杭州广电中心大楼雷电综合防护设计

杭州广电中心大楼雷电综合防护设计
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标准类别:电力标准
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杭州广电中心大楼雷电综合防护设计

杭州广电中心大楼作为一座现代化的综合性建筑,其雷电综合防护设计是确保建筑安全运行的重要组成部分。该设计充分考虑了建筑物的高度、功能复杂性以及所在地区的雷暴活动频率,采用了一系列先进的技术和措施,以实现全面的雷电防护。

首先,在直击雷防护方面,杭州广电中心采用了多支接闪杆与避雷带相结合的方式,形成一个完整的接闪网络。这些接闪装置被科学布置在建筑顶部及周边区域,能够有效拦截雷电,并通过引下线将雷电流迅速导入地下接地系统。此外,为减少电磁干扰对内部设备的影响,所有引下线均按照规范要求均匀分布,并与建筑主体结构紧密连接。

其次,在感应雷防护方面,设计团队针对广播电视台等敏感电子设备集中的特点,安装了多层次的电涌保护器(SPD)。这些保护器分别设置于电源进线端、分配电柜以及关键设备前端,可以分级削弱由雷击引起的过电压脉冲,从而保障电力供应稳定和数据传输安全。

再次,为了提高整体防护效果框架剪力墙结构高层住宅施工组织设计181p,杭州广电中心还特别加强了屏蔽措施。例如,利用金属屋面和外墙材料构建法拉第笼效应;对于重要机房,则采取双层屏蔽结构,同时优化电缆布线路径,避免长距离平行敷设可能引发的耦合问题。

最后,整个雷电防护系统的设计严格遵循国家相关标准,并结合实际需求进行了个性化调整。定期维护检查机制也被纳入规划中,确保系统始终处于良好状态。通过上述措施,杭州广电中心不仅实现了高水平的防雷安全性,也为类似高层建筑提供了可供借鉴的经验。

(杭州市建筑设计研究院有限公司,浙江杭州310001)

刘 莹(1968—), 女,高级工程师,从 事建筑电气设计工 作。

Lightning Protection Design for Hangzhou

【Hangzhou Architecture Design & Research Institute Co.,Ltd,Hangzhou 310001, China)

杭州广播电视中心(简称杭州广电中心)是 座全新的功能齐全、技术先进、现代化的广播电 视中心工程。其机房要求具有良好的电磁环境 能保护各类设备的安全运行,防止设备受雷击而 损坏,进而避免影响广播电视节目制作和播出质 量。因此,雷电综合防护系统的设计显得尤为重 要。

杭州广电中心大楼主楼长67m、宽27m、高 99m,裙房长110m、宽86m、高20m。建筑物等 效面积A。=0.08km²。雷击的年平均密度为

N=0.024Tg²=2.9次/km²

V=kNA。=0.348次

式中k一一校正系数,取1.5 经计算,大楼应按第二类防雷建筑物设防,设 计采用法拉第笼式防雷体系。 按闪器采用环状避雷带和避雷短针相结合的 方式,在屋面组成小于10mx10m的避雷网格, 以防止直击雷。屋顶上所有凸起的金属构筑物, 管道等均与避雷带连接。屋顶上的航空障碍灯、 信号灯等均置于避雷针或避雷网的保护之下。卫 星接收天线等大型设备设独立的避雷针保护,要 求有两个接地引下点与两个不同方向的避雷带相 连接。利用建筑物外侧柱内主钢筋作为防雷装置 的引下线,引下线与基础底板、桩基内的钢筋上下 贯通接地。侧面利用建筑物每层楼板、墙、梁、柱 内的水平或竖向钢筋及钢结构,外墙上的所有较 大金属构件均应连成一体,并与建筑物外侧柱内 作为避雷引下线的钢筋连接,这样就构成一个法 拉第笼式的防雷框架。

防雷设计规范》附录五第2条规定:当采用网格 型接闪器,引下线用多根环形导体互相连接,接地 体采用环形接地体,或者利用建筑物钢筋或钢构 架作为防雷装置时,分流系数k。应按图1确定。

