桐梓縣醫(yī)院綜合防雷工程設(shè)計(jì)

顏可貴，王鑫馨，涂仁忠

(1.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000;2.貴州省桐梓縣氣象局，貴州 桐梓 563200;3.貴州省余慶縣氣象局，貴州 余慶 564400)

1 引言

貴州省遵義市桐梓縣醫(yī)院的防雷設(shè)施，是一個(gè)待建工程，本文通過(guò)對(duì)該醫(yī)院防雷工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，使醫(yī)院的建筑物、內(nèi)部設(shè)施、醫(yī)療器械得到有效的保護(hù)，以及保證人生安全，把雷電災(zāi)害帶來(lái)的損失降低到最低程度。

2 桐梓縣醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)

2.1 被保護(hù)建筑物外形特征及功能運(yùn)用分配情況

醫(yī)院的門診部、住院樓合為一體，共6層，屬于鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)57.2 m，寬37.2 m，高22.6 m，建筑面積2 127.84m2。1層為門診大廳、消防控制室、急診部、放射室和配電室;2層為放射室、化驗(yàn)部、理療室;3層為診室;4～5層為病房、護(hù)士站;6層為手術(shù)部、辦公區(qū);屋頂為電梯機(jī)房、水箱間。

住院樓內(nèi)設(shè)強(qiáng)電系統(tǒng)，包括消防動(dòng)力、照明、空調(diào)配電、醫(yī)療配電等;弱點(diǎn)系統(tǒng)包括電話、網(wǎng)絡(luò)、保安監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及廣播系統(tǒng)等。

2.2 被保護(hù)建筑物供、配電系統(tǒng)

本工程樓內(nèi)由380/220 V低壓電源供電，由樓外變電所引出兩路ZRYJV22－1KV電力電纜，直埋引入一層低壓配電室配電柜。低壓配電系統(tǒng)接地型式為TN－S系統(tǒng)，各照明、動(dòng)力電纜由低壓配電室敷設(shè)于電纜線槽內(nèi)引至電氣豎井或穿鋼管至各層。重要負(fù)荷與非重要負(fù)荷分開敷設(shè)。各放射性設(shè)備由樓外專用變壓器低壓側(cè)放射式供電。

2.3 被保護(hù)建筑物照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)包含一般照明和應(yīng)急照明、設(shè)備房、地下室的照明等。在變配電室、發(fā)電機(jī)房、風(fēng)機(jī)房、消防水泵房等處設(shè)置火災(zāi)事故應(yīng)急照明，電梯井道照明應(yīng)采用安全電壓照明燈具。

2.4 氣象資料分析及土壤電阻率測(cè)量

根據(jù)桐梓縣近30年的氣象資料統(tǒng)計(jì)，桐梓縣屬于多雷區(qū)，多年平均雷暴日數(shù)為43.3 d，春季占全年雷暴日數(shù)的35.1%，夏季站52.9%，秋季占10.2%，冬季占1.6%。

現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)中，采用溫納(Wenner)四電極法，測(cè)得當(dāng)?shù)赝寥离娮杪势骄禐?00Ω·m。

3 桐梓縣醫(yī)院防雷工程設(shè)計(jì)方案

3.1 住院樓直擊雷防護(hù)設(shè)施

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察和圖紙分析:該住院樓為二類防雷建筑物，因此根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－94中相關(guān)條款規(guī)定和該住院樓的實(shí)際情況，在住院樓天面女兒墻上敷設(shè)避雷帶。在天面中部突出的位置安裝避雷針，與避雷帶結(jié)合進(jìn)行針帶保護(hù)。

避雷帶采用φ12鍍鋅圓鋼沿女兒墻、屋角、屋沿、屋脊、屋頂四周敷設(shè)。避雷帶支持卡為25 mm×4 mm扁鋼，高度為100 mm，間距為1 m，轉(zhuǎn)彎處0.5 m，避雷帶的固定采用焊接。

