1、防雷工程設(shè)計(jì),電子工程學(xué)院雷電教研室 牟翔永,一、雷電基礎(chǔ)概述,1、雷電現(xiàn)象 雷電是伴有閃電和雷鳴的一種放電現(xiàn)象。 放電過(guò)程中，由于閃電通道中溫度驟增，使 空氣體積急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，導(dǎo)致 強(qiáng)烈的雷鳴。帶有電荷的雷云與地面的突起 物接近時(shí)，它們之間就發(fā)生激烈的放電。在 雷電放電地點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光和爆炸的轟 鳴聲。,閃電的平均電流約30KA，最大電流可達(dá) 300KA。閃電的最高電壓可達(dá)10萬(wàn)KV。一個(gè) 中等強(qiáng)度雷暴的功率可達(dá)1萬(wàn)KW，相當(dāng)于一 座小型核電站的輸出功率。,2、雷電災(zāi)害 雷電災(zāi)害是聯(lián)合國(guó)公布的10種最嚴(yán)重的自 然災(zāi)害之一，也是目前中國(guó)十大自然災(zāi)害之一。 據(jù)估計(jì)，全球每年有幾千

2、人死于雷擊，全 球每年的雷擊受傷人數(shù)可能是雷擊死亡人數(shù)的 5到10倍，雷電所導(dǎo)致的火災(zāi)、爆炸等時(shí)有發(fā) 生。 據(jù)觀測(cè)，當(dāng)今全球每一秒鐘平均發(fā)生46次 閃電，而我國(guó)平均每一分鐘發(fā)生77次閃電。,具有大電流、高電壓、強(qiáng)電磁輻射特征的 閃電對(duì)人類社會(huì)的威脅性在日益加大。 我國(guó)地處溫帶和亞熱帶地區(qū)，雷暴活動(dòng)十 分頻繁，全國(guó)有21個(gè)省會(huì)城市的年最多雷暴日 均在50天以上，最多的達(dá)到了134天。中國(guó)每 年因雷電災(zāi)害造成財(cái)產(chǎn)損失50至100億元。,3、雷電的防護(hù) 盡管防雷裝置不可能100%地保證人、財(cái)、 物不受雷擊而造成損害，但實(shí)踐證明，在符合 科學(xué)原則的前提下，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)和耐用可靠 的原則制定的雷電防護(hù)方

3、案，的確能大大減小 人、財(cái)、物遭受雷電損害的危險(xiǎn)性，或?qū)⒗纂?災(zāi)害造成的損失減少到最低程度。,雷電危害形式：直擊雷（熱效應(yīng)、電動(dòng)力 效應(yīng)、沖擊波）、雷電感應(yīng)（靜電感應(yīng)、電磁 感應(yīng)）、雷電電磁脈沖、雷電過(guò)電壓侵入、暫 態(tài)電位升高（雷電反擊、跨步電壓、接觸電壓） 等。,雷電防護(hù)裝置/器件：避雷針、避雷帶、 避雷線、避雷網(wǎng)、避雷器（電涌保護(hù)器）、接 地極、接地線（含引下線）、等電位連接帶 （均壓環(huán)）等。,雷電防護(hù)措施：接閃、分流、屏蔽、等電 位連接、接地、合理布線等技術(shù)措施以及躲避。,二、防雷工程勘察,1、準(zhǔn)備工作 接地電阻測(cè)試儀、土壤電阻率測(cè)試儀、 皮尺、游標(biāo)卡尺、相機(jī)等儀表器材； 勘察表等紙質(zhì)文

