防护设计精选(九篇)
第1篇：防护设计范文
关键词：系留气球；防雷；系留缆绳；地面设施
1 概述
系留气球作为一种浮空器，通过气囊内部充灌升力气体（氢气或氦气），使得空气浮力（静升力）超过自身重力，从而升空工作，升空以后被系留缆绳约束在固定区域。一般工作在海拔4000米以下的空中，高空中气象环境比较复杂，系留气球系统停留在高空，遇到恶劣天气，遭受雷击的概率比较高。可靠的系留气球系统防雷保护是系统安全运行的前提。
2 系留气球防雷要求
2.1 常规系留气球组成
系留气球一般由升空部分（球体）、系留缆绳和地面系留设施组成。
升空工作时，球体通过系留缆绳与地面系留设施连接，定点停留在空中某一区域内。（如图1）
2.2 系留气球防雷要求
系留气球的防雷设计是一个综合性工程。对于系留气球，雷电防护设计应考虑4个部分：（1）雷电附着防护设计；（2）雷电直接效应防护设计；（3）雷电间接效应防护设计；（4）地面设备及人员安全防护设计。
文章主要探讨系留气球的雷电附着防护设计、雷电直接效应防护和地面设备及人员安全防护设计，雷电间接效应防护主要通过对设备和接口进行二次防雷设计实现。
参照系留气球的组成部分，整套系统的防雷需要从3个部分考虑：球体、系留缆绳、地面系留设施。
2.3 系留气球防雷设计依据
系留气球雷电防护没有专用的参照标准。因同时具备升空设备和地面设备，在进行防雷设计时，可以借鉴飞机雷电防护和地面建筑物雷电防护相关标准，常用的主要有：
（1）国标：GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》；（2）国军标：GJB 3567-1999《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》；（3）IEC关于地面建筑雷电防护设计的相关标准。
3 球体防雷设计
3.1 球体在空中年遭雷击次数估算
3.1.1 估算方法
球体在空中遭雷击的次数n主要由环境因素、雷击有效面积和时间系数决定。可通过经验公式估算：
n=N・K・S （1）
式中：N为环境因素；K为时间系数；S为雷击有效面积。
3.1.2 环境因素
环境因素N反映的是系留气球所在地雷电发生频率。这一因素通常用该地区单位面积上年平均遭雷击次数来表示。对在空中的飞行器来说，雷击次数n是由一年中“云-地”雷电雷击总次数n云地、云间和云内雷电的雷击总次数n云云累加得到的。
由于系留气球工作高度一般在4000米以下，所以通常只考虑“云-地”雷电雷击总次数n云地。n云地与系留气球工作所在地的雷击天数D天或雷击时数D时有关，两者的关系式为D时=（2～3）・D天。D天和n云地之间的对应关系见表1。
表1 一年中“云-地”雷电雷击总次数与雷击天数对应关系
3.1.3 时间系数
时间系数K表示系留气球的使用率，计算公式为：
K=T滞空/T年 （2）
式中：T滞空为一年内气球滞留在空中的时间；T年为一年的总时间
3.1.4 雷击有效面积
雷击有效面积S取决于物体的几何和结构特征。雷击有效面积可通过经验公式计算：
S=100・L2 （3）
式中：L为系留气球的最大尺寸，一般指系留气球的总长。
3.2 防雷形式的选择
系留气球虽然也是一种飞行器，但与一般飞机完全不同。一般飞机都是全金属外壳，且具备大量金属骨架，具备理想的雷电防护条件，只要通过一些不太复杂的设计，就可以实现雷电流的泄放。当飞机遭遇雷电时，雷电流从一个尖端进入后，能快速从另一个尖端泄放，其金属骨架和外壳不但能够承受强大雷电流冲击，还能起到屏蔽作用，保护飞机内部的设备不受雷电流的电磁感应干扰。而系留气球的球体一般采用纤维材料，不具备导电性，防雷设计时就不能沿用飞机防雷的设计方法。
