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一、前言
某学院位于厦门市集美区龙舟池畔，是厦门市对外汉语教学的重要单位。学院占地约六万平方米，大部分建筑为上世纪中叶所建立，并一直沿用至今，具有极高的历史价值。这些建筑在兴建时由于条件限制，并没有考虑到周全的雷电防护措施;近年来随着校园内现代化教学系统、安保系统、网络系统等弱电系统的不断增加，园区内时常发生弱电设备被雷电所破坏的现象，为学院的正常运营带来影响的同时给雷害的发生留下了隐患。
二、 项目概况
十六号楼位于学院北门，建于上世纪五十年代，为四层局部五层砖石混合结构（2000年因台风损坏，将木屋盖改为钢筋混凝土屋盖）。高20米，长80米，宽25米，建筑面积约6094平方米。该建筑不仅是校园内历史最为悠久的大型建筑之一，也是重要的综合性多媒体教学建筑设施，是本次校园防雷设施整改的首要目标。
十六的内部防雷措施整改主要分为两个项目：①设立等电位连接母排，做好建筑物内的金属门窗、支架、管道、护栏、扶手等设施的等电位连接并接地;②完善十六配电系统的浪涌保护，通过安装适配的过电压保护装置，建立三级配电系统浪涌保护措施。
三、 整改方案
1.等电位连接及接地
国标GB50057《建筑物防雷设计规范》中对等电位定义是：“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连接起来以减小雷电流在它们之间的电位。”
依照规范要求，在十六号楼二至五层内部通过桥架附设环绕教室均压环，并将沿途容易触碰的金属物体如防盗门窗框架、走廊扶手、金属扶梯等与均压环做好可靠的电气连接。同时在校舍后空地处埋设地电阻值符合要求的人工接地装置。将均压环与接地装置相连构成建筑物等电位连接体系。
通过等电位连接措施，消除建筑物内部容易被人员触碰得金属物体之间的电位差，在建筑物外部发生雷击事故时极大地降低了人员被电击损害的概率;使得十六的主要金属部件构成一个基本的屏蔽层，能有效减小电磁波对室内敏感设备的冲击。
等电位连接及接地做法：①十六号教学楼二至五层每层教室外围环形架设专用等电位连接桥架规格为100mm*50mm，总长为420米。②桥架内安装30mm*40mm的鍍铜扁钢，每条镀铜扁钢长度为6米，连接方式采用6mm2的纯铜螺丝进行连接，镀铜扁钢总长为420米，作为本次等电位连接的重要载体。③对二至五层楼每间教室的不锈钢门、窗、扶手易感应雷电流的金属焊接出专用接口作等电位连接用。④利用6mm2铜线作为二楼至五层所有不锈钢门、窗、扶手与桥架内30mm*4mm的镀铜扁钢的连接线。⑤利用教学楼东北角贯穿各楼层的消防水管作为连通二楼至五楼的总引出线。⑥利用十六楼边上的空地建立一个总长约150米全新的地网，垂直地极采用10套ER-I/0.8耐腐蚀接地极和2套DMG-T8铜包钢，并回填长效耐腐蚀型降阻剂。接地网其电阻值实测应<=4欧姆。
等电位连接措施仅仅是建筑物内部防雷措施的基础，它无法消除侵入到配电线路中的雷电冲击电流或感应雷电流对用电设备及电气线路造成的危害及因此而直接造成的火灾及人员伤害事故。因此应当为配电系统建立分级的过电压保护体系来真正达到完善十六内部防雷措施的目的。
2.浪涌保护及接地
GB50057-2010规范中规定，为了将低压配电系统线路上的电压限制在一个安全的水平，在供电线路上需要安装浪涌保护器（即SPD）。当出现危及设备和线路绝缘的高电位时，通过安装浪涌保护器（SPD）实现瞬态等电位连接，即一旦出现危险电位，浪涌保护器动作，减少两端的电位差，起到保护设备的作用。由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。十六配电系统采用埋地引入的方式引入至园区内的大型配电柜再分配至各个建筑。并通过楼层分开关最终接入用电设备。根据配电方式，十六浪涌保护装置安装位置如下：①园区内总配电柜线处应安装第一级浪涌保护装置，泄放能力应达到100KA（10/350）：高压线路是雷电流入侵的主要途径，在高压一次接入的弱电配电柜中应设立第一级的过电压保护装置。