避雷網(wǎng)格，采用φ12鍍鋅圓鋼沿屋面暗敷，在屋面組成不大于10 m×10 m的網(wǎng)格。

突出屋頂?shù)慕饘傥?，均與避雷帶焊接;非金屬物體，在其上部增加避雷帶或避雷針，與其它避雷帶焊接成一體。

防雷引下線處應(yīng)與柱內(nèi)主筋(兩根φ≤16通長(zhǎng)焊接鋼筋)焊接，引下至基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)，以基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)加輔助接地做接地體，要求從一層向上柱內(nèi)主筋每層應(yīng)可靠焊接，柱內(nèi)主筋與每層框架梁可靠焊接，并與基礎(chǔ)內(nèi)主筋可靠焊接，基礎(chǔ)內(nèi)主筋搭接處可靠焊接，使整體形成可靠的電氣通路。

避雷帶和引下線圓鋼連接處焊接長(zhǎng)度100 mm，雙面飽滿焊接，焊接處刷防腐漆。

本工程接地裝置為多系統(tǒng)共用，要求接地電阻＜0.5Ω。在建筑物室外距地面1m處設(shè)連接板，供測(cè)量接地電阻和接人工接地體使用。接地電阻值的測(cè)試應(yīng)在冬季、雨季、竣工前多次測(cè)量，如不滿足要求，應(yīng)加裝人工接地裝置。

在室內(nèi)距地0.5 m處設(shè)連接板，供等電位聯(lián)結(jié)使用，柱內(nèi)鋼筋引下線設(shè)連接端子板。

根據(jù)規(guī)范要求，該住院樓高度沒超過(guò)45 m，因此可不做防側(cè)擊雷措施。

3.2 住院樓強(qiáng)電防護(hù)措施

3.2.1 電源一級(jí)防護(hù) 在總配房里電源低壓端安裝一級(jí)電源防雷器3臺(tái)。

3.2.2 電源二級(jí)防護(hù) 主要針對(duì)醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備保護(hù)。在大樓各樓層配電箱分別安裝二級(jí)電源防雷器，數(shù)量6臺(tái)。

二級(jí)電源防雷器相線的連接導(dǎo)線采用不＜10 mm2多股銅線，接地連接線采用不＜16 mm2雙色多股絕緣銅地線。

3.2.3 電源三級(jí)防護(hù) 電源三級(jí)防護(hù)主要針對(duì)醫(yī)院重要設(shè)備保護(hù)，包括醫(yī)院的微機(jī)機(jī)房、CT掃描儀和收費(fèi)系統(tǒng)。

分別在住院部微機(jī)主機(jī)房配電箱前端、門診部收費(fèi)系統(tǒng)所在配電箱前端、CT掃描儀所在配電箱前端、放射科所在配電箱前端安裝1臺(tái)箱式單相電源防雷器。

三級(jí)電源防雷器相線的連接導(dǎo)線采用不＜6 mm2多股銅線，接地連接線采用不＜10 mm2雙色多股絕緣銅地線。

3.3 住院樓弱電防護(hù)措施

3.3.1 消防系統(tǒng) 本系統(tǒng)由火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng)、消防直通對(duì)講系統(tǒng)、電梯監(jiān)視控制系統(tǒng)、應(yīng)急照明控制系統(tǒng)組成。

消防電子設(shè)備采用交流供電時(shí)，在交流電源系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置SPD保護(hù)，由消防控制室引出的信號(hào)線聯(lián)動(dòng)控制線等，應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性，裝設(shè)適配的SPD。

消防控制室與本地區(qū)或城市119報(bào)警指揮中心之間聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)出線路端口應(yīng)裝設(shè)信號(hào)浪涌保護(hù)器。消防控制室內(nèi)，應(yīng)設(shè)置S型等電位接地網(wǎng)格，室內(nèi)所有設(shè)備主機(jī)、設(shè)備保護(hù)接地、電源系統(tǒng)保護(hù)接地、SPD接地端均應(yīng)做等電位連接。

在集中火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制柜處分別加裝電源、控制信號(hào)防雷器。

3.3.2 保安監(jiān)控系統(tǒng) 安防監(jiān)控系統(tǒng)主控機(jī)、分控機(jī)的信號(hào)控制線、通信線、電源線、各檢測(cè)監(jiān)控器的報(bào)警信號(hào)線，在穿過(guò)不同防雷分區(qū)時(shí)，應(yīng)在防雷分區(qū)界面處裝設(shè)適配的SPD。

