1. 工程概述
公安指揮中心擔負著接警處警、收集報送信息和指揮調度等職能，是公安機關的信息樞紐和“大腦”，其重要性不言而喻。由于目前指揮中心都是網絡化運行，對信息網絡的依賴性很強，而信息網絡中的微電子設備耐壓值極低，對雷電產生的強大電磁脈沖(LEMP)特別敏感，特別容易遭受雷擊損壞，雷擊事故帶來后果非常嚴重，其損失和影響將不可估量。做好指揮中心的雷電防護工作，進行科學的綜合防雷設計，做好各項雷電防護措施，是保證好信息網絡的良好、正常運行必不可少的技術環節，下面將考慮環境因素、雷電活動規律、系統設備的重要性、發生雷災后果的嚴重程度，對該指揮中心進行科學、綜合、周密的防雷設計，因地制宜采取相應的防護措施，做到全面規劃、優化設計、多重保護、技術先進、經濟合理，確保該指揮中心避免遭受雷擊或在遭受雷擊時仍能安全、正常運行。
本工程位于廣東省惠州市某區，是該區公安局辦公樓，總建筑面積28882㎡,首層占地面積2840㎡，地下一層，建筑面積5941㎡(其中設備用房面積1555㎡，停車庫面積4342㎡)，地上19層，建筑面積22941㎡，總高度76.3m，裙樓高度22.8m。該樓一至五層為辦公用房，塔樓六至十七層為維穩和技術中心用房，十八、十九層為110指揮中心及信息網絡機房。
2. 設計原則和依據
2.1 設計原則
本設計按現代綜合防雷要求因地制宜采取防雷措施，堅持預防為主，安全第一的指導方針，做到安全可靠、技術先進、經濟合理。應采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、共用接地系統和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。
2.2建筑物的防雷分類
本辦公樓屬高層建筑物，塔樓長51.5m,寬19.9m，高76.0m;裙樓長101.6m，寬30.7m，高22.8m。建筑物年預計雷擊次數按公式N=kNg Ae計算，其中因為該建筑物位于山邊，校正系數k取1.5，經計算年預計雷擊次數N=0.5次/a。
故所以該建筑應劃為第二類防雷建筑物。
3. 指揮中心雷電防護設計方案
按照防雷區域的劃分，雷電防護系統LPS可分為外部防雷ELPS和內部防雷ILPS兩部分?，F代雷電防護系統采用外部防雷和內部防雷等措施進行綜合防護，通常外部防雷ELPS和內部防雷ILPS并非相互獨立的，而是相輔相成，相得益彰的。本建筑裙樓一至五層為辦公用房，塔樓六至十七層為維穩和技術中心用房，十八、十九層為110指揮中心及信息網絡機房，每層均有信息網絡系統或放置有微電子設備，對電磁環境要求較高。為獲得良好電磁環境及為內部防雷打下良好基礎，不至于存在先天不足，本建筑在外部防雷設計時，天面避雷網格、引下線、均壓環均按較高要求設置， 使整個建筑物形成一個“法拉第”籠。
3.1 外部防雷系統(ELPS)
3.1.1 直擊雷防護措施
(1)接閃器：在屋頂沿女兒墻、屋頂裝飾構架四周及尖頂處和其他易受雷擊部位裝設避雷帶，建筑物的陽角位及尖頂處應設置避雷短針，并在屋面設不大于5m×5m暗敷避雷網。避雷短針高度應不低于0.5米，材料應采用φ12mm的鍍鋅圓鋼，避雷帶規格為φ10mm的鍍鋅圓鋼(金屬欄桿可直接利用作為接閃器)，敷設于天面女兒墻頂距女兒墻外沿應不大于100mm處，高度不低于150mm。樓面的所有凸出物須在接閃器的保護范圍之內，所有非帶電金屬物須與避雷帶連接，連接點不少于兩處。衛星天線及其他需保護對象增設避雷針加以保護，被保護對象需在避雷針保護范圍內。裙樓及塔樓天面封頂層外圈梁須作均壓閉合焊接，并與引下線焊接連通。
(2)引下線：利用建筑物四周所有結構柱子內的主筋(不少于對角二根)通長焊接作引下線，每層柱筋用箍筋焊接成短路環，頂端與屋面避雷帶焊接連通，低端與基礎接地網焊接連通。
(3)接地裝置：利用建筑結構基礎樁作接地極，樁、承臺(全部底板筋及籠筋)、地梁(兩根鋼筋)相互焊接連通，利用底板主筋及基礎圈梁粱筋連成接地網，并與所有引下線焊接連通，無地梁處專敷Φ12熱鍍鋅圓鋼。本工程采用共用接地系統，強弱電共用接地裝置，通信接地、電子設備接地、安全接地系統與防雷接地系統共地。接地電阻小于1歐。
3.2 內部防雷系統(ELPS)
3.2.1 等電位連接
等電位連接是防雷電反擊及防發生生命危險的重要技術措施，目的是減少需要防雷的空間內各金屬部件及各(信息)系統相互之間的電位差。進出建筑物導電物均應在雷電防護區交界處做等電位連接。在直擊雷非防護區(LPZ0A)或直擊雷防護區(LPZ0B)與第一防護區(LPZ1)的界面處應安裝等電位接地端子板，并與接地裝置連接。建筑物金屬框架、金屬設施、外來導電部件及電氣電信裝置均與防雷裝置相連，如電梯軌道、金屬地板、金屬門框、設施管線、電纜槽等大尺寸的內部導電部件、各種屏蔽結構及設備外殼、機柜、機架等金屬構件均應以最短路徑與最近的等電位連接排或其它已作了等電位連接的金屬結構連接，實現等電位。
