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                          教育系统防雷工程解决方案

                          发布时间:2014年4月17日 21:23    来源:原创    作者:佚名    关注:1548
                                 一、雷电概述

                          雷电是由天空中云层间的相互高速运动、剧烈磨擦,使高端云层和低端云层带上相反电荷。此时,低端云层在其下面的大地上也感应出大量的异种电荷,形成一个极大的电容,当其场强达到一定强度时,就会产生对地放电,这就是雷电现象。

                          通常雷击有三种形式,直击雷、闪电感应、球形雷。直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。感应雷是当直击雷发生以后,云层带电迅速消失,地面某些范围由于散流电阻大,出现局部高电压,或在直击雷放电过程中,强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的二次雷。

                          1)直击雷破坏:当雷电直接击在建筑物上,强大的雷电流使建(构)筑物水份受热汽化膨胀,从而产生很大的机械力,导致建筑物燃烧或爆炸。另外,当雷电击中接闪器,电流沿引下线向大地泻放时 ,这时对地电位升高,有可能向临近的物体跳击,称为雷电反击,从而造成火灾或人身伤亡。

                          2)闪电感应破坏:闪电感应破坏也称为二次破坏。它分为静电感应和电磁感应两种。由于雷电流变化梯度很大,会产生强大的交变磁场,使得周围的金属构件产生感应电流,这种电流可能向周围物体放电,感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。  

                          a、静电感应:带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正 电荷。当雷云对地放电或云间放电时,云层中的负电荷在一瞬间消失了(严格说是大大减弱),那么在线 路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚,在电势能的作用下,这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。

                          b、电磁感应:雷击发生在供电线路附近,或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场,此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在,建筑物上落雷机会反倒增加,内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了,对用电设备造成极大危害。因此,避雷针引下线通体要有良好的导电性,接地体一定要处于低阻抗状态。

                          5)闪电电涌侵入:当雷电接近架空管线时,高压冲击波会沿架空管线侵入室内,造成高电流引入,这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故。

                          6)开关过电压:供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等,都能在电源线路上产生高压脉冲,其脉冲电压可达到线电压的3.5倍,从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。

                          二、现场情况综述

                          1.学校占地11.51公顷处在,长约478米、宽365米。云南省昆明市。雷暴日天数45/d,属于多雷区。
                          2.
                          学校内建筑物有:中心楼、教学楼、实验楼、阶梯教室、阶梯教室、演艺厅、体育综合馆、网球中心、教师接待中心、食堂、音乐教室、女生宿舍楼、男生宿舍楼、体育器材办公室、入口礼仪广场、溯源思林、荷塘月色、钟楼,所有建筑物皆有做好直击雷防护及接地。
                          3.
                          学校内建筑物布置比较分散,学校河阳月色周边树木近期遭受过雷击,存在极大安全隐患。

                          雷击原因分析:

                          校区内建筑物分布较分散,存在雷电保护盲区。荷塘月色处在雷电保护范围之外,存在较大雷击风险。

                          荷塘月色有一个较大池塘,周边有大量植被。水面和植被都是良好的导电物体,极易吸引雷电。

                          昆明市雷暴日天数45/d,雷电活动频繁,极大的增加了雷击风险。

                          学校人员流动量大,人员密集。当人员在雷雨天气经过水边或者树木下面时,很容易遭到雷击伤害存在安全隐患。全面系统的防雷措施,不让校区内存在雷电防护盲点,才能维护好人员和财产的安全。

                          三、设计方案

                          一)接闪装置设计

                              按照GB50057《建筑物防雷设计规范》(2010版)第3.4.1 第三类防雷建筑物防直击雷的措施,采用避雷针和避雷带混合组成的接内器对该建筑物做防直击雷保护。建筑物屋顶上已经敷设避雷带,但无法完全覆盖全部校区。采用在屋顶架设避雷针形式,完善接闪系统。避雷针采用提前放电避雷针,具体设计如下:               

                          在中心楼、教学楼、实验楼、女生公寓、网球中心、体育综合楼的屋面上方各安装111米避雷针与屋面避雷带形成组合接闪器(避雷针针尖距地30)、在体育场2根灯杆上安装2根避雷针(针尖距地22米),具体计算如下:

                          提前放电避雷针的保护半径与高度(h)有关,与它的启动抢先时间(T)有关,以及与所选择的保护半径有关,

                          H=30米(针尖距地面距离)时:

                          RP= h(2Dh)+L(2D+L)=95

                          D为滚球半径(闪击距离)D=60

                          L为上行抢先距离  L=v(米/微秒)×△T(微秒)

                          V先导传播速度    一般1倦秒V=1/微秒

                          T提前预放电时间  一般取40微秒

                          H=22米(针尖距地面距离)时:

                          RP= h(2Dh)+L(2D+L)=92

                          D为滚球半径(闪击距离)D=60

                          L为上行抢先距离  L=v(米/微秒)×△T(微秒)

                          V先导传播速度    一般1倦秒V=1/微秒

                          T提前预放电时间  一般取40微秒

                          在校区长边上布置3根避雷针,其最大保护范围:

                          R=2RP1+2RP2+2RP3=570>478(满足设计要求)

                          在校区宽边上布置2根避雷针,其最大保护范围:

                          R=2RP1+2RP2+2RP3=368>365(满足设计要求)

                          具体布置位置,见避雷针分布图。

                          (二)学校弱电系统防雷设计

                          1.电源部分感应雷防护

                          1). 电源线路第一级防雷保护:

                          在总配电柜安装一组三相电源电涌保护器。

                              防雷器作为机房电源线路的第一级保护,并在防雷模块的前端安装4P63A的保护开关。

                          2). 电源线路第二级防雷保护:

                          A、在分配电箱内各安装一个并联式电源防雷器对房间配电箱后的设备进行保护。

                               B在主机房供电线路的UPS前端安装一台串联式电源防雷箱。

                           C、在各层弱电井机房电源墙插处各安装一台并联式单相电源防雷箱。

                          3). 电源线路第三级防雷保护(精细保护):

                          在各机柜中,安装机架式单相电源防雷插座。

                                                                                       

                          (三)避雷针保护范围示意图

                           

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