一、概述
雷電災害古已有之，它給人類帶來了許多慘痛的教訓。隨著現代科學技術的推廣和普及，各種高、精、尖的設備已來到我們的身邊，計算機網絡、通訊也正以驚人的速度延伸至世界的每一個角落，置身于網絡、通訊時代，使我們與世界的聯系變得更加的緊密，享受著網絡、通訊帶來的新感覺，也品嘗了許多早已遺忘的煩惱，雷電這些已被我們所克服的困難，雷電尤其是感應雷開始“照顧”這些“嬌嫩”的設備。因雷電導致的系統癱瘓以及設備損壞比比皆是，造成不計其數的人力和物力損失。雷電災害和防雷又成為社會各界關注的焦點。
早時期單一的、片面的防雷措施已不能保證通信、網絡等設備的可靠、安全、和暢通。雷電災害被國際電工委員會（IEC）稱為“電子化時代的一大公害”，雷電災害給全球千百萬的經濟損失每年在十多億美元以上。在雷擊災難與事故的背后，人們越來越深刻認識到富蘭克林時代的防雷技術已跟不上信息時代的發展腳步。雷電災害與高科技的發展相伴，要將雷電災害減至最低，就必須全面實施信息時代的綜合防雷治理。
現代綜合防雷原則強調“全方位防治，綜合治理，層層設防，把防雷當作一個系統工程”。按照相關的防雷規范，在建筑物外部和內部及各電子設備安裝相應的防雷措施。有人認為，只要建筑物或設備安裝了防雷裝置就可以萬無一失了，從經濟觀點出發，要達到這點是太浪費了。而且《建筑物防雷設計規范GB50057-94 2000版》第一章 總則的說明，按照防雷規范設計的防雷裝置是防止或減少雷擊建筑物所發生的人身傷亡和財產損失，并不是百分百的。
完整的設備系統防雷方案包括外部防雷和內部防雷兩個方面。外部防雷系統包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。內部防雷系統是為保護建筑物內部的設備以及人員的安全而設置的。在需要保護設備的前端安裝合適的避雷器，使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內部設施所感應到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設備的安全。
本設計方案是根據國家、國際有關標準，本著安全可靠、技術先進且經濟合理的原則，按照招標文件的要求對上海NEC大廈的綜合防雷方案進行設計，可防御或減輕雷電災害。
二二、設計內容
本方案依照如下規范進行設計。
（1）、GB50057-94（2000年版）建筑物防雷設計規范
（2）、GB50174-93《電子計算機機房設計規范》
（3）、GB50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規范》
（4）、GB50200-94《有線電視系統工程技術規范》
（5）、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》
（6）、JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》
（7）、GB 50054-95《低壓配電設計規范》
1、建筑物防雷
依照《建筑物防雷設計規范》附錄一：建筑物年預計雷擊次數公式：N=KNgAe 式中K取1（屬一般情況）； Ng取決于地區雷暴日（由氣象資料查得上海雷暴日為32.2天）；Ae取決于建筑物長、寬、高。將各數值代入公式，得N=0.19。根據《建筑物防雷設計規范》第2.03條 遇下列情況之一時，應劃為第二類防雷建筑物：第八項、預計雷擊次數大于0.06次/a的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物，因此可確認上海NEC大廈屬于第二類防雷建筑。
根據《建筑物防雷設計規范》第三章 建筑物的防雷措施第三節 第二類防雷建筑物的防雷措施 第3.3.1條，應在天面敷設避雷針、帶及避雷網格，避雷網格應不大于10m*10m，避雷帶、避雷網及避雷針相互連接。同時根據第四章：第一節 接閃器 第4.1.1條和第4.1.2條要求,避雷針長1m以下時,圓鋼直徑不小于12mm,鋼管直徑不小于20mm,避雷帶、網應優先采用圓鋼，圓鋼直徑不小于8mm。
具體措施：沿建筑物天面四周敷設避雷帶,避雷帶采用φ10鍍鋅圓鋼，隔1米安裝一個支撐卡，支持卡高15厘米；在陽角位處安裝避雷短針，高1米，避雷針采用φ12鍍鋅圓鋼，頂點磨尖；并在天面布置10m*10m避雷網格，避雷網采用φ10鍍鋅圓鋼。
由于天面的中央空調設備位置不確定，現將其當作不在避雷針帶的保護范圍內處理，根據《建筑物防雷設計規范》第三章建筑物的防雷措施 第三節 第二類防雷建筑物的防雷措施 第3.3.2條，需要增加接閃器作為空調設備的直擊雷保護。由于空調設備高3米，為確保設備在避雷針的保護范圍之內，需要安裝5米高的避雷針。