当系留气球的尺寸较小时，可以考虑采用避雷针的方式进行雷电防护，但是目前国内外具备长时间留空能力的系留气球产品中，都是体积和尺寸偏大，采用避雷针的防护方式很难对整个球体覆盖完全，所以对常规系留气球进行雷电防护设计时，要综合考虑球体尺寸、材料与防雷装置的布置安装。参照建筑物的防雷设计原理，选择笼式避雷网对整个球体进行雷电保护比较合适。采用笼式避雷网主要优点有：
（1）雷电防护范围可以对系留气球产品全面覆盖。（2）可以避免球体受到闪电侧击，雷击“绕击”的危险。采用避雷针、消雷器等方式不具有这种优点。（3）可以起到良好的屏蔽作用。笼式避雷网虽然难以完全隔离闪电的脉冲电磁场的侵入，但是能够非常有效地削弱雷电磁场，对球载仪器设备起到了保护作用。
3.3 防雷设计
3.3.1 避雷网的布置
笼式避雷网就是在系留气球外表设计一层金属网架。由于气球材料一般不抗雷电，雷电导致避雷网产生过热易损坏球皮，此外避雷网熔化物可能导致避雷网与电荷通路的基座接触从而损坏球皮，所以避雷网不能直接安装在球皮表面，需使用绝缘支座将避雷网支离球皮表面适当距离，距离大小根据球体大小和防雷电强度进行选择。这样避雷网可以使来自气球上方的雷电先行直接附着，从而保护暴露在球皮表面的金属件免于雷电直接附着。
避雷网结构主要由支座和避雷索组成，球体上布置要求是能使整个球体处于避雷网的保护之中。因为系留点处汇流环是一个现成的避雷装置，所以避雷网的分布主要考虑球体上部。用于支撑避雷网的支座数目根据球体尺寸和其表面张力大小确定。系留气球防雷设计典型布置如图2所示。
3.3.2 避雷索的设计
（1）材料选择
避雷索材料选择要求：避雷索由于雷电电流通过而产生的过热与单位能量 i2dt（J/？赘）成比例，过热不应使其温度高于极限温度，避雷索不会由于过热导致其熔化、软化或失去机械硬度。
铜、钢、不锈钢等材料制成的金属索都可用做避雷索，选取时还需综合考虑其外部使用环境和机械性能。建议使用不锈钢或带抗腐蚀涂层的钢作为避雷索。
（2）避雷索直径的计算
将导电过程视为绝缘的，避雷索的横截面面积必须满足下式要求：
（4）
式中，？籽为电阻率，单位为？赘・mm2/m； i2dt为单位能量，单位为J/？赘；a为密度，单位为g/cm3；c为比热容，单位为J/g・K；T为允许的过热度，单位为K。
4 系留缆绳防雷设计
4.1 系留缆绳结构形式
系留缆绳是系固气球和向球载设备供电的关键设备，对拉力、重量、防雷等方面有很高的要求。主要功能有：承受系留载荷、电力传输、防雷击保护（提供雷电泄放通路）；还可以内含光纤提供通信通道。
4.2 系留缆绳年雷击次数估算
计算雷击缆绳次数时也只需考虑“云-地”雷击。参照公式（1），环境因素N、时间因素K的计算选择与球体相同，为了计算雷击缆绳的有效面积S索，假设雷击缆绳集中在边长为A和B的长方形面积上。
S索=A・B （5）
式中，边长A由缆绳长度和气球工作高度决定；边长B等于气球最大半径的100倍。
代入公式（1），就可估算出系留缆绳年雷击次数。
4.3 系留缆绳泄雷设计
一般系留缆绳都将雷电泄放线设计成网状结构，其截面积大小根据防雷要求、雷电泄放线材料特性和系留缆绳允许过热可以计算得到。
雷击系留缆绳时，由于电流经过雷电泄放线会引起过热，雷击处雷电泄放线将被侵蚀，过热取决于单位能量：
（6）
式中，im为雷电电流；tm为电流持续时间。
参照雷电泄放线材料特性和系留缆绳允许过热，即可计算出最小截面积要求。