4、檔資料； 安全措施（安全帽、絕緣鞋等）。,2、勘察目的 防雷工程勘察是為了防雷工程的規(guī)劃、 設(shè)計(jì)、施工等，對(duì)施工地點(diǎn)的地形、地質(zhì)、 氣象要素、電磁環(huán)境等進(jìn)行測(cè)繪、勘探、測(cè) 試及綜合評(píng)定，并提供可行性評(píng)價(jià)與建設(shè)所 需要的勘察資料。一份高質(zhì)量的防雷工程勘 察報(bào)告在滿足相應(yīng)規(guī)范的基礎(chǔ)上，不僅要真 實(shí)客觀地反映以上問(wèn)題，更重要的是應(yīng)該進(jìn) 行正確合理的防雷工程分析評(píng)價(jià)，提供合理 可信的防雷工程參數(shù)和建議。,3、防雷勘察的內(nèi)容 地形：被保護(hù)對(duì)象所處的位置（平原、 丘陵、山區(qū)、海邊、河邊、水庫(kù)邊等等）。 交通：交通條件的好壞和遠(yuǎn)近將直接 影響到運(yùn)輸?shù)某杀尽?地物狀況：周圍建筑物或較高的自然 物的高度、距離、

5、相對(duì)位置等。 氣象條件：雷暴日數(shù)、雷暴強(qiáng)度、最 大凍土深度、最大風(fēng)速等。 獲取資料方法：目測(cè)、向相關(guān)部 門查詢資料等。,土壤特征： 了解施工地點(diǎn)的巖石、土壤等成分比 例。 測(cè)量施工區(qū)域的土壤電阻率，范圍主 要集中在被保護(hù)物周圍50100米之內(nèi)，如果 測(cè)量的數(shù)值偏大，可以考慮向外擴(kuò)展測(cè)量范 圍，在測(cè)量結(jié)束后基本上能對(duì)被保護(hù)物周圍 的土壤導(dǎo)電能力有大體的了解。 對(duì)于使用年限較長(zhǎng)、接地穩(wěn)定性要求 高的工程還應(yīng)測(cè)量土壤酸堿性。,在選定的接地網(wǎng)施工地點(diǎn)挖多個(gè)點(diǎn)的 探井，主要是直接觀察地表以下2米5米深 土層和巖石的分布情況（具體的深度可根據(jù) 當(dāng)?shù)氐淖畲髢鐾辽疃群凸こ檀笮〖肮こ痰闹?要性來(lái)選擇，在符合國(guó)家

6、標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于接地極 最淺敷設(shè)要求的基礎(chǔ)上可適當(dāng)加深）。獲得 準(zhǔn)確的土質(zhì)條件、土層狀況、地下水位深淺 分布等資料。探井尺寸一般為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)約 2m、寬約1m。,了解建（構(gòu)）筑物的用途，如果是作 為生產(chǎn)和存儲(chǔ)的功用，還應(yīng)了解具體生產(chǎn)和 存儲(chǔ)物品的內(nèi)容和性質(zhì)，初步的劃分該項(xiàng)目 的防雷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)測(cè)量被保護(hù)建（構(gòu)） 筑物（或建筑物群體）的長(zhǎng)、寬、高度以及 位置分布，對(duì)于沒(méi)有開(kāi)工建設(shè)的建（構(gòu)）筑 物可以從圖紙上取得需要的數(shù)據(jù)。查看相鄰 建（構(gòu)）筑物的高度。這些資料對(duì)于建筑物 按滾球法設(shè)計(jì)防直擊雷裝置非常重要，因此 測(cè)量的數(shù)據(jù)一定要準(zhǔn)確。,了解建筑物內(nèi)各樓層及樓頂被保護(hù)的 電子信息系統(tǒng)設(shè)備的分布狀況、重要

7、程度、 綜合布線的情況以及供、配電情況及其配電 系統(tǒng)接地形式。建筑物內(nèi)部各樓層被保護(hù)的 電子信息系統(tǒng)設(shè)備的分布狀況是雷電電磁脈 沖防護(hù)設(shè)計(jì)最重要的資料，它可以確定SPD 的數(shù)量、種類及安裝位置。確定樓頂被保護(hù) 設(shè)備的分布狀況，主要用于設(shè)計(jì)使用避雷針、 帶的數(shù)量及安裝高度。,準(zhǔn)確了解施工現(xiàn)場(chǎng)范圍內(nèi)，地下各種 管道、通信線纜、電力線路埋設(shè)情況。 對(duì)改造工程還應(yīng)了解建（構(gòu)）筑物前 期是否做過(guò)防雷設(shè)施，是否受到過(guò)雷擊，以 及雷擊事故發(fā)生的原因等。,4、撰寫(xiě)勘察報(bào)告 防雷工程勘察報(bào)告是防雷工程勘察的最 終成果，是建筑物防雷設(shè)計(jì)和施工的重要依 據(jù)。在保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)上，報(bào) 告要充分搜集利用相關(guān)的

