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廠區直擊雷防護方案設計

發布時間：2022-07-27 14:48:00

（一）、概況：
本廠區共有廠房十三座，其中126m×80m×15m(長×寬×高)的廠房一座（暫定名為1號樓）；80m×30m×15m的廠房三座（暫定名為2、3、4號樓）；40m×30m×15m的廠房九座（暫定名為5--13號樓）；均要求采取措施防止直擊雷的危害，且廠區的聯合接地電阻要求達到1歐姆以下。

（二）、設計方案
直擊雷的防護擬采取針、帶相結合的形式，即在廠房屋頂安裝避雷針，在廠房屋頂四周易遭雷擊部位敷設避雷帶的方式進行直擊雷的防護。
傳統避雷針由于保護范圍小，引雷不準確，存在繞擊和側擊等問題而逐漸被非傳統避雷針所取代。ESE避雷針（提前放電避雷針）是近十幾年來被廣泛應用的一種非傳統避雷裝置，
與傳統避雷針比較，該裝置具有保護范圍大，接閃準確，不易發生繞擊和側擊現象等優點（詳見附錄“satelit+”ESE避雷針簡介）。本方案在廠房屋頂設計安裝ESE避雷針，在廠房屋頂四周敷設避雷帶，按規范要求做好引下線和接地，并且聯合接地電阻達到1歐姆以下。

1、雷電風險評估

雷電防護工程設計的依據之一是雷電防護分級，其關鍵問題是防雷工程按照什么等級進行設計，而雷電防護分級的依據，就是對工程所處地區的雷電環境進行風險評估。
本案中，首先要對廠區年預計雷擊次數進行計算，以便確定廠房屬何種級別的防雷建筑物，然后進行避雷針保護范圍的設計。
建筑物年預計雷擊次數按下式計算： N = kNgAe ；Ng = 0.024Td 1.3
式中　N 建筑物預計雷擊次數（次/a）；
k 雷擊次數校正系數；一般情況下取1；
Ng 建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度[次/（km2·a）]；
Ae 與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積（km2）；
Td 該地區的年平均雷電日數；蘇州市年平均雷電日數為36次/年

在下列情況下k取相應數值：a、位于曠野孤立的建筑物取2；b、金屬屋面的磚木結構建筑物取1.7；c、位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5；d、一般情況取1。
Ae=（LW+2（L+W）·+πH（200-H））·10-6
L、W、H——分別為建筑物的長、寬、高。本案中，可取所有廠房的面積的總和來計算建筑物截收相同雷擊次數的等效面積。
根據以上年預計雷擊次數參數，整個廠區的預計年雷擊次數 N為2.17次/年。依據以上計算，按照GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》第2.0.3條第九款的規定，其屬于標準規定的“預計年雷擊次數大于0.3次/年的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物”。因此應定為二類防雷建筑物，按二類防雷建筑物的防護標準進行直擊雷和感應雷裝置的設計。

2、“satelit+”ESE避雷針保護半徑的計算

①公式法

ESE避雷針的保護半徑按下式計算：

式中：
Rp為所考慮的水平面上的保護半徑
h為針尖相對于被保護物頂部的水平高度差
D為滾球半徑（閃擊距離）
第一類建筑物為20m(GB50057-94規定D=30m)
第二類建筑物為45m
第三類建筑物為60m
△L為“satelit+”的上行搶先距離
△L=V（米/微秒）·△T（微秒）
V為先導傳播速度，實驗數據表明：V=1米/微秒
上式表明：“satelit+”的保護半徑與高度(h)有關，與它的啟動搶先時間（型號）有關，以及與所選的保護級別有關。

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