5 地面系留设施防雷设计
地面设施防雷设计相对比较简单，就是需要做好接地设施，主要注意事项如下：
（1）建立良好的接地系统，使接地电阻尽量小，地电位衰减尽量平坦。
（2）雷电泄放线必须经电缆绞盘良好接地，中间不允许有任何断裂和缝隙。
（3）地面工作舱必须是金属外壳，并良好接地，形成法拉第屏蔽，使舱内电位为零，保证工作人员安全。
（4）雷雨天气工作人员必须呆在工作舱内。如必须走出舱外，则应注意雷击时跨步电压的伤害，尤其不允许站在地面上而手却接触到车上已接地的金属体，必要时可在舱外铺设金属板形成等电位通道。
6 结束语
系留气球的雷电防护系统用来接收雷电并通过系留缆绳的泄雷网将其传递到地面系留设施的接地回路中，以保证球体和缆绳结构免受损伤，保证球上设备和地面设备的正常工作。此外，它还起到保护气球系统免受静电影响的作用。
根据上述设计思路，对实际情况加以分析、计算，基本上可以为所设计的系留气球设计出满足使用要求的雷电防护系统。
同时，由于雷电具有很大的不确定性，从安全性考虑，应尽量避免设备遭受雷击，在系留气球的使用过程中，可以通过气象预报避免在雷暴天气升空、地面采用避雷塔保护等措施，降低设备遭受雷击概率。
参考文献
[1]机械工业部.GB50057-94（2000年）.建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2000.
[2]国防科学技术工业委员会.GJB3567-1999.军用飞机雷电防护鉴定试验方法[S].北京：航空工业部第三一研究所出版社，1999.
[3]国际电工委员会IEC/TC81防雷技术分会.IEC61024-1-1990.建筑物的雷电防护[S].1990.
第2篇：防护设计范文
TECCO主动防护网作用原理类似于喷锚和土钉墙等面层护坡体系，但因其柔性特征能使系统将局部集中荷载向四周均材质钢丝绳网、普通钢丝格栅（常称铁丝格栅）和TECCO高强度钢丝格栅均匀传递以充分发挥整个系统的防护能力，即局部受载，整体作用，从而使系统能承受较大的荷载并降低单根锚杆的锚固力要求。主动防护网系统具有开放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题；该系统除对稳定边坡有一定贡献外，同时还能抑制边坡遭受进一步的风化剥蚀，且对坡面形态特征无特殊要求，不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件，其开放特征给随后或今后有条件并需要时实施人工坡面绿化保留了必要的条件，绿色植物能够在其开放的空间上自由生长，实现最佳的边坡防护和环境保护目的。
本文依托安福县文三公路亭子坳至三天门段防护工程，对TECCO主动防护网设计方案进行了探讨。该项目长度为6.564km。项目起始于安福县泰山乡文家村，终于武功山的三天门，是安福县武功山国家风景名胜区旅游主干道之一，是安福县“旅游兴县”基础性工程。
本文通过野外踏勘等手段，基本查明了边坡的地形地貌特征，岩土体地层结构及物理力学性质、区内水文地质条件等，为防治工程设计取得了较丰富的资料。在对防护工程方案进行比选后提出了TECCO主动防护网的设计方案。
1地形地貌
本区所在区为一个典型的花岗岩穹窿伸展构造。地貌成因主要为构造作用和后期的侵蚀剥蚀等外动力作用。
2地层岩性
工作区内上层为第四纪松散堆积物主要为残坡积（Qel-dl）和崩积（Qcol）。工作区内下层为片麻状花岗岩。片麻状花岗岩以武功顶（金顶）为中心，片麻理程大环状向四外倾斜。
