防雷设计方案的要求及规范

在对防雷工程建设方案(包括图纸)进行审核时，有必要先对防雷工程设计方案的编制方法和要求有一个基本的了解。防雷环境要求较高的任何一项建筑工程在做《工程建设可行性研究报告》时，都要考虑防雷系统的建设.应将“防雷工程设计方案”作为工程建设设计方案的一部分。应在新建建筑物的设计阶段就认真研究防雷装置如何利用建筑物的金属结构而得到最大的效益.这样，将使防雷装置的设计和施工与建筑物的设计和施工结合成一体，能以最少的人工和花费建造最高效的防雷装置。

    防雷工程涉及建筑土建、设备布置、通信方式、供配电系统以及综合布线等工程，还涉及地理、地质、气候特点以及雷电活动规律.完善的防雷工程包括外部防雷和内部防雷.其设什方案应具备系统性和可操作性。并应对防雷设计方案进行严格审核。

2.1.1防雷设计方案主要内容

    (1)概述

    ①防雷设计方案概述中应详细地描述拟建建筑物所在地的周边环境、地理地貌、地质情况。

    这些资料的获取一般需要到现场进行实地勘察，要求高的可能需要请专门的地质勘察研究部门来进行此项工作。

    周边环境一方面是指拟建建筑物与周围其他建筑物的关系。比如是否是孤立突出的建筑物，这与计算该建筑物的年顶计雷击次数，确定建筑物防雷等级有关。是否与其他建筑物距离较近，其地上距离和地下距离会涉及保护范围的计算、地上和地下安全距离的计算以及由此引起的是否需要考虑防止地电位反击，是否需要将这些建筑物的接地装置联结在一起形成一个联合接地装置等问题.周边环境另一方面是指是否有容易引起防雷装置腐蚀的有害气体、潮湿的周边环境等，据此可以决定要不要加大防雷装置的规格尺寸.

    地理地貌、地质情况主要是指拟建建筑物所在地的地形、土壤水分、土壤电阻率、地下水位、地下有否金属矿藏等。地形是平地还是山地或是湖河边、土壤电阻率有否突变的地方、地下有否金属矿藏等因素与雷击的选择性有关，也即与年预计雷击次数，确定建筑物防雷等级有关。此外，土壤水分、土壤电阻率、地下水位等因素在考虑如何充分利用建筑物基础作为自然接地体，需否加设人工辅助接地体时很有用.例如.当土壤含水率大约为4%以上时，就可以利用建筑物基础中的钢筋作为自然接地体，否则，需要采取包括填埋化学降阻剂等方法来改善接地条件。对有深桩基础的商层建筑，若土壤电阻率及土壤含水率不理想，但深桩能够达到地下水位时，也应很好地利用桩基础作为接地体。这种情况在干早的北方经常会遇到。

    浅层土壤水分、不同深度的土壤电阻率的粗略分布情况可以直接通过测量获得.更精确的数据包括地下水位等需要钻孔取样分析才能获得。防雷工程设计人员应获得这些基本资料。

    ②防雷设计方案概述中应详细地描述拟建建筑物所在地气候和灾害性天气特点以及雷电活动规律。根据由当地气象部门提供的诸如年平均雷暴日、初雷日、终雷日、发生雷暴的强度和时间分布规律、雷暴移动路径以及风速等的统计资料，可以帮助确定建筑物防雷类别、外部防雷装置的安装位置和抗风等级、内部防雷装置尤其是SPD的型式和主要技术指标。

    值得注意的是.由于城市的建设规模越来越大，其对局地气候和灾害性天气特点以及雷电活动规律有影响，上述的统计资料逐年在变，防雷工程设计人员应注意分析近十年来这些统计资料的变化趋势，以使设计的防雷技术措施能在较长的时间内均有效。

    ③防雷设计方案概述中应详细地描述拟建建筑物的使用性质、重要性并阐述对拟建建筑工程进行雷电防护建设的必要性。

    重要性有政治意义和经济意义之分，所以有国家级、省部级和普通建筑物之分;使用性质主要看建筑物是否具有爆炸和火灾危险环境.这些也是选择防雷装置的形式及其布置的重要因素。综合以上所有基本情况，若可能的话，再结合同类建筑物的继往雷击史就可以清晰地阐明对拟建建筑工程进行雷电防护建设的必要性。可以着重强调雷击可能引起的后果，不仅是直接的经济上的摄失，更直要的是对社会生产生活的影响。

