國(guó)家大劇院防雷與接地系統(tǒng)

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1、第六章防雷與接地系統(tǒng)中國(guó)國(guó)家大劇院工程，建筑外觀是一個(gè)“橢圓形殼體”，坐落于景觀水池的中央。殼體尺寸為：東西向長(zhǎng)約212米；南北向長(zhǎng)約143米。殼體下為戲劇場(chǎng)、歌劇院和音樂廳三個(gè)鋼筋混凝土建筑。地面上高度46.285米，地下深度27.5米，建筑物總高73.785米國(guó)家大劇院屋面圖按照國(guó)標(biāo)GB50057-94的規(guī)定，本建筑屬于二類防雷建筑。根據(jù)建筑物年預(yù)計(jì)累計(jì)次數(shù)的計(jì)算公式（公式一），確定此建筑年預(yù)計(jì)累計(jì)次數(shù)約為0.496次/a.。N=k·Ng·Ae（公式一）現(xiàn)代防雷保護(hù)的三道防線：＊外部保護(hù)---將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；＊內(nèi)部保

2、護(hù)----阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號(hào)線引入的侵入波危害設(shè)備；＊過電壓保護(hù)----限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過電壓幅值。1.接閃器的組成國(guó)家大劇院橢圓形殼體是由內(nèi)部巨大的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架、中部不銹鋼防水板和外部鈦合金板及其玻璃幕墻組成?；趪?guó)家大劇院的幾何形狀和結(jié)構(gòu)的特殊性,因此采用獨(dú)立的鋼結(jié)構(gòu)肋架作為防雷網(wǎng)。利用鈦板屋面及玻璃幕墻構(gòu)架作為接閃器。由于金屬屋面下無可燃物,且鈦合金熔點(diǎn)(1668℃)大于鐵(1537℃)。經(jīng)過北京市防雷檢測(cè)中心的認(rèn)可，0.4mm的鈦合金板可以和其下方的不銹鋼防水板(1.2mm)共同構(gòu)成接閃器。玻璃幕墻部分，則是由鋁合金窗框構(gòu)成

3、接閃器。鈦金屬板和玻璃幕窗框作為接閃器應(yīng)與其下方的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架可靠聯(lián)結(jié)。由于鈦金屬板與下方不銹鋼防水板之間采用金屬螺栓加絕緣墊聯(lián)結(jié)，故無法保證兩者之間有可靠的電氣聯(lián)結(jié)。為保證每塊鈦板聯(lián)結(jié)點(diǎn)不少于兩點(diǎn)，我們采取了取消部分絕緣墊的方法。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，鈦金屬板實(shí)際接地電阻為0.15Ω，完全滿足防雷規(guī)范GB50057-94的要求。屋面防雷節(jié)點(diǎn)2.防雷引下線防雷引下線地上采用鋼網(wǎng)架，地下采用95mm2銅絞合裸銅導(dǎo)線。二者結(jié)合部采用95mm2銅絞合裸銅導(dǎo)線放熱式焊接。這一技術(shù)解決了銅線和鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)所產(chǎn)生的電化學(xué)反映問題。每四品(或三品)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)一個(gè)引下點(diǎn)，其

4、間距約為12-15m。沿整個(gè)橢圓肋架外圈引下至基礎(chǔ)。在-14.60米處引出絞合裸銅線熱焊接于圓周接地體。防雷引下線及基礎(chǔ)接地防雷引下線做法3.接地極接地極利用基礎(chǔ)底板主筋、建筑物外圍敷設(shè)一圈95mm2銅絞合鍍錫裸銅線環(huán)形接地體和室外護(hù)坡樁工字鋼。基礎(chǔ)底板內(nèi)上下層被利用主筋按一定間距采用Φ20以上鋼筋可靠焊接為一體。本工程接地極采用聯(lián)合接地體,接地電阻小于等于1歐姆。在環(huán)繞大劇院四周的接地體附近綠地上,分別設(shè)置了8個(gè)接地井,以便于接地電阻的檢測(cè),及將來加打接地極。護(hù)坡樁(工字鋼)上預(yù)焊接鋼板接地井做法示意圖4.內(nèi)部防護(hù)：構(gòu)筑和作用于建筑物內(nèi)部

5、的防雷工程稱內(nèi)部防雷工程。內(nèi)部防雷工程主要有屏蔽、防雷器和等電位連接三部分組成。4.1屏蔽：屏蔽是對(duì)防御雷電電磁脈沖是最有效的措施。中國(guó)國(guó)家大劇院鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架和鈦合金屋面、不銹鋼防水板以及玻璃幕鋁合金窗框經(jīng)過良好的電氣聯(lián)結(jié)后，構(gòu)成了第一道巨大的屏蔽網(wǎng)。此籠式避雷網(wǎng)大大衰減了由直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZ0B）進(jìn)入第一屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ1）的雷電電磁脈沖干擾。同樣，在殼體下方的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋網(wǎng)可以作為第一屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ1）與第二屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ2）之間的第二道屏蔽網(wǎng)，這是進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電流或電磁場(chǎng)而增設(shè)的后續(xù)防護(hù)區(qū)。為保護(hù)敏感設(shè)備的后續(xù)防護(hù)

6、區(qū)，如智能化系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房、消防控制室、樓層弱電間等，需設(shè)立第三屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ3）。在此防護(hù)區(qū)設(shè)置有弱電專用的等電位端子箱，所有進(jìn)出此區(qū)域的管道和電纜外皮均作等電位連接，進(jìn)一步減小雷擊電磁脈沖。防雷區(qū)(LPZ)4.2防雷器：防雷器是為了防止雷電流通過線路侵入的一種有效的保護(hù)措施。國(guó)家大劇院高壓部分電力局有專用高壓避雷裝置，10kV電力傳輸線把對(duì)地的電壓限制到小于12kV，而線對(duì)線則無法控制。所以，對(duì)380v低壓線路應(yīng)進(jìn)行過電壓保護(hù)，按國(guó)家規(guī)范應(yīng)分三部分：＊配電系統(tǒng)在低壓進(jìn)線開關(guān)處加裝第一級(jí)電涌保護(hù)器（SPD）。保護(hù)電壓等級(jí)Up=2kV最大

7、放電電流Imax=65kA＊消防、樓宇、安防、通信、有線電視、錄音錄像、音響、燈光控制、舞臺(tái)監(jiān)督控制等弱電機(jī)房的總配電盤及供室外末端裝置的配電盤加裝第二級(jí)電涌保護(hù)器（SPD）。保護(hù)電壓等級(jí)Up=1.8kV最大放電電流Imax=40kA＊弱電機(jī)房的總配電盤及供室外末端裝置的配電盤的分支盤加裝第三級(jí)電涌保護(hù)器（SPD）。保護(hù)電壓等級(jí)Up=1.2kV最大放電電流Imax=15kA4.3等電位接地：中國(guó)國(guó)家大劇院等電位連接分為兩部分：強(qiáng)電等電位系統(tǒng)和弱電等電位系統(tǒng)。＊強(qiáng)電等電位系統(tǒng)是在四個(gè)變電室內(nèi)分別設(shè)置四個(gè)總等電位接地母排(即MEB端子箱)。ME

8、B與與環(huán)形接地極之間,以95mm2+240mm2銅線焊接,銅線沿途與鋼筋可靠焊接。在各劇場(chǎng)強(qiáng)電配電間內(nèi)則設(shè)有局部等電位端子箱(LEB)，這些局部等電位