图2 崩塌堆积体
4.1 形成条件
1、地质条件
区内边坡属岩质边坡，由于区域构造、风化和开挖爆破的影响，岩体破碎，其中边坡中风基岩以散体~碎裂结构为主，微风化基岩以镶嵌~块状结构为主。由于岩体破碎，加之节理、裂隙发育，使得边坡面存在多处危岩体（崩塌隐患）。
2、地形条件
全线边坡为路堑边坡，位于山体中下部，大体呈东西走向，长6.564km，高8~30m，坡度45~60°，中间未设平台或马道，呈一坡到顶的坡面型式。坡面凹凸不平，形成多处空腔。为崩塌、滑坡的发育形成提供了势能释放条件。
3、水文地质条件
由于区内坡体有一定厚度松散层，岩体节理裂隙较为发育。地下水的发育导致强降雨期岩土体体被充分浸润而软化，降低摩阻力，孔隙水压力增加而降低了有效应力，是区内崩塌灾害的重要形成条件。
4.2 诱发因素
1、开挖坡脚
勘察区山体原始地形坡度一般为45°，天然状态下整体稳定。但在斜坡脚的人工开挖改变了边坡的天然应力场，导致拉应力在边坡顶附近集中，剪应力在边坡脚附近集聚。加之开挖过于高陡，使得边坡应力场无法在保持如此高陡地形的情况下自行调整至稳定状态，边坡始终处于濒临失稳的临界状态，最终在持续强降雨作用下发生失稳。
2、大气降雨
强降雨是区内边坡破坏的重要诱发因素。据调查很多崩塌灾害即是在近期持续强降雨作用下发生的。
5防护工程设计
5.1 防护工程方案比选
对于路堑边坡失稳的防治，一般有削坡、支挡结构（挡土墙、抗滑桩等）、拦挡结构（拦挡墙、被动防护网）、监测避险、主动锚固（锚杆喷射混凝土、主动防护网、锚定板挡墙等）、截排水等。该区域岩体整体稳定较好，没有发生大面积的滑坡灾害，以局部失稳掉块为主。对于支挡结构，抗滑桩一般用于滑坡治理，对于边坡防护技术经济上都不合理，而挡土墙对于10m以上的人工边坡不经济；对于拦挡结构，由于公路紧邻边坡脚，无缓冲距离，因此不可行；对于监测避险，区内崩塌灾害的发生具有较大的突发性，监测难度较大。对于削坡，由于人工边坡中上部存在一定厚度的微~中风化片麻状花岗岩，可以通过机械和人工爆破予以清除，因此可以对边坡进行削方使其放缓，以提高其自稳能力；对于主动加固措施，可以通过主动防护网对边坡进行加固，达到稳定边坡的目的；而截排水措施一般作为辅助措施配合使用。
通过上述分析和方案比较，认为可以对岩体采用TECCO主动防护网防护进行防护，同时对高边坡统一辅以截排水措施。防护后效果如图3。
图3TECCO主动防护网防护效果
5.2 防护工程方案
本工程一级边坡设为高度10米，坡度1:0.5，一级和二级间设碎落台，宽2m。二级边坡坡度对于微风化的岩石坡度为1:0.5，中风化的岩石坡度为1:0.75。
边坡施工遵循由上至下的原则执行，边开挖，边防护。开挖过程要求采用光面爆破进行石方边坡施工，破碎岩体处理尽量少放炮，放小炮，严禁放大炮的原则，避免过度爆破后破坏岩体的强度和产生新鲜断裂面。
对风化程度严重的以及存在不利结构面的岩体实施TECCO主动防护网防护，系统锚杆采用φ25中空注浆锚杆，长5m，锚杆孔径为48mm，孔内贯注纯水泥浆，强度不低于C25，入射角垂直坡面，间距2m，菱形布置。
TECCO高强钢丝格栅：型号为TC/3/60/10m×3.5m (高强钢丝直径为φ3mm、网孔内切圆直径60mm、网块形状为10m×3.5m高强钢丝格栅)（图4-1）。
高强钢丝格栅采用高强度、高防腐、高韧性特种钢丝编制而成，抗拉强度不小于1770MPa。采用热镀锌（不低于AB级）防腐工艺，重量不低于150g/m2的锌铝合金镀层处理，高强钢丝格栅网端头应至少扭结一次，扭结处不应有裂纹。钢丝直径为3mm，格栅网孔内切圆直径为65mm，网块标准规格30/20/10×3.5m。具有50年以上的防腐寿命。（如图4-2）