8、工程地質(zhì)資料，做 到內(nèi)容齊全，論據(jù)充足，重點(diǎn)突出，正確評(píng) 價(jià)建筑場(chǎng)地條件、接地條件和特殊問(wèn)題，為 工程設(shè)計(jì)和施工提供合理適用的建議。,三、防雷工程設(shè)計(jì),防雷工程設(shè)計(jì)方案： 封面、目錄 方案主體部分 企業(yè)簡(jiǎn)介、雷電危害概述、雷電防護(hù)原 理、勘察報(bào)告、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和原則、設(shè)計(jì) 依據(jù)、防雷工程設(shè)計(jì)方案等。 工程設(shè)計(jì)圖 工程預(yù)算書(shū),1、企業(yè)簡(jiǎn)介 注冊(cè)資本； 資質(zhì)（設(shè)計(jì)資質(zhì)、施工資質(zhì)）； 內(nèi)部機(jī)構(gòu)設(shè)置； 員工人數(shù)、職稱結(jié)構(gòu)、學(xué)歷水平等； 近幾年承擔(dān)防雷工程設(shè)計(jì)、施工的情況； 其他。,2、雷電災(zāi)害概述 雷電現(xiàn)象 放電現(xiàn)象、大電流、高電壓、強(qiáng)電磁脈沖等。 雷電災(zāi)害（傷亡、損失等） 人畜傷亡（如2006年，全

9、國(guó)雷災(zāi)近兩萬(wàn) 起，傷亡事故759起，造成717人死亡，640人 受傷）。 財(cái)物損失（中國(guó)每年因雷電災(zāi)害造成財(cái)產(chǎn) 損失50至100億元，造成火災(zāi)、爆炸數(shù)百起）。 其他（如雷災(zāi)出現(xiàn)的一些新特點(diǎn)）。,3、雷電防護(hù)原理 雷電主要危害形式 直擊雷（熱效應(yīng)、電動(dòng)力效應(yīng)、沖擊波） 雷電感應(yīng)（靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)） 雷電電磁脈沖LEMP 雷電波侵入 雷電高電壓反擊,雷電防護(hù)系統(tǒng)（LPS）主要包括 接閃 分流 屏蔽 等電位連接 接地 合理布線 其他（如躲避）,LEMP防護(hù)措施系統(tǒng)（LPMS） 防雷區(qū)（LPZ）,LPMS主要包括 接地（引導(dǎo)和泄放雷電流入大地） 等電位連接（最小化電位差、消弱雷擊磁 場(chǎng)強(qiáng)度） 屏蔽（

10、衰減直接雷擊或鄰近雷擊在LPZ中產(chǎn) 生的磁場(chǎng)、減小電涌） 合理布線（減小環(huán)路感應(yīng)、降低內(nèi)部電涌） SPD分流/限壓（限制內(nèi)部/外部電涌、過(guò)電 壓限制）,4、勘察報(bào)告 勘察報(bào)告是防雷工程設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)， 勘察的結(jié)果、數(shù)據(jù)等應(yīng)該詳實(shí)地反應(yīng)在勘察 報(bào)告里面。重點(diǎn)突出保護(hù)對(duì)象自身特點(diǎn)與其 所處環(huán)境，有無(wú)雷電防護(hù)裝置及合理的防護(hù) 措施等等。,5、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和原則 指導(dǎo)思想： 嚴(yán)格按照國(guó)家防雷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及有關(guān)行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，同時(shí)參考和引入IEC （國(guó)際電工委員會(huì)）的有關(guān)防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 堅(jiān)持“綜合治理，整體防御，多重保 護(hù)，層層設(shè)防” 的雷電防護(hù)基本原則，進(jìn)行 綜合雷電防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)原則：