在終端攝像頭處分別安裝監(jiān)控系統(tǒng)組合式防雷器。在監(jiān)控機(jī)房視頻陣距切換控制器前端安裝視頻信號(hào)防雷器。

在視頻矩陣切換控制器處的各個(gè)視頻線進(jìn)線處安裝視頻、控制電源防雷器。

由于頂層位于防雷區(qū)域的一區(qū)，且離防直擊雷的避雷帶較近，一旦避雷帶發(fā)生接閃，強(qiáng)大的雷電電磁脈沖將會(huì)對(duì)位于頂層的電子設(shè)備造成永久性破壞或使電子信息設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此必須做好頂層電子信息設(shè)備的雷電防護(hù)。

3.3.3 有線電視 出入建筑物的有線電視信號(hào)傳輸線，均裝設(shè)SPD電涌保護(hù)器;有線電視放大器的輸入、輸出端分別安裝適配的2個(gè)浪涌保護(hù)器;在1層和6層的放大器處安裝2個(gè)浪涌保護(hù)器;有線電視進(jìn)線端放大器電源加裝三級(jí)電源浪涌保護(hù)器。

3.3.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各類集線器的輸入、輸出端口應(yīng)分別裝設(shè)數(shù)據(jù)線SPD，當(dāng)終端設(shè)備與集線器之間的距離超過(guò)30 m時(shí)，重要終端設(shè)備的信息插座也要裝設(shè)一個(gè)SPD。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各類調(diào)制解調(diào)器的輸入和輸出端口應(yīng)分別裝設(shè)數(shù)據(jù)線路SPD。在服務(wù)器前端和網(wǎng)絡(luò)層交換機(jī)處分別裝設(shè)信號(hào)浪涌保護(hù)器。

3.3.5 程控交換系統(tǒng) 各樓層程控交換配線架、程控交換總配線架加裝信號(hào)浪涌保護(hù)器。

3.4 住院樓的屏蔽措施

3.4.1 建筑物之間的連接 建筑物之間的連接電纜應(yīng)敷設(shè)在金屬管道內(nèi)，這些金屬管道從一端到另一端應(yīng)全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應(yīng)連到這些帶上。

3.4.2 架空電力線連接 架空電力線由于終端桿引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜，進(jìn)入大樓前應(yīng)水平直埋60 m，屏蔽層兩端接地，非屏蔽電纜應(yīng)穿鍍鋅鐵管并水平直埋50 m，鐵管接地。

3.4.3 機(jī)房?jī)?nèi)、外屏蔽 對(duì)于機(jī)房主要是內(nèi)屏蔽和外屏蔽，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用局部屏蔽的方法來(lái)消除雷電電磁干擾危害。對(duì)于普通的辦公室，大樓本身的屏蔽就能滿足初級(jí)屏蔽要求，對(duì)于中心機(jī)房和電子收費(fèi)機(jī)房，將室內(nèi)用6面金屬網(wǎng)屏蔽起來(lái)，做到良好的次級(jí)屏蔽，有效的消除電磁干擾。

3.4.4 屏蔽線(槽)接地 屏蔽線(槽)必須2點(diǎn)以上接地，屏蔽線(槽)端點(diǎn)必須接地。電子、微電子信息設(shè)備應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離外墻柱子，并設(shè)置在雷電防護(hù)的最高級(jí)別(LPZ2或LPZ3)區(qū)域內(nèi)。

3.4.5 機(jī)箱屏蔽室 根據(jù)防雷分區(qū)和設(shè)備的具體要求，采取相應(yīng)的屏蔽措施，增加設(shè)立機(jī)箱屏蔽室等措施，使雷擊產(chǎn)生的電磁場(chǎng)向內(nèi)層衰減，以減小對(duì)音頻、視頻信號(hào)的干擾。

3.5 住院樓的等電位連接設(shè)計(jì)

3.5.1 直擊雷非防護(hù)區(qū)等電位連接 在直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ0A)或直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZ0B)與第一防護(hù)區(qū)的交界處設(shè)置總等電位接地端子板，總等電位連接采用等電位卡子，禁止在金屬管道上焊接。將一層建筑物內(nèi)的各公共設(shè)施的金屬管道，進(jìn)線配電柜的PE母排，建筑物金屬構(gòu)件等通過(guò)總等電位端子板互相連通，并接地。MEB線均為－40 mm×4 mm鍍鋅扁鋼。等電位端子箱暗裝，底距地0.5 m。