在中央空調設備旁邊分別安裝5米高的避雷針，避雷針用φ38鍍鋅鋼管，將避雷針與空調設備的金屬支架及避雷網連接。若通風管道部分是采用金屬的,需要用φ10鍍鋅圓鋼將兩組通風管道與避雷網連接。
根據《建筑物防雷設計規范》第四章第4.15條規定，可利用廣告牌的鋼龍骨作為接閃器,并與避雷針、帶連接。利用φ10鍍鋅圓鋼將霓虹燈廣告牌鋼龍骨與避雷針、帶連接，并開鑿建筑柱子，使用柱內鋼筋作引下線，并利用建筑基礎作為接地裝置。
2、建筑外攝象機的保護。
依照《民用閉路監視電視系統工程技術規范》第2章：第2.5節供電、接地與安全防護：第2.5.10條規定,監控系統的防雷應符合《建筑物防雷設計規范》的規定，因此參照《建筑物防雷設計規范》第四章：第一節 接閃器 第4.1.1條和第4.1.2條要求,避雷針長1m以下時,圓鋼直徑不小于12mm。
具體措施：在建筑外的攝像機旁邊，分別安裝一支高1米的避雷短針，避雷針采用φ12mm鍍鋅圓鋼，頂點磨尖。
根據《民用閉路監視電視系統工程技術規范》第2章：第2.5節供電、接地與安全防護：第2.5.4條，系統采用專用接地裝置時，其接地電阻不得大于4歐姆；第2.5.10條：監控系統的防雷應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》的規定，因此參照《建筑物防雷設計規范》第四章防雷裝置：第三節：接地裝置第4.3.1條--第4.3.6條要求，可選用φ12鍍鋅圓鋼作水平接地體，埋深不小于50厘米，選用L5*50*50鍍鋅角鋼作垂直接地體，間隔宜為5米。按照第3章系統的工程施工：第3.5節：供電與接地第3.5.2條要求，所有接地極的接地電阻就進行測量，經測量達不到要求時，應在接地極回填土中加入無腐蝕性長效降阻劑。
具體措施：在建筑外的共18組攝像機處，因地制宜，沿四周分別打一支L5*50*50鍍鋅角鋼長2.5米，間隔5米，當場地受限制時可縮小間距，用φ12鍍鋅圓鋼分別與攝像機的金屬桿連接，金屬桿與避雷針連接。當攝像機不是安裝在金屬桿上時，應用φ12鍍鋅圓鋼將攝像機旁的避雷短針與地網連接。水平接地體埋深60厘米，當地網布置在距建筑物出入口或人行道時小于3米時，埋深為1米。
根據蘇邦禮《雷電與避雷工程》的介紹，在土壤電阻率小于80Ω.m的情況下上述措施能滿足接地電阻小于4歐姆。當現場土壤電阻率較高，上述措施未能滿足接地電阻小于4歐姆時，需要在回填土中加入長效降阻劑，降低接地電阻。
3、機房接地
根據《建筑物防雷設計規范》第六章 防雷擊電磁脈沖：第三節 屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條規定，所有進入建筑物的外來導電物均應在LPZ0A區或LPZ0B區與LPZ1區的界面處做等電位連接；信息系統的的各種箱體、殼體、機架等金屬組件應建立一等電位連接網絡，并與建筑物的共用接地系統連接。內部金屬裝置與等電位連接帶之間的連接導體采用銅材時,最小截面積為6mm2,采用鋁材時, 最小截面積為10mm2,采用鐵時, 最小截面積為16mm2；銅或鍍鋅鋼等電位帶的截面積不應小50mm2。另外，根據《建筑物防雷設計規范》第三章建筑物的防雷措施 第三節 第二類防雷建筑物的防雷措施 第3.3.4條要求每根引下線的接地電阻不小于10歐姆，防直擊雷接地裝置宜和防雷電感應、電氣設備、信息系統等共用接地裝置；GB50174-93《電子計算機機房設計規范》第六章 電氣技術：第四節接地要求：第6.4.2條、第6.4.2條要求，采用共用接地時，電阻按各種接地方式的最小值要求?！睹裼瞄]路監視電視系統工程技術規范》第2章：第2.5節供電、接地與安全防護：第2.5.4條要求當采用共用接地時，接地電阻不大于1歐姆；《民用建筑電氣設計規范》第14章接地與安全：第14.7.5.3條要求，當機房接地與防雷接地系統共用時，接地電阻要求小于1歐姆。因此對于監控機房和通訊機房接地均應與建筑物防雷地等共用同一接地裝置，接地電阻要求小于1歐姆。
具體措施：分別在中心監控機房和中心通訊機房內沿墻敷設等電位銅帶一周，銅帶采用-30*3紫銅，用φ8絕緣子作支撐；在各機房內靠近柱子的角位處，分別安裝一塊等電位匯流排，規格為100*10的紫銅板，長30厘米，開鑿各機房內的建筑物柱子，利用銅鐵接頭與柱筋焊接后，與匯流排連接；將各機房內的所有信號屏蔽線槽接與等電位匯流排或等電位銅帶連接。另外，將電源PE線、機房內的設備外殼、機架等可導電金屬物體就近與匯流排或銅帶連接，連接線采用6mm2多股銅芯線。檢測機房接地系統的接地電阻，當接地電阻大于1歐姆時，需要在建筑物周圍增加接地裝置。[P：可以依據建筑面積，和估算出的建筑物地下部分深度來確定工頻接地電阻值。]
