廠區(qū)直擊雷防護(hù)方案設(shè)計(jì)
(一)、概況:
本廠區(qū)共有廠房十三座,其中126m×80m×15m(長(zhǎng)×寬×高)的廠房一座(暫定名為1號(hào)樓);80m×30m×15m的廠房三座(暫定名為2、3、4號(hào)樓);40m×30m×15m的廠房九座(暫定名為5--13號(hào)樓);均要求采取措施防止直擊雷的危害,且廠區(qū)的聯(lián)合接地電阻要求達(dá)到1歐姆以下。
(二)、設(shè)計(jì)方案
直擊雷的防護(hù)擬采取針、帶相結(jié)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(shè)避雷帶的方式進(jìn)行直擊雷的防護(hù)。
傳統(tǒng)避雷針由于保護(hù)范圍小,引雷不準(zhǔn)確,存在繞擊和側(cè)擊等問題而逐漸被非傳統(tǒng)避雷針?biāo)〈?。ESE避雷針(提前放電避雷針)是近十幾年來被廣泛應(yīng)用的一種非傳統(tǒng)避雷裝置,
與傳統(tǒng)避雷針比較,該裝置具有保護(hù)范圍大,接閃準(zhǔn)確,不易發(fā)生繞擊和側(cè)擊現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)(詳見附錄“satelit+”ESE避雷針簡(jiǎn)介)。本方案在廠房屋頂設(shè)計(jì)安裝ESE避雷針,在廠房屋頂四周敷設(shè)避雷帶,按規(guī)范要求做好引下線和接地,并且聯(lián)合接地電阻達(dá)到1歐姆以下。
1、雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
雷電防護(hù)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)之一是雷電防護(hù)分級(jí),其關(guān)鍵問題是防雷工程按照什么等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì),而雷電防護(hù)分級(jí)的依據(jù),就是對(duì)工程所處地區(qū)的雷電環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
本案中,首先要對(duì)廠區(qū)年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)進(jìn)行計(jì)算,以便確定廠房屬何種級(jí)別的防雷建筑物,然后進(jìn)行避雷針保護(hù)范圍的設(shè)計(jì)。
建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)按下式計(jì)算: N = kNgAe;Ng = 0.024Td 1.3
式中
N 建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/a);
k 雷擊次數(shù)校正系數(shù);一般情況下取1;
Ng 建筑物所處地區(qū)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(shù)的等效面積(km2);
Td 該地區(qū)的年平均雷電日數(shù); 蘇州市年平均雷電日數(shù)為36次/年
在下列情況下k取相應(yīng)數(shù)值:a、位于曠野孤立的建筑物取2;b、金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)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(fēng)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(zhǎng)、寬、高。本案中,可取所有廠房的面積的總和來計(jì)算建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積。
根據(jù)以上年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)參數(shù),整個(gè)廠區(qū)的預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù) N為2.17次/年。依據(jù)以上計(jì)算,按照GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.0.3條第九款的規(guī)定,其屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)大于0.3次/年的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物”。因此應(yīng)定為二類防雷建筑物,按二類防雷建筑物的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行直擊雷和感應(yīng)雷裝置的設(shè)計(jì)。
2、“satelit+”ESE避雷針保護(hù)半徑的計(jì)算
①公式法
ESE避雷針的保護(hù)半徑按下式計(jì)算:
式中:
Rp為所考慮的水平面上的保護(hù)半徑
h為針尖相對(duì)于被保護(hù)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(guī)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(dǎo)傳播速度,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:V=1米/微秒
上式表明:“satelit+”的保護(hù)半徑與高度(h)有關(guān),與它的啟動(dòng)搶先時(shí)間(型號(hào))有關(guān),以及與所選的保護(hù)級(jí)別有關(guān)。
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