注:h~h为环接引下线各环之间的距离,cca为 某引下线顶雷击点至两侧最近引下线之间的距离, 为引下线根数。

注:h~h为环接引下线各环之间的距离,ccd为 某引下线顶雷击点至两侧最近引下线之间的距离,n 为引下线根数。

根据建筑物钢筋作为防雷装置时雷电流分布 系数的计算公式和分布模型可知,大楼钢筋的雷 电流分布差别很大。外墙角部位的雷电流分布最 高,且电流与引下线根数成反比。故在设计时把 外墙角几个柱子的主筋均作为避雷引下线,并将 这些引下线的根数增多、截面适当增大,利用柱子 外侧的4根大于Φ16mm的钢筋焊通作为引下 线。位于大楼外侧的引下线由室外地坪下0.8㎡ 处引出一根1.5mΦ12mm镀锌圆钢,以加快雷 电流的散流速度。为防止雷电流流经引下线时产 生高电位引起反击,参考IEC标准中的规定:电子 设备在LPZ1区需与引下线保持一个柱网的距 离。设置其余避雷引下线(除外墙角)时,在满足 规范要求的平均间距下,尽量与广电机房的相关 设备和接地端子等保持上述安全距离。 广电中心主楼的屋顶设有62m高的塔栀,塔 栀上有4组天线,约20根分馈线电缆引人机房, 靠近顶端处还装有航空标志灯。设计考虑设置独 立的避雷针,将接闪器放在塔栀的顶端。它可以 保护塔栀、天线、航空标志灯,主楼屋面也基本在 其保护范围内。这是大楼最易受雷击处,且雷电 流经塔橡段长距离引下时手处分流故叶工线承

低压电器(2007No18) 现代建筑电气篇

广电中心的工艺设备大量采用了微电子技术 和计算机技术,抗雷击电磁脉冲的能力很差,在闪 电强磁场环境下易损性较高,应着重考虑雷击电 磁脉冲防护的设计

以后续雷击的磁场为例,根据《建筑物防雷 设计规范》(2000年版)表6.3.2.有

SF = 20 lg 8.5

式中w—格栅形屏蔽的网格宽度

Hgw H= 8.5

闭合,把MOV接人电路,起保护作用。齐纳二极 管在雷电浪涌到达时,首先动作,弥补了浪涌开关 动作带来的响应滞后。设备没有浪涌冲击时, MOV因识别器的高阻与电路隔离,只有极微小的 剩余电流通过,衰老极慢,可延长使用寿命。当电 网出现浪涌冲击时,识别器迅速呈低阻导通状态, 并保持很低的残压,确保设备得到可靠的保护。 浪涌识别技术更新解决了浪涌保护器本身的可靠 性与防雷可靠性的矛盾。

由式(3)可知,衰减后的磁场强度与网格大 小成正比。屏蔽网格越小,衰减后的磁场强度也 越小,衰减量越大。一些精密的设备机房,通过设 备要求的磁场强度,可计算出人工局部屏蔽网的 网格宽度.即

上述计算在距屏蔽层有一定安全距离的有效 空间D中才有效。

根据广电中心的柱网、层高、窗框、外墙等自 然构建物的尺寸,综合估算最外层自然屏蔽网格 宽3m,故

SF=20 lg 8.5 =9 W 10 =How/8.5 =0.35H

这样,在离最外层屏蔽网格2.7m的有效空 间内,LPZ1区的电磁场强度为LPZ0区电磁场强 度的0.35倍。 上述公式也适用于LPZ2区及以内的后续防 护区。每个屏蔽层都将进一步减小雷击电磁场的 强度。广电中心的设备机房尽可能放在建筑物中 心部位雷电防护区的高级别区域内。

电源线从LPZO区引I人大楼内部时,易将雷 电流沿着导线引人设备,破坏设备中的电子元件。 这些导线防雷击的措施是,首先将穿过各防雷区 的电缆外屏蔽层、金属套管和配电箱等在不同的 防雷区界面处作等电位联结,分流部分的雷电流。 其次采用三级SPD保护,在低压柜进线处设一级 SPD保护,在楼层配电箱设二级SPD保护,在重 要设备的终端配电箱处设三级SPD保护。 传统浪涌保护器的寿命较短,是因为浪涌保 护器长期接在电路上,不断有剩余电流通过,加速 了自然老化时间,降低了模块的使用寿命。因此, 在广电大楼的设计中,选用了一种具有浪涌识别 技术和顺序保护技术的SPD产品。它由多组 MOV、浪涌开关和一组齐纳二极管组成。浪涌开

艮涌识别器控制,使其只在高频 浪浦到达时 hisistrialversion If you want get full version, please register it, thank you.

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目的。同时,在预冷、预热时关闭室外新风阀,不 仅可以减少设备容量,而且可以减少获取新风而 带来冷却或加热的能源消耗。

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本文考虑到广电中心的特殊性,着重从工艺 设备的安全性、工作的可靠性、信号的优质性等方 面出发,阐述了雷电综合防护系统设计中的一些 理念和措施,可为提高广播和电视节目制作、播出 的质量奠定良好的基础。

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