3、電源防雷
根據IEC 61312《雷電電磁脈沖的防護》、GB 50057-94《建筑物防雷設計規范》、GB 50054-95《低壓配電設計規范》、JGJ/T 16-92《民用建筑電氣設計規范》及GBJ 64-83《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規范》中防雷及過電壓規范有關防雷分區的劃分和各級電源系統雷電及過電壓保護要求，針對本招標文件關于配電系統的描述，將其分為三個防雷區分別加以考慮。由于單級防雷可能會帶來因雷電流過大而導致的泄流后殘壓過大或者保護能力不足引起的設備損壞。因此選用電源系統多級保護，可防范從直擊雷到操作浪涌的各級過電壓的侵襲。
A、電源一級防雷：
依據《建筑物防雷設計規范》第六章：防雷擊電磁脈沖第三節 屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條及第四節對電涌保護器和其他的要求：第6.4.7條規定，在LPZOA或LPZ0B區與LPZ1區交界處，從室外引來的線路上安裝SPD當線路有屏蔽時，每個SPD的雷電流按雷電流的幅值的30%考慮，[好！]本建筑物為二類防雷建筑物，首次雷電流幅值為150KA，電源線路為鎧裝埋地，TN-S配電模式，因此首次直擊雷在低壓配電線路上每線的分配電流為：在建筑物已安裝合格的防直擊雷措施后，有50%的雷電流通過引下線流入接地裝置，因此每線分配電流為：150KA*50%*30%/4=5.6KA，按《建筑物防雷設計規范》第六章：第四節：第6.4.7條要求每線標稱放電電流不宜小于15KA。同時，依據《建筑物防雷設計規范》第六章：第四節 第6.4.4條及I IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》第三部分：浪涌保護器的要求，浪涌保護器可以將數萬伏的感應雷擊過電壓限制到4KV以下。
具體措施：在低壓配電的雙回路上分別安裝1臺Pms385-120電源防雷箱，合計共2套
Pms385-120電源防雷箱性能簡介：(略)
B、電源二級防雷：
根據《建筑物防雷設計規范》第六章：防雷擊電磁脈沖；第四節，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區對電涌保護器（SPD）的要求及GB 50054-95《低壓配電設計規范》第四章的有關規定[P：此標準未規定你下述計算依據。]，依據雷電分流理論，需使用8/20μs波形，通流容量20KA。對于特殊區域需要做重點防護的配電電源需使用通流容量40KA的電涌保護器進行加強保護?！督ㄖ锓览自O計規范》第六章對于配電盤、斷路器、固定安裝的電機等第III類耐沖擊過壓，其耐壓為4KV。對于電梯、機房、空調等屬于需要重要保護的區域，浪涌保護器應選擇通流容量為40KA，招標文件中提到，配電箱使用德國海格公司暗裝配電箱，三相3×20模，在滿足規范的前提下，從美觀及經濟角度出發，應選用模塊式浪涌保護器，安裝于配電箱內。為防止浪涌保護器遭受雷擊后損壞后，電源對地短路，需要在浪涌保護器前安裝空氣開關作為短路保護裝置。
具體措施：
A、在三相8路給電梯供電的配電箱內分別安裝1臺Pms385-40箱體式電源防雷器，合計共8套。
B、在三相10路給前廳、機房、空調供電的配電箱內分別安裝1套ASP AM1-40/4 模塊式電源防雷器，合計共10套。
備注：需要在防雷器的相線串聯63AD曲線的空氣開關。
C、電源三級防雷：
根據《建筑物防雷設計規范》第六章：防雷擊電磁脈沖；第四節，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區對電涌保護器（SPD）的要求及GB 50054-95《低壓配電設計規范》第四章的有關規定，依據雷電分流理論，需使用8/20μs波形，通流容量20KA，能將4KV的線路殘余感應雷擊過電壓限制到2KV以下。
具體措施：
A、在三相樓層供電的配電箱內分別安裝1套ASP AM2-20/4 模塊式電源防雷器，合計共9套。
B、在三相獨立單元供電的配電箱內分別安裝1套ASP AM2-20/4 模塊式電源防雷器，合計共18套。
C、在單相消防供電的配電箱內分別安裝1套ASP AM2-20/2 模塊式電源防雷器，合計共9套。
D、在單相公共照明供電的配電箱內分別安裝1套ASP AM2-20/2 模塊式電源防雷器，合計共18套。
備注：需要在防雷器的相線串聯32A的空氣開關。