图4-1 TECCO柔性防护网成品图4-2 已铺设的TECCO柔性防护网实景图
结束语：公路边坡防护中浆砌片石、锚喷等传统的防护形式对环境造成了很大的破坏，在山岭重丘区修建公路极易造成“公路建成了，青山白化了”的结局。随着时代的进步、技术的更新和国民经济的发展，环境保护、人性化设计、人性化工程等思想理念得到愈来愈多的重视，造价相对低廉的环保型边坡防护材料和手段越来越受到重视。TECCO主动防护网避免了对岩体的过度开挖，也避免了由于地下水压力的升高而引起的边坡失稳问题，并且在使用的过程当中还具有适应任何坡面地形、安装程序标准化等优点。本文的设计实例为岩体破碎的边坡防护工程提供了一种新的设计方案，对同类工程的设计具有一定的实践意义。
参考文献：
[1] 李百震,边坡柔性防护技术在岩质边坡工程中的应用研究,山东大学 2012
第3篇：防护设计范文
关键词：人防地下室；结构设计；防护
中图分类号:R852.8 文献标识码：A文章编号：
随着经济水平的不断提高，城市的基础建设也在不断的完善，本着可持续发展的目标，不断的发展城市地下空间，人防设施备受人们的关注，对此，人们也对城市防灾抗灾、包括防空袭的认识得到了提高。人防工程是战时防空、保障人民生命安全的重要措施，随着城市的发展，人防工程的建设越来越引起人们的重视。防空地下室是人防工程的重要组成部分。与其它类型人防工程一样，它具有国家规定的防护能力和各项战时防空功能，是实施人民防空最重要的物质基础。如何设计好人防工程，使人防工程在战时能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，这就要求我们设计人员深刻理解并严格执行《人民防空地下室设计规范》（GB50038-94），并以此为依据进行人防工程的设计工作，而且要求建筑结构设计人员对于结构物在核爆动荷载作用下的作用机理及对结构的反应比较了解。根据《人民防空工程设计规范》（GB50225-95）及《人民防空地下室设计规范》（GB50038-94），结合已设计建成的大量人防工程，现将防空地下室设计中常见的问题进行分析和探讨
1 人防地下室结构设计特点
1.1 设计目标可靠指标可适当降低
一般的工业与民用建筑在使用时的静荷载，是其永久作用的主要荷载，一旦造成破坏，造成的后果非常严重，因此要求在民用工程设计中对结构构件承载能力极限状态的可靠指标要求很高，而对人防工程而言，由于炮航弹的冲击爆炸荷载或核爆炸冲击波荷载作用时间很短，而且是只分别考虑一次瞬时作用，所以可以允许防空地下室防护结构有相对较低的安全度，承载能力极限状态的可靠指标要低很多。
1.2 结构可采用按弹塑性体系设计
静荷载作用下的钢筋混凝土构件，如果构件的变形进入了塑性阶段，此时构件就会在静载的持续作用下因失去承载能力而破坏，而防空地下室的人防荷载是动荷载，具有瞬息和短暂作用的性质，并随时间而衰减，因此即使结构构件进入了塑性屈服状态，只要动荷载作用引起的构件最大变形不超过结构破坏的极限变形，在荷载作用消失以后，构件作有阻尼的自由振动，其振动变形将因阻尼的影响而不断衰减，最后恢复到一定的静止平衡状态，此时虽然会出现残余变形，但对防空地下室而言仍能达到承载能力和密闭性的要求。
1.3 设计采用的材料强度值要提高
