国家大剧院防雷与接地系统.ppt

国家大剧院防雷与接地系统.ppt

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第六章第六章防雷与接地系统防雷与接地系统中国国家大剧院工程，建筑外观是一个“椭圆形壳体”，坐落于景观水池的中央。

壳体尺寸为：

东西向长约212米；南北向长约143米。

壳体下为戏剧场、歌剧院和音乐厅三个钢筋混凝土建筑。

地面上高度46.285米，地下深度27.5米，建筑物总高73.785米国家大剧院屋面图按照国标GB50057-94的规定，本建筑属于二类防雷建筑。

根据建筑物年预计累计次数的计算公式（公式一），确定此建筑年预计累计次数约为0.496次/a.。

N=kNgAe（公式一）现代防雷保护的三道防线：

外部保护-将绝大部分雷电流直接引入地下泄散；内部保护-阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的侵入波危害设备；过电压保护-限制被保护设备上雷电过电压幅值。

1.接闪器的组成接闪器的组成国家大剧院椭圆形壳体是由内部巨大的钢结构网架、中部不锈钢防国家大剧院椭圆形壳体是由内部巨大的钢结构网架、中部不锈钢防水板和外部钛合金板及其玻璃幕墙组成。

基于国家大剧院的几何形水板和外部钛合金板及其玻璃幕墙组成。

基于国家大剧院的几何形状和结构的特殊性状和结构的特殊性,因此采用独立的钢结构肋架作为防雷网。

利用因此采用独立的钢结构肋架作为防雷网。

利用钛板屋面及玻璃幕墙构架作为接闪器。

钛板屋面及玻璃幕墙构架作为接闪器。

由于金属屋面下无可燃物由于金属屋面下无可燃物,且钛合金熔点且钛合金熔点（1668）大于铁大于铁（1537）。

经过北京市防雷检测中心的认可，经过北京市防雷检测中心的认可，0.4mm的钛合金板可以和其下方的钛合金板可以和其下方的不锈钢防水板的不锈钢防水板（1.2mm）共同构成接闪器。