3.5.2 電氣、電子設(shè)備等電位連接 每樓層衛(wèi)生間、電氣、電子系統(tǒng)設(shè)備間及窗戶等應(yīng)設(shè)置等電位接地端子板，接地端子板從各層作為防雷裝置的建筑物鋼筋體焊接引出。

3.5.3 計(jì)算機(jī)等設(shè)備等電位連接 在計(jì)算機(jī)機(jī)房、監(jiān)控機(jī)房、消防機(jī)房等防靜電地板下面沿墻四周分別加裝等電位銅排，規(guī)格為30 mm×3 mm。機(jī)房?jī)?nèi)的安全保護(hù)接地，信號(hào)工作地，屏蔽接地，防靜電接地和浪涌保護(hù)器接地等均應(yīng)連接到局部等電位接地端子板上。

3.5.4 電氣豎井等電位連接 電氣豎井內(nèi)的接地干線為預(yù)留樓層等電位連接端子和強(qiáng)弱電接線箱預(yù)留接地提供接地母線。

3.5.5 雷電防護(hù)區(qū)交界處總等電位連接 在后續(xù)的雷電防護(hù)區(qū)交界處按總等電位連接的方法進(jìn)行局部等電位連接，連接主體包含系統(tǒng)設(shè)備本身(含外露可導(dǎo)電部分)、PE線、機(jī)柜、機(jī)架、電氣和電子設(shè)備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道(水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道)、屏蔽槽、電涌保護(hù)器SPD的接地等均以最短的距離就近與這個(gè)等電位連接帶直接連接。

3.6 住院樓的防雷接地

防雷接地采用共用接地方式，即交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等接地均接至建筑物基礎(chǔ)地網(wǎng)。

①各柱基內(nèi)主筋必須與閥板內(nèi)主筋可靠焊接，柱基內(nèi)主筋作為垂直接地線，閥板內(nèi)主筋作為水平接地線，基礎(chǔ)四角作成圓弧形。

②柱基主筋與閥板內(nèi)主筋焊接后，每層柱內(nèi)主筋必須可靠焊接。每層框架梁內(nèi)主筋必須與柱內(nèi)主筋可靠焊接。

③1層最外圈柱內(nèi)主筋用鍍鋅扁鋼可靠焊接后，引出外緣3 m并用φ25 mm×2 500 mm的鍍鋅圓鋼垂直打入地下，上端部與扁鋼焊接，距地坪800 mm。

④將外引的垂直鍍鋅圓鋼用鍍鋅扁鋼水平聯(lián)結(jié)，可靠焊接。

⑤要求接地電阻＜0.5Ω。

⑥1層低配室設(shè)總等電位端子板，1層消控室在墻內(nèi)敷設(shè)PC25穿BV1X25 mm2多股導(dǎo)線，引下至基礎(chǔ)內(nèi)接地?fù)Q接板換接后引至接地體。

⑦3層弱電機(jī)房在墻內(nèi)敷設(shè)PC25穿BV1X25 mm2多股導(dǎo)線，引下至基礎(chǔ)內(nèi)接地?fù)Q接板換接后引至接地體。

⑧1、2層各放射設(shè)備機(jī)房在墻(柱)內(nèi)敷設(shè)PC25穿BV1X25 mm2多股導(dǎo)線，引下至基礎(chǔ)內(nèi)接地?fù)Q接板換接后引至接地體。

⑨1層搶救室，2層化驗(yàn)部，在墻內(nèi)敷設(shè)鍍鋅扁鋼，引下至基礎(chǔ)鋼筋。在室內(nèi)敷設(shè)一圈接地干線。

4 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)桐梓縣醫(yī)院的地理環(huán)境、桐梓縣的氣候特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)醫(yī)院的勘測(cè)情況，分析了雷暴對(duì)醫(yī)院建筑物及人員可能造成的災(zāi)害，最后對(duì)該醫(yī)院進(jìn)行綜合防雷設(shè)計(jì)。在防雷工程設(shè)計(jì)時(shí)，分別考慮了直擊雷的防范措施、電磁感應(yīng)的防范措施，以及地網(wǎng)連接、等電位連接等方面。本綜合防雷設(shè)計(jì)，能夠很大程度上減少或者避免雷電災(zāi)害帶來(lái)的損失，真正起到避雷減災(zāi)的作用。