人防结构承受的是瞬间作用的动荷载，在快速加载时，由于材料达到破坏的变形来不及展开，加载的数值已经达到最大并开始卸载，反映在材料试验加载的数值上，就表现为材料的强度的提高，对于地基的承载力，人防动荷载作用时，其承载力也是要提高的，能提高几倍到十几倍，甚至更高。
2人防地下室结构设计原则
2.1 建筑的防空地下结构是整个建筑设计的一部分，结构需要满足两种不同状态下的使用情况，既能满足平时日常生活的使用要求，又能在战需的情况下投入战备运营，甚至可以经受住各种级别的防护要求，也就是说设计要求满足平时使用和战时不同情况下的荷载要求，所以，防空地下室的设计要根据其自身的控制条件来设计，符合多重承载条件。
2.2 人防地下室结构要强度验算。在核爆动荷载作用下结构构件变形达到极限，使用延性比来控制，确定各种构件允许延性比时，充分考虑变形的限制和防护密闭要求，那样就没必要对结构变形和裂缝进行单独的验算了。
2.3 无论防空设施面对常规武器，还是核武器的摧毁，设计时要求 只考虑收到一次作用力的后果，受常规武器袭击可暂不考虑直接命中。对于乙级防空地下室结构，以可能受到最强烈的情况进行设计计算。
2.4 防空地下室的结构设计，应根据防护要求着重加强设计要求，另外对受力情况分析，并对各个部位抗力相协调，避免设计控制标准不一导致内部建构自毁式降低建筑寿命，使其丧失防空地下室的防护作用。
2.5 地上与地下承重结构体系应当相互兼容和协调，避免出现强弱相差极大的情况，相互协调结构的内应力。
3人防地下室工程防护结构防护措施的分类
3.1专供平时出入口的临战封堵措施
专供平时出入口的临战封堵洞口的封堵形式有三种封堵形式，第一种是临战水平封堵，第二种是临战竖向封堵，第三种是采用防密门式封堵，当所需封堵的洞口宽度小于3m时可以采用临战水平封堵；当所需封墙的洞口宽度大于3米时必须采用竖向封堵，并在临战竖向封堵洞口外侧基础底板上预留封墙凹槽。当人防地下室每个防护单元人防区与非人防区平时出入口临战封封堵的洞口数量超过两个时应采用防密门式封堵。
临战水平封墙和临战竖向封墙形式应满足战时的抗力、密闭等防护要求。当为甲类人防地下室时还需满足防早期核辐射的要求，并应在3天转换时限内完成，规范规定临战封堵的洞口净宽不宜大于7.0m，净高不宜大于3.0m,且在一个防护单元中满足平时出入口的封堵洞口的数量不宜超过两个。
采用防护密闭门式封堵作法，即在需要封墙的洞口处预先设置一档满足设计抗力要求的防护密闭门，临战时把防密门关闭，当为甲类人防地下室时还需满足防早起核辐射的要求。
3.2 防护单元之间单元隔墙预留洞口的临时战封墙措施
对于规模较大的防空地下室，按照规范规定人防地下室将被划分为若干个防护单元，为了满足平时使用的需要，防护单元隔墙上必须预留必要的满足平时使用的预留洞口，规范规定临战防护单元间封墙洞口净宽不宜大于7.0m，净高不宜大于3.0m，防护单元间封墙洞口在做法上要考虑单元隔墙两侧分别受力和两面的防水、防毒作法，可以不设置防辐射的砂袋保护层，并应在15天转换时限内完成。
3.3 人防地下室大型设备安装口的临战封墙措施
大型设备安装口的设置应保证防空地下室的战时防护能力，若设备需要在临战时安装，该安装口的封墙措施应满足平战转换的要求，其封堵作法可按平时出入口的封堵作法实施。3.4人防地下室通风采光窗的临战封墙措施
临战地下室防护区域内在顶板上开设的采光窗，其净宽不宜大于3.0米，净长不宜大于6.0米，且在一个防护单元内合计不宜超过两个，可以采用预制梁进行采光天窗洞口封堵措施，并在施工时预留采光天窗顶板洞口封堵挂耳并满足战时的抗力和密闭等防护要求，采用的封墙措施应在3天转换时限内完成。