玻璃幕墙部分，则是由共同构成接闪器。

玻璃幕墙部分，则是由铝合金窗框构成接闪器。

铝合金窗框构成接闪器。

钛金属板和玻璃幕窗框作为接闪器应与其下方的钢结构网架可靠联钛金属板和玻璃幕窗框作为接闪器应与其下方的钢结构网架可靠联结。

由于钛金属板与下方不锈钢防水板之间采用金属螺栓加绝缘垫结。

由于钛金属板与下方不锈钢防水板之间采用金属螺栓加绝缘垫联结，故无法保证两者之间有可靠的电气联结。

为保证每块钛板联联结，故无法保证两者之间有可靠的电气联结。

为保证每块钛板联结点不少于两点，我们采取了取消部分绝缘垫的方法。

经现场测试，结点不少于两点，我们采取了取消部分绝缘垫的方法。

经现场测试，钛金属板实际接地电阻为钛金属板实际接地电阻为0.15，完全满足防雷规范，完全满足防雷规范GB50057-94的要求。

的要求。

屋面防雷节点2.防雷引下线防雷引下线防雷引下线地上采用钢网架，地下采用95mm2铜绞合裸铜导线。

二者结合部采用95mm2铜绞合裸铜导线放热式焊接。

这一技术解决了铜线和钢结构联结所产生的电化学反映问题。

每四品（或三品）钢结构设一个引下点，其间距约为12-15m。

沿整个椭圆肋架外圈引下至基础。

在-14.60米处引出绞合裸铜线热焊接于圆周接地体。

防雷引下线及基础接地防雷引下线做法3.接地极接地极接地极利用基础底板主筋、建筑物外围敷设一圈95mm2铜绞合镀锡裸铜线环形接地体和室外护坡桩工字钢。

基础底板内上下层被利用主筋按一定间距采用20以上钢筋可靠焊接为一体。

本工程接地极采用联合接地体,接地电阻小于等于1欧姆。

在环绕大剧院四周的接地体附近绿地上,分别设置了8个接地井,以便于接地电阻的检测,及将来加打接地极。

护坡桩（工字钢）上预焊接钢板接地井做法示意图4.内部防护：

内部防护：

构筑和作用于建筑物内部的防雷工程称内部防雷工程。

内部防雷工构筑和作用于建筑物内部的防雷工程称内部防雷工程。

内部防雷工程主要有屏蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。

程主要有屏蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。

4.1屏蔽：

屏蔽：

屏蔽是对防御雷电电磁脉冲是最有效的措施。

中国国家大剧院钢结构网架和钛合屏蔽是对防御雷电电磁脉冲是最有效的措施。

中国国家大剧院钢结构网架和钛合金屋面、不锈钢防水板以及玻璃幕铝合金窗框经过良好的电气联结后，构成了第金屋面、不锈钢防水板以及玻璃幕铝合金窗框经过良好的电气联结后，构成了第一道巨大的屏蔽网。

此笼式避雷网大大衰减了由直击雷防护区（一道巨大的屏蔽网。

此笼式避雷网大大衰减了由直击雷防护区（LPZ0B）进入第）进入第一屏蔽防护区（一屏蔽防护区（LPZ1）的雷电电磁脉冲干扰。

同样，在壳体下方的钢筋混凝土）的雷电电磁脉冲干扰。

同样，在壳体下方的钢筋混凝土结构的钢筋网可以作为第一屏蔽防护区（结构的钢筋网可以作为第一屏蔽防护区（LPZ1）与第二屏蔽防护区（）与第二屏蔽防护区（LPZ2）之）之间的第二道屏蔽网，这是进一步减小所导引的电流或电磁场而增设的后续防护区。

间的第二道屏蔽网，这是进一步减小所导引的电流或电磁场而增设的后续防护区。

为保护敏感设备的后续防护区，如智能化系统设备机房、消防控制室、楼层弱电为保护敏感设备的后续防护区，如智能化系统设备机房、消防控制室、楼层弱电间等，需设立第三屏蔽防护区（间等，需设立第三屏蔽防护区（LPZ3）。

在此防护区设置有弱电专用的等电位）。

在此防护区设置有弱电专用的等电位端子箱，所有进出此区域的管道和电缆外皮均作等电位连接，进一步减端子箱，所有进出此区域的管道和电缆外皮均作等电位连接，进一步减小雷击电磁脉冲。

小雷击电磁脉冲。

防雷区（LPZ）4.2防雷器：

防雷器：

防雷器是为了防止雷电流通过线路侵入的一种有效的保护措施。

国家大剧院高压部分电力局有专用高压避雷装置，10kV电力传输线把对地的电压限制到小于12kV，而线对线则无法控制。

所以，对380v低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：

配电系统在低压进线开关处加装第一级电涌保护器（SPD）。

保护电压等级Up=2kV最大放电电流Imax=65kA消防、楼宇、安防、通信、有线电视、录音录像、音响、灯光控制、舞台监督控制等弱电机房的总配电盘及供室外末端装置的配电盘加装第二级电涌保护器（SPD）。

保护电压等级Up=1.8kV最大放电电流Imax=40kA弱电机房的总配电盘及供室外末端装置的配电盘的分支盘加装第三级电涌保护器（SPD）。

保护电压等级Up=1.2kV最大放电电流Imax=15kA4.3等电位接地：

等电位接地：

中国国家大剧院等电位连接分为两部分：

强电等电位系统和弱电等电位系统。

强电等电位系统是在四个变电室内分别设置四个总等电位接地母排（即MEB端子箱）。

MEB与与环形接地极之间,以95mm2+240mm2铜线焊接,铜线沿途与钢筋可靠焊接。

在各剧场强电配电间内则设有局部等电位端子箱（LEB），这些局部等电位端子箱通过240mm2铜线串接并与变电室MEB端子箱连接。

弱电等电位系统是在内设置总等电位接地母排（即MEB端子箱）。

MEB与与环形接地极之间,以95mm2+240mm2铜线焊接,铜线沿途与钢筋可靠焊接。

在各剧场弱电配电间和各弱电专用机房内则设有局部等电位端子箱（LEB），这些局部等电位端子箱通过95mm2铜线串接并与消防控制中心MEB端子箱连接。

强电等电位系统弱电等电位系统MEB接地点预埋件做法示意5.过电压保护：

过电压保护：

过电压保护是为了限制被保护设备上雷电过电压幅值。

雷电直接击中过电压。

感应过电压分为回路感应过电压、线路感应过电压和耦合与转移过电压。

雷击地电位抬高入侵。