    ④防雷设计方案概述中应详细地描述建筑物的建筑结构、高度、建筑面积、布局，设备布置、通信通讯方式、供配电系统(供配电制式、高低压电力线路的架设方案、自备油机发电机组、UPS等)以及综合布线等情况。

 建筑物的建筑结构决定主要的外部防雷装置能否将其利用.例如，采用浇注桩和承台结构的基础可作为自然接地体;框架结构建筑物结构柱中的钢筋可作为引下线，剪力墙结构的房间是具有较好雷电电磁脉冲防护能力的空间等.建筑物的高度、建筑面积、布局等也与雷击的选择性有关，在计算雷击有效截收面积时也有用，因而也决定防雷装置的形式及其布置。

    设备布置关系到重要设备能否放置在防雷的有效安全空间内。一般可提出作为设备布置的防雷参考意见，若无法采纳，则应有针对性地加强防雷技术措施。

    通信方式主要是有线无线、工作频率、带宽、接口型号、工作电压、传输电平等参数，需要防雷设计人员搞清楚，这关系到防雷装置尤其是SPD的设计和选择.例如，一些雷达或卫星等的微波通讯设备的波长为几厘米，如采用普通的金属避雷针作为防直击雷的保护装置，其针杆的直径与工作电磁波波长同一数量级.有可能影响设备的正常工作.这时，应该考虑采用高强度玻璃钢杆身的避雷针(其引下线用够一定截面积的铜缆)来代替传统的金属避雷针。

    供配电系统主要是指对高、低压电力线路的架设方案、供配电制式、自备油机发电机组、UPS等的描述。供配电系统的防雷是内部防雷装置中最主要的部分之一高、低压电力线路的架设方果直接决定了如何选择电源系统的第一级防电涌保护器，包括不同试验波形下的通流量。例如，是架空进线还是埋地电缆引人，会有较大区别.一般情况下，防雷技术人员应要求尽可能采用埋地电缆引入方式。

 供配电制式也是必须描述清楚的重要内容，因为针对不同的供电制式，一般要选择不同型式的防雷设备，其接线方式也不一样.例如，对TT供电制式.其接线方式为相线与中性线间加装普通模块，中性线与保护地之间一般要加装通流量较大的N-PE模块。

    对自备油机发电机组、UPS等设备的描述有助于确定多级电源SPD防雷系统中各级SPD的安装位置.重要部门重要系统的设备配置常常采用多套备份的冗余结构，为的是确保系统运行不会中断。其防雷系统的设计应适应这种要求。

    综合布线是雷电防护更是电磁兼容技术的基本内容，它是防止各种电磁干扰的重要技术手段.防雷工程设计人员应了解建筑物内综合布线情况，相互配合，设计出最佳的防雷方案。

  

(2)设计依据

    防雷设计方案应清晰地写明设计依据。由于防雷技术发展的历史并不长，防雷技术并不完善，需要应对的电磁环境越来越复杂，所以，防雷技术不断在改进，防雷技术标准不断在修订，因而应掌握和使用被引用标准的最新版本，以保证引用标准和使用本标准的先进性。一般应以现行国家标准和行业标准为依据，鼓励采用IEC标准。

    设计方案中所采取的技术措施及施工工艺，一般应以相关技术标准或规范为依据。也就是说.除了要写明依据的雷电防护标准外.还应写明引用的其他标准.例如，一般电源系统SPD的安装需要与电气装置相互配合，所以必须符合GB50054-1995《低压配电设计规范》、GB682-86《剩余电流动作保护器》，以及断路器、熔断器、建筑施工等方面标准或规范的要求。

    在做防雷设计方案时，要充分考虑拟安装设备对雷电防护方面的技术要求，但不应与相应的技术标准相矛盾，有时可能需要与设备厂家协商.