当人防地下室外侧设置有全填土窗井或丰填土窗井时，可以采用防护密闭封墙板对窗井设置的洞口进行封堵，窗井应采取相应的防雨水倒灌等措施，采用的封堵措施应在3转换时限内完成。
通风采光窗的临战封堵措施，应满足战时的抗力，密闭等防护要求，当为甲类防空地下室时还需满足防早期核辐射的要求。
3.5防护剪力墙上预留通风洞口的临战封堵措施
在人防地下室临空墙、防护墙、防护单元隔墙上预留有满足平时使用的通风洞口应满足平战转换的要求，可以采用通风口防护密闭封堵板进行洞口封堵转换，防护剪力上预留洞口的宽度不宜大于3.0m,高度不应大于0.9米，并满足战时的抗力和密闭等防护要求，采用的封堵措施应在3天转换时限内完成。
4.总结
人防地下室结构设计是一项复杂的工作，其影响因素多，涉及面 广。人防地下室既要考虑战时要求，又要兼顾平时功能，这增加了其结构设计难度，在设计工作中应参考相关规范和指导，结合人防地下室具体施工条件和施工环境，选择最合适的设计方法。
参考文献：
[1]骆建宏.有关人防地下室结构设计中常见问题的探讨.[j].建材发展向导（下）.2011(9):66
[2]李晓良.关于人防地下室结构设计的几个问题.[j].浙江建筑.2009(9):22
第4篇：防护设计范文
关键词：自动气象站；防雷；问题；建议
一、引言
近年来，气象监测现代化事业的快速发展，自动气气象站已替代传统气象站，自动观测仪器的应用带来气象观测的高效率和准确度，按照城区大约间隔10-15公里的建设原则，九江市气象局现已建成多要素自动气象站183个，并在市局建立中心站组网，实时收集、监控、分发自动气象站观测数据，自动站网已覆盖全市全地域，能够实时、准确地获取九江地区的气象要素数据，较好地满足了日常业务需要，也为更好地为九江人民做好气象服务打下了坚实的基础。
但由于自动气象站观测仪器采用电子技术，加之气象站地处较空旷地带，极易遭受雷击。为确保自动气象站防雷工程的可靠性、安全性，按照中华人民共和国气象行业标准《气象(台)站防雷技术规范》QX4-2000的要求，参照全国已建其它地区自动气象站的防雷经验，针对本地区的天气气候特点，雷暴特征， 自动气象站地理位置、地质情况等因素，谈谈自动气象站防雷工程设计。
二、存在问题分析
虽然在九江市绝大多数台站在自动站建设中都进行了规范的防雷设计，并通过了相应的测试和验收。但是随着使用时间的延长，台站环境的改造变迁，设备在升级、维护、重装中的改变以及台站综合防雷的各个环节往往发生退化。再加上气候变化、一些防雷设计存在的某些隐形不合理、设备本身的防雷缺陷等等因素，部分台站的抗雷杰能力有所下降。主要问题有防雷设计选择类别偏低；观测场避雷针和地网安排不科学；接地电阻不达标，或逐步升高；强电接地不规范，零、火、地线有缺陷；强电布线、防雷有缺陷；各类地网布局和接入点不合理；浪涌保护器材数量、级数不够；弱电设备信号防雷有缺陷；弱电布线、接地有问题；台站变动迁移后防雷措施未同步跟进；重大雷姐事故后处理不得当。
三、自动站雷电防护设计
九江市年雷暴Et数为2．3d／a，九江市气象台自动站属于国家基准气象站，依据《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》QX3-2000、《气象(台)站防雷技术规范》QX4-2000、《建筑物防雷设计规范》GB50057—94(2000年版)中的防雷分类方法，九江市自动气象站属于3类防雷建筑物，主要应从以下5个方面进行雷电防护设计。
（1）直击雷防护设计
