汤亿瑶观测站设计方案

1江西省气象局防雷设计方案设计对象：江西南昌气象观测站设计时间：二零一一年十月一十一日设计人：10防2汤亿瑶2目录一、雷电危害概述...................................................................................................................31.1雷电现象...................................................................................................................................31.2雷电的放电特点和雷电危害..............................................................................................31.3雷电危害的形式..................................................................................................................41.4雷电的防护..........................................................................................................................4二雷电防护技术..........................................................................................................................52.1接闪.....................................................................................................................................52.2分流.....................................................................................................................................52.3屏蔽.....................................................................................................................................52.4等电位连接..........................................................................................................................52.5接地.....................................................................................................................................52.6合理布线.............................................................................................................................52.7防雷区.................................................................................................................................6三防雷设计原则..........................................................................................................................8四勘测..........................................................................................................................................9五对象等级划分........................................................................................................................10六设计依据................................................................................................................................11七接地系统................................................................................................................................12八防雷设计方案..........................................................................................................................133一、雷电危害概述1.1雷电现象雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象，雷电一般产行于对流发展旺盛的积雨中，因此常伴有强烈了阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云上的、下部之间形成一个电位差。当电位达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。1.2雷电的放电特点和雷电危害雷电放电具有高压、大电流、强电磁脉冲、瞬时和长距离放电的特点。雷电灾害给人类造成的损失和影响越来越大，是“联合国国际减速灾十年”公布的最严重自然灾害之一。雷电发生频率较高，据估计全世界约有10亿次雷发生。在近年来，随着现代高科技的民展及其广泛应用于各个领域，所造成的损失更加重大，闪电可破坏高压输电线、诱发森林火灾、影响现代通讯和计算机的广泛应用，造成飞行事故、干扰火箭和导弹的发射，破坏建筑物、造成人畜伤亡等。分析雷电的特点及危害形式，根据被保护物的形状及特点，采取不同的保护方法，可大大降低雷电的危害。可见下图一。41.3雷电危害的形式直击雷：指雷云直接通过人体、建筑物或设备等对地所产生的电击现象。闪电感应：分静电感应和电磁感应两种。静电感应指云中电荷突然消失，导致地面物体静电感应的电荷产生很高的电压，引起放电，但比直击雷的能量小，相应破坏的程度小于直接雷。电磁感应指越南雷在电通道周围空间产生磁场，使附近金属导体上激发感应或感应电流，致使一些用电设备电击而毁坏。雷电电磁脉冲：与雷电放电相联系的电磁辐射。所产生的电场和磁场能够耦合到电气和电子系统中，产生破坏的暂态过电压和过电流。雷电过电压侵入：指直击雷或感应雷使导体或金属管道产生过电压，沿着导线或金属管道从远处传来，造成设备击穿损坏。这种损坏有相当大的比重，是防雷的重点。1.4雷电的防护在经过科学的研究证明，在符合科学原则的前提下，同时兼顾经济性和可靠性而制定的雷电防护方案，的确能大大减少人、财、物遭受雷电损害的危险性，或将雷电灾害造成的损失减少到最低程度。5二雷电防护技术2.1接闪接闪就是利用避雷针（网、线带）和建筑物自身的金属来遭受直击雷，以免建筑物自身受到损坏。2.2分流分流是指全部雷电流的一半输入防雷的接地装置，电流的另一半全部进入建筑物的各种线路中和设备中。2.3屏蔽屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。2.4等电位连接等电位连接是将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器相接起来以减少雷电流在它们之间产生的电位差2.5接地接地为防止触电或保护设备的安全，把电力电讯等设备的金属的外部或外壳接上地线，利用大好作电流回路接地线。在电力系统中，将设备和用电装置的中性点，外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地2.6合理布线合理的布线是指为了改善电磁环境，减少电磁干扰面采取的措施。为了改善电磁环境，与建筑物相关联的所有大尺寸金属部件就连接在一起并且与避雷器相连。其相关的图如下下图二。6（图二）2.7防雷区LPZOA区：本区内的各物体都可能受到直接雷击并导走全部雷电流，以及本区内的雷击吳场强度没有衰减时应划分为此区。LPZOB区：本区内的物体不可能受到大于所选滚球半径对应时应的雷电流直接雷击，以及本区内的雷击电磁场强度仍没有衰减时，应划分为此区。LPZ1：本区内的各物体不可能受到直击雷击，且由于在界面处的分流，流经各导体电涌电流比LPZOB区内的更小，以及本区风的雷击电磁场强度可能衰减，衰减程度取决于屏蔽措施时，应划分为此区。LPZ2…n:需要进一步减少流入的电涌和雷击电磁强度时，增设的后续区应划分此区中。见下图中及可。78三防雷设计原则为使建（构）物防雷设计因地制宜地采取防雷措施，防止或减少雷击建（构）筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，以及雷击电磁脉冲的电气和电子系统损坏或错误运行，做到安全可靠、技术先进、经济合理，应认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律，以及被保护物体的特点等的基础上，详细研究并确定防雷装置的形式及其布置。9四现场对象勘测分析经过认真的勘测和相关资料的辅助证明，得到以下信息：（1）气象站的区域的年平均雷暴日为56.4次每年，东经115053、，北纬28036、，海拔为46.9m（2）观测站的长为35m，宽为25m，外边护栏的高度为1m，四周为草地，电线的进入式为埋地，外部的防雷装置有三根避雷针，其中有二个是借助风向标和风速标的金属杆为支撑的物体，上其上面加个避雷针及可，而另外一根避雷针在一座塔的顶部。（3）观测站的土壤电阻率为120M，，接地电阻为7.5，（4）站中的一些电线都是从地中进线的，并且采取了等电位连接。(5)气象站中有高为1米的金属栏杆，里面有两个风向标，有3个雨量器，有3个百叶箱，有1个日照器，有一个测微器。风向标高为15米，风向标到长边为4米到宽边为5米，两个相距15米.下图片为此观测站10五对象等级划分因为南昌市Td=56.4d/a所以该观测站处于高雷区根据Td可算出建筑物的防雷分类，用如下公式：AgNgKNN――――建筑物年预计雷击次数（次／ａ）K――――校正系数Ng―――建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次／Ｋ㎡/ａ）Ag―――与建筑物接受相同雷击次数的等效面积（Ｋ㎡）AekNgNakmTdNg//次4.561.02K=2L=25MW=35M610)]200()200()(2[HHHHWLLWAe（h小于100m）代入数据可得Ng=0.036(次/a)因为此类建筑物是民用的公共建筑物，0.0360.01.所以该气象站属于第二类防雷建筑物。1