该配电柜除了十六之外也承担着为十三、十四、十五等数栋建筑的电力输变任务。在配电柜母线上安装避雷器同时可起到对其他建筑的保护作用。②十六建筑物总配电箱线处应安装第一级浪涌保护装置，泄放能力为50KA（10/350）③在建筑物楼层分配盒处安装第二级浪涌保护装置，泄放能力为额定20KA（8/20）：第二级防雷装置主要应对配线系统中的感应电流（8/20波形）及上级防雷装置过滤下来的雷电流残压。④在教室空开处安装第三级浪涌保护装置，泄放能力为额定5KA（8/20）：第三级防雷装置的作用是将配电系统内过电压限制在1000v以下，起到保护最终用电设备的目的。
接电电阻值是一个接地系统质量的重要指标，对于配电系统来说，一个合格的接地装置其电阻值不应大于4欧姆。学院原有接地系统电阻值在15-20欧姆之间，已不符合规范标准。学院校址位于山丘之上，土壤含砂砾率较高、表层土壤厚度不足，低下层地理环境复杂，根据施工经验，该地区平均土壤电阻率在800-1000欧姆/米之间。根据校园场地实际条件，利用园区总配电箱处绿化地、空地通过增补人工接地体的方式对学院配电系统的接地装置进行改造。在地面挖出宽度0.3～0.5米深度0.5-0.8米的防雷沟，防雷沟纵横交叉构成田字型网格，在防雷沟中每隔3米打入垂直接地极一根，垂直接地极通过水平接地极相连，水平接地体的驳接长度大于0.2米，采用四面焊接工艺;垂直接地体与水平接地体焊接全面;焊接点全部采取擦抹沥青防腐。沟槽内全部施放降阻剂;降阻剂和水按照1：1的比例在容器内调和均匀，在向沟槽灌溉;降阻剂在沟槽内的敷设厚度为0.2米，宽度为沟槽的宽度，然后回填电阻率较低的土壤。改造出的接地网其电阻值应不大于4欧姆。接地系统是防雷工程的基础，没有良好的接地条件，防雷设施就无法起到应有的保护作用，十六接地系统在改造后可为周边建筑提供接地手段，为校园后续的防雷整改降低成本。
四、 结论
通过建立三级过电压保护与等电位连接系统可使十六的内部防雷设施基本完备。对保障学院正常的教学工作、管理工作以及师生的人身安全有着重要的意义。
某学院位于厦门市集美区龙舟池畔，是厦门市对外汉语教学的重要单位。学院占地约六万平方米，大部分建筑为上世纪中叶所建立，并一直沿用至今，具有极高的历史价值。这些建筑在兴建时由于条件限制，并没有考虑到周全的雷电防护措施;近年来随着校园内现代化教学系统、安保系统、网络系统等弱电系统的不断增加，园区内时常发生弱电设备被雷电所破坏的现象，为学院的正常运营带来影响的同时给雷害的发生留下了隐患。
二、 项目概况
十六号楼位于学院北门，建于上世纪五十年代，为四层局部五层砖石混合结构（2000年因台风损坏，将木屋盖改为钢筋混凝土屋盖）。高20米，长80米，宽25米，建筑面积约6094平方米。该建筑不仅是校园内历史最为悠久的大型建筑之一，也是重要的综合性多媒体教学建筑设施，是本次校园防雷设施整改的首要目标。
十六的内部防雷措施整改主要分为两个项目：①设立等电位连接母排，做好建筑物内的金属门窗、支架、管道、护栏、扶手等设施的等电位连接并接地;②完善十六配电系统的浪涌保护，通过安装适配的过电压保护装置，建立三级配电系统浪涌保护措施。
三、 整改方案
1.等电位连接及接地
国标GB50057《建筑物防雷设计规范》中对等电位定义是：“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连接起来以减小雷电流在它们之间的电位。”
依照规范要求，在十六号楼二至五层内部通过桥架附设环绕教室均压环，并将沿途容易触碰的金属物体如防盗门窗框架、走廊扶手、金属扶梯等与均压环做好可靠的电气连接。同时在校舍后空地处埋设地电阻值符合要求的人工接地装置。将均压环与接地装置相连构成建筑物等电位连接体系。
通过等电位连接措施，消除建筑物内部容易被人员触碰得金属物体之间的电位差，在建筑物外部发生雷击事故时极大地降低了人员被电击损害的概率;使得十六的主要金属部件构成一个基本的屏蔽层，能有效减小电磁波对室内敏感设备的冲击。