3.2.2 屏蔽
在外部防雷設計中，已經將天面避雷網格、引下線、均壓環按較高要求設置，將整個建筑物內鋼筋焊接連通成議整體，形成一個“法拉第”籠，在建筑物內部形成了一個良好的電磁環境，為內部防雷打下了堅實的基礎。在線路敷設時，高壓電纜采用銅芯難燃交聯聚乙烯電纜由戶外穿管引入高壓房;低壓線路干線電纜水平段采用電纜橋架或金屬線槽敷設，垂直線路采用電纜橋架敷于電纜豎井內。線路暗敷時穿金屬管敷設在不燃燒體結構內且保護層厚度不應小于30mm;明敷時穿有防火保護的金屬管或封閉式金屬線槽敷設，屏蔽層在兩端與接地裝置相連。其他所有進出建筑物電源、信號線宜采用金屬鎧裝電纜或套金屬管埋地引入，屏蔽層在兩端接地并在雷電防護區交界處做等電位連接。
3.2.3 過壓保護
1、電源系統
在配電房高壓側安裝三只閥型避雷器(FS-3~10)，低壓側安裝三只氧化鋅避雷器。高壓側的避雷器盡量靠近變壓器，接地端直接與變壓器金屬外殼相連，以減小雷電流在引線寄生電感上的壓降;低壓側的避雷器接地端也就近與變壓器外殼相連，限制低壓側出現的暫態過電壓，有效抑制正反態變換過程在高壓側產生的暫態過電壓。在建筑物總配電盤、樓層分電盤、機房分電盤及設備前安裝電源SPD，保護參數(啟動電壓/雷電通流量)分別為：820V/40KA、720V/20KA、680V/20KA、560V/10KA。
2、信號系統
了解網絡拓撲結構和網絡類型，在網絡系統易受雷擊部件及端口裝設信號SPD。
計算機網絡端口SPD參數選擇：
|
參數要求 |
普通雙絞線 |
同軸電纜（兩端接地） |
同軸電纜（一端接地） |
屏蔽多芯電纜 |
普通多芯電纜 |
多路雙絞線 |
|
動作電壓 |
≥1.2Un |
≥1.2Un |
≥1.2Un |
≥1.2Un |
≥1.2Un |
≥1.2Un |
|
插入損耗 |
≤0.2dB |
≤0.2dB |
≤0.2dB |
≤0.2dB |
≤0.2dB |
≤0.2dB |
|
容量要求 |
5KA |
0.25KA |
5KA |
0.5KA |
6KA |
6KA |
3、在天饋線系統安裝SPD，天饋線SPD標稱導通電壓大于1.5UC,標稱通流容量≥5KA。插入損耗對甚高頻系統(30~300MHZ)應≤0.2dB, 對高頻系統(0.3~10GHZ)應≤0.3dB。響應時間低于10ns，最大傳輸功率為平均功率的1.5~2.0倍。
天饋線SPD技術參數：
|
類型 |
短波電臺天饋線 |
中波電臺天饋線 |
其他接收機天饋線 |
|
雷電通流量（KA） |
≥5.0 |
≥5.0 |
≥5.0 |
|
特性阻抗（Ω） |
按設備要求 |
按設備要求 |
按設備要求 |
|
工作頻率（MHz） |
按設備要求 |
按設備要求 |
按設備要求 |
|
插入損耗（dB） |
≤0.4 |
≤0.4 |
≤0.4 |
|
最大功率（Wp） |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
|
接口 |
按設備要求 |
按設備要求 |
按設備要求 |
|
接地電阻（Ω） |
≤4 |
≤4 |
≤4 |
4、當設備要求采用獨立接地系統時，而各接地系統受實際情況限制達不到安全距離時，為防止不同接地系統電位之間浪涌過電壓造成電子設備的損害，應在不同接地系統接地端子間加裝SPD。接地系統SPD裝設選用原則有：a、沖擊通流容量 b、限制電壓 c、標稱導通電壓Un
3.2.4 綜合布線
所有線路避免在建筑物的結構柱和外墻敷設，應設專用信號電纜槽和電源電纜槽，分開敷設。線纜與其他管線的間距應符合相關技術規范的規定。
4. 結束語
雷電防護是一項系統工程，特別是在現代信息系統防雷的初始設計當中就應考慮到各個方面，外部防雷和內部防雷相結合，充分利用攔截、分流、選址、等電位、屏蔽、過壓保護、布線、共用接地等技術措施，進行科學、全面、細致、周密的系統設計，就能大大提高雷電防護效果、真正提高其安全性能，有效防止和減少雷災所發生的財產損失，做到安全可靠、技術先進、經濟合理。
參考文獻：
[1] 《建筑物防雷設計規范》GB50057-94 (2000年版)國家技術監督局、中華人民共和國建設部聯合發布 中國計劃出版社
[2] 《建筑物電子信息系統防雷技術規范》 GB 50343-2004中華人民共和國建設部、國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布中國建筑工業出版社
[3] IEC 62305-4:2006 雷電防護 –第4 部分：建筑物內電氣和電子系統
[4] 楊克俊 編著，電磁兼容原理與設計技術，人民郵電出版社
[5]蘇邦禮等 雷電與避雷工程. 廣州：中山大學出版社1996.
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