壳为金属外壳，可不对直播室作金属屏蔽，但必须确保等电位连接措施可靠。
在直播室内放置交换机和有线电视首发信号设备的一侧采用30×3mm扁铜沿墙敷设等电位汇集排，接地线采用2条50mm2多股铜芯线从地网引出，套PVC管沿墙引上进入机房与汇集排连接，地网引出点设置THG-T4铜钢转接头。
为方便设备接地，汇集排预设4mm、6mm、8mm孔位，采用绝缘端子固定。
采用10mm2多股铜芯线对光缆加强筋、交换机机柜及有线电视收发设备外壳作保护接地处理，接地线从汇集排引入。

4.7联合接地装置
在建筑物附近设置地网，采用50×50×5mm热镀锌角钢作为垂直接地体和40×4mm热镀锌扁钢作为水平接地体。建筑物所处区域土壤电阻率较高，配合使用THG-JM1型低电阻接地模块和THG-JZ降阻剂以取得优异的接地电阻值，并能使地网运行更加稳定、持久。
按照共用接地系统设计原则，直击雷接地装置、直播室接地装置和浪涌保护器接地装置公用接地体，接地体的接地电阻≤4欧姆。
实施时考虑到对地面的破环程度和建设单位对校园的美观要求，在接地电阻值满足要求的前提下根据可适当调整地网位置。

4.8建筑物管线等电位连接
采用符合防雷技术要求的屏蔽网对进出建筑物的电源线路屏蔽。
根据规范（GB50343-2004）5.4.2要求，原网络线为非屏蔽架空敷设，应采用屏蔽网络线替换，并在LPZ0A、LPZ0B、LPZ1防护区交界处将线缆屏蔽层与接地体作电气连通，进出建筑物部分采取埋地敷设，其埋地长度符合L≥ ，但不小于15米。