11、 嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué) 技術(shù)先進(jìn) 安全可靠 經(jīng)濟(jì)實(shí)用,6、設(shè)計(jì)依據(jù) .建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50057-94） .建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范 （GB 50343-2004） .電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB 50174-93） .民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 （JGJ/T 16-2008） .有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 （GB 50200-94）,.移動(dòng)通信基站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范 （YD 5068-98） .氣象臺(tái)（站）防雷技術(shù)規(guī)范 （QX 4-2000） .石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范 （GB 15599-1995） .鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10008-99） .交流電氣裝置的接地 （DL/T 621-1

12、997）,. IEC 1024建筑物防雷 . IEC 61312防雷電電磁脈沖（LEMP） . IEC 62305雷電防護(hù) .建筑物、構(gòu)筑物防雷設(shè)施安裝（D562） .防雷與接地裝置圖集（92DQ13）,7、設(shè)計(jì)方案 一、直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì) 二、供配電系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì) 三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì) 四、通信系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì) 五、有線電視系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì) 六、天線饋線系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì) 七、監(jiān)控系統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)計(jì) 八、等電位連接設(shè)計(jì) 九、接地網(wǎng)設(shè)計(jì) 十、,設(shè)計(jì)的依據(jù) 設(shè)計(jì)的具體措施 設(shè)計(jì)的參數(shù)、型號(hào) 設(shè)計(jì)的示意圖 設(shè)計(jì)要達(dá)到的功能,8、工程設(shè)計(jì)圖、施工圖 設(shè)計(jì)圖： 可泛指一切用圖形方式表達(dá)的設(shè)計(jì)文件。

13、 按照設(shè)計(jì)階段可分為建筑方案設(shè)計(jì)圖、規(guī)劃 設(shè)計(jì)圖、初步設(shè)計(jì)圖、施工圖等；按照表現(xiàn) 手法可分為工程圖、效果圖、草圖等；按照 專業(yè)可分為建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、電氣圖、給排 水圖等。,施工圖： 施工圖屬于設(shè)計(jì)圖的一種，用來(lái)指導(dǎo)具 體施工的詳細(xì)設(shè)計(jì)文件，包含施工的每一個(gè) 細(xì)節(jié)，如施工說(shuō)明、具體尺寸、注意事項(xiàng)等。 通常包括建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖、給排水 施工圖、電氣施工圖、暖通施工圖等等。 防雷與接地施工歸于電氣施工圖。 一套完整的設(shè)計(jì)圖紙包含施工圖。,設(shè)計(jì)圖/施工圖制作： 通常用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件進(jìn)行 設(shè)計(jì)工作。需要的硬件主要有：計(jì)算機(jī)主機(jī)、 圖形顯示終端、打印機(jī)或繪圖儀等。 防雷工程設(shè)計(jì)常用Au

14、toCAD進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。 AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司于1982年推 出的自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，用于二維繪 圖、三維繪圖等，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、 電子、電氣、航空航天等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域。,9、工程預(yù)算書(shū) 工程預(yù)算是對(duì)工程項(xiàng)目在未來(lái)一定時(shí)期 內(nèi)的收入和支出情況所做的計(jì)劃。 工程預(yù)算書(shū)的編制： 課程雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)算已講授。,四、工程招投標(biāo)文件 招標(biāo)書(shū)、投標(biāo)書(shū),1、招標(biāo)文件 招標(biāo)文件是招標(biāo)人向投標(biāo)人提供的為進(jìn) 行投標(biāo)工作所必須的文件。一般包括： 投標(biāo)須知，包括工程概況、招標(biāo)范圍、 資格審查條件、工程資金來(lái)源或者落實(shí)情況、 標(biāo)段劃分、工期要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、招標(biāo)有效 期、開(kāi)標(biāo)日期地點(diǎn)、評(píng)標(biāo)辦法等等。 招標(biāo)工程的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)文件。 采用工程量清單招標(biāo)的，應(yīng)當(dāng)提供工 程量清單。,投標(biāo)函的格式及附錄。 擬簽訂合同的主要條款。 要求投標(biāo)人提交的其他材料。 招標(biāo)文件一般是由招標(biāo)人在一定時(shí)間內(nèi) 進(jìn)行公開(kāi)發(fā)售。,2、投標(biāo)文件 投