    对于雷电防护产品生产厂家宣称的产品功能，防雷工程设计人员只能将其作为参考资料，在做具体的防雷设计时，仍应按有关标准确定技术指标。例如。一些避雷针生产厂家宣称其产品运用某种先进的原理，保护范围如何如何大，但防雷工程设计人员仍应将其按普通避雷针对待，按《建筑物防雷设计规范》规定的防雷类别来确定滚球半径，计算保护范围.

    (3)防雷设计总体说明

    设计方案总体说明中要明确该雷电防护方案保护的空间范围、建(构)筑物及主要设备等，应列出被保护的主要设备清单。在防雷设计总体说明中应对概述中介绍的详细资讯进行综合分析，进而对建筑物进行防雷分类的划定.必要时需在进行雷击风险评估后才能确定建筑物的防雷类别。应写出外部、内部防雷设计总的原则和总的要求以及一些通用的做法，在建筑工程图纸中的总体设计说明、电气施工图和结构施工图中适当的地方应有反映这些要求的文字说明

    (4)分项防雷设计方案

  具体的防雷分项设计，可按外部和内部防雷的一定顺序针对不同的保护对象进行设计描述。如:建筑物、建筑物顶天线及到机房的电缆、传输系统、供配电系统、等电位连接系统和接地系统及其他装置的防雷。具体内容可以如下:

    ①外部防雷措施:外部防雷方案的选择.包括天线(如果有的话)和建筑物的防护措施，具体保护范围的计算等.通常，建筑设计院已经考虑了建筑物本身的雷电防护措施，但对于诸如天线等高出避雷网带的金属设备或构件，并未考虑雷电防护措施。这就要求防雷工程设计人员根据实际情况选择或加设外部防雷方案、计算具体的保护范围、设计天线底座以及为此增设的避雷针支座.此项工作一般都需要与建筑设什院协商，以确定安装位置和载荷等。保护范围应有多个视图直观的表示。

    ②内部防雷措施:包括防止静电干扰和电磁脉冲干扰的屏蔽措施;天馈系统、传输及通信系统的防电涌保护措施，等电位连接系统.接地方法与接地装置，低压配电系统的电涌保护;专用设施的雷电保护等.防雷工程设计人员应根据设备自身的抗扰度以及雷电保护区的划分要求，提出各种电磁屏蔽技术方案。在电磁屏蔽措施较为完善的场合，雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引人.因而天馈、传输、通信系统及电源系统需加强防雷电电涌措施.主要对策为安装各种SPD. SPD的选择和安装应注意多方面，尤其是SPD的安装应有详细说明并画出电涌保护(SPD)电路原理图和SPD安装位置示意图等.等电位连接也是最基本最重要的防雷技术措施之一，在接地系统的地电阻不易做得较小时尤为重要。国家建筑标准设计图集《等电位联结安装》对建筑物的等电位联结具体做法作了详细介绍.许多应该预留的等电位连接端子一定要在图纸上标出其位置和做法.等电位连接网络既用于电气安全的等电位连接，也用于信息系统从直流至高频的功能等电位连接，但网络型式不太‘一样。通常,Ss或Ms等电位连接网络可用于相对较小、限定于局部的系统，当数字电路的频率达MHz级时应采用Mm型等电位连接网络.应根据机房主要设备的频率等特性选择合适的等电位连接网络类型。

 (5)相关的图纸、资料

    防雷设计方案应提供的有关图纸、资料包括:所属区域的年均雷暴日分布图;近十年来各种雷暴统计资料的变化趋势分析;雷暴移动路径图;建筑物平面布局图、立面图，如有可能附效果图，直击雷防护的避雷针、避雷带等接闪器的保护范围示意图;主要设备分布位置图;供配电系统图，电涌保护(SPD)电路原理图;SPD安装位置示惫图;等电位连接、均压环、电力干线及接地平面图;各层弱电平面图;配电图。相应的工程施工图(主要是电施图);所选主要防雷器件的技术参数、性能指标(附表说明)等。这些图纸大部分应由建筑设计单位根据防雷设计方案的防雷要求绘制，其余的由防雷工程设计人员提供。所以，在进行防雷工程设计时，必须与建筑设计单位多次会审图纸。

  (6)防雷工程预算

    防雷工程设计方案中工程预算应包括材料费(包括主材料费和辅助材料费)、施工费、工程管理费，以及设计费、检测费、税金等。费率比例应符合有关规定。