等电位连接及接地做法：①十六号教学楼二至五层每层教室外围环形架设专用等电位连接桥架规格为100mm*50mm，总长为420米。②桥架内安装30mm*40mm的鍍铜扁钢，每条镀铜扁钢长度为6米，连接方式采用6mm2的纯铜螺丝进行连接，镀铜扁钢总长为420米，作为本次等电位连接的重要载体。③对二至五层楼每间教室的不锈钢门、窗、扶手易感应雷电流的金属焊接出专用接口作等电位连接用。④利用6mm2铜线作为二楼至五层所有不锈钢门、窗、扶手与桥架内30mm*4mm的镀铜扁钢的连接线。⑤利用教学楼东北角贯穿各楼层的消防水管作为连通二楼至五楼的总引出线。⑥利用十六楼边上的空地建立一个总长约150米全新的地网，垂直地极采用10套ER-I/0.8耐腐蚀接地极和2套DMG-T8铜包钢，并回填长效耐腐蚀型降阻剂。接地网其电阻值实测应<=4欧姆。
等电位连接措施仅仅是建筑物内部防雷措施的基础，它无法消除侵入到配电线路中的雷电冲击电流或感应雷电流对用电设备及电气线路造成的危害及因此而直接造成的火灾及人员伤害事故。因此应当为配电系统建立分级的过电压保护体系来真正达到完善十六内部防雷措施的目的。
2.浪涌保护及接地
GB50057-2010规范中规定，为了将低压配电系统线路上的电压限制在一个安全的水平，在供电线路上需要安装浪涌保护器（即SPD）。当出现危及设备和线路绝缘的高电位时，通过安装浪涌保护器（SPD）实现瞬态等电位连接，即一旦出现危险电位，浪涌保护器动作，减少两端的电位差，起到保护设备的作用。由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。十六配电系统采用埋地引入的方式引入至园区内的大型配电柜再分配至各个建筑。并通过楼层分开关最终接入用电设备。根据配电方式，十六浪涌保护装置安装位置如下：①园区内总配电柜线处应安装第一级浪涌保护装置，泄放能力应达到100KA（10/350）：高压线路是雷电流入侵的主要途径，在高压一次接入的弱电配电柜中应设立第一级的过电压保护装置。该配电柜除了十六之外也承担着为十三、十四、十五等数栋建筑的电力输变任务。在配电柜母线上安装避雷器同时可起到对其他建筑的保护作用。②十六建筑物总配电箱线处应安装第一级浪涌保护装置，泄放能力为50KA（10/350）③在建筑物楼层分配盒处安装第二级浪涌保护装置，泄放能力为额定20KA（8/20）：第二级防雷装置主要应对配线系统中的感应电流（8/20波形）及上级防雷装置过滤下来的雷电流残压。④在教室空开处安装第三级浪涌保护装置，泄放能力为额定5KA（8/20）：第三级防雷装置的作用是将配电系统内过电压限制在1000v以下，起到保护最终用电设备的目的。
接电电阻值是一个接地系统质量的重要指标，对于配电系统来说，一个合格的接地装置其电阻值不应大于4欧姆。学院原有接地系统电阻值在15-20欧姆之间，已不符合规范标准。学院校址位于山丘之上，土壤含砂砾率较高、表层土壤厚度不足，低下层地理环境复杂，根据施工经验，该地区平均土壤电阻率在800-1000欧姆/米之间。根据校园场地实际条件，利用园区总配电箱处绿化地、空地通过增补人工接地体的方式对学院配电系统的接地装置进行改造。在地面挖出宽度0.3～0.5米深度0.5-0.8米的防雷沟，防雷沟纵横交叉构成田字型网格，在防雷沟中每隔3米打入垂直接地极一根，垂直接地极通过水平接地极相连，水平接地体的驳接长度大于0.2米，采用四面焊接工艺;垂直接地体与水平接地体焊接全面;焊接点全部采取擦抹沥青防腐。沟槽内全部施放降阻剂;降阻剂和水按照1：1的比例在容器内调和均匀，在向沟槽灌溉;降阻剂在沟槽内的敷设厚度为0.2米，宽度为沟槽的宽度，然后回填电阻率较低的土壤。改造出的接地网其电阻值应不大于4欧姆。接地系统是防雷工程的基础，没有良好的接地条件，防雷设施就无法起到应有的保护作用，十六接地系统在改造后可为周边建筑提供接地手段，为校园后续的防雷整改降低成本。
四、 结论
通过建立三级过电压保护与等电位连接系统可使十六的内部防雷设施基本完备。对保障学院正常的教学工作、管理工作以及师生的人身安全有着重要的意义。