观测场直击雷防护：自动站电接风杆安装LGZ1000—1(黄铜)型号避雷针，该独立避雷针可以使观测场所有仪器处在被保护范围内。避雷针引下线穿铁管人地并与观测场地网可靠连接，铁管与地网焊接。值班室屋面加装避雷带，并可靠接地。若天面有单边带发射天线时，天面应有避雷针，避雷针距天线应大于3m，并与避雷带及引下线可靠连接。
（2）电源防护设计
值班室电源供电方式应为TN—C—S制式，并加装电源避雷器。电源线在人户前必须穿镀锌钢管埋地至少15m，入户后电缆外皮及钢管应与等电位带可靠连接。
在配电室电柜处加装波形10／350、响应时间不能大于50ns、残压小于4KV、总通流量大于40KA的电源避雷器。在值班室配电柜(箱)内加装8／20波形、响应时间不大于50ns、残压小于1．5KA、通流量大于10KA的避雷器。在精密仪器前端加装通流量大于5KA，残压小于1KA的防雷击电源插座。
（3）通信设备防雷设计通信设备防雷对保障自动气象站气象资料的采
集和传输有着十分重要的作用，某气象站在2004年就因为业务用调制解调器未采取任何防雷措施而造雷击，给该站的气象资料的传输带来一定压力。因此在自动气象站数据采集器前端安装复合信号避雷器，在MODEM前端应加装RJ1l电话避雷器，在计算机RS一232口前加装串口信号避雷器。有无线发射或接收系统的应在馈线设备端加装天馈避雷器。
（4）防雷接地网
据实际测定，观测场土壤电阻率40Ω·m，为了建立有效的防雷接地系统，可沿观测场内侧(可以利用地沟)，用4x40m镀锌钢带(或直径为10mm的圆钢)作成环型水平接地极，垂直接地体长1．5m～2．5m，直径为50mm、壁厚不小于3．5mm 的镀锌钢管或50mmx50mmx50mm镀锌角钢，间隔距离为3—5m打人地下，并与水平接地极可靠焊)接，焊接长度为扁钢宽边的2倍，圆钢直径的6～8倍，直至地网阻值降至4欧姆以下。如果仍然达不到要求，可做放射形延长接地体，延长接地体一般不超过10～30m。地网在观测场内每个仪器旁预留出接地端子。
（5）防雷等电位
值班室内所有大型金属均应用30mmx40mm的铜带或直径25mm 的多股铜线与大楼总等电位带可靠连接。观测场内所有设备的金属外壳、大型金属构件均应就近用截面大于10mm的多股铜线3mmx40mm铜带与接地端子可靠连接。若观测场地网与值班室大楼地网小于20m，则两地网必须用4mmx40mm镀锌钢带可靠焊接。
四、建议采取的措施
（1）改进和检查防雷系统。防雷环境是每站各异的，因此，防雷必须针对每个台站的具体情况进行设计和施工才能取得良好的保护效果。防雷是一个系统工程，自动气设备的防雷是在台站整体防雷的基础上进行的局部防雷。为此建议台站从上述的各个雷击设备的形式和途径入手对现有防雷系统从整体上进行全面的分析检查，改进防雷系统的建设，必要时进行重新设计。
（2）注意落实工程方案的细节。前文提出的防雷细节问题，可能在一些台站或多或少的存在，存在越多遭遇雷电损害的概率就越高。这些细节都是雷电防护中的常识性问题，通过例行的测量和检查能够很快找到这些问题，进而对防雷设施的状况做出全面评估，并且可以同时应用规范的防雷工程手段迅速加以解决。
（3）呼吁台站高度重视设备防雷。一般来说，台站遭受雷击是不可避免的现象，但雷电灾害是随机的概率事件，无法预测遭遇雷击的时间、地点。还未遭受重大雷击站点，应该认真分析检查完善防雷系统，以便应付随时到来的强大雷击。
（4）对发现问题进行整改。对观测场不符合要求的避雷主针和地网重新布设施工。对不符合要求地网进行降阻和连接改造。对不符合要求浪涌保护器整改。较可靠的浪涌保护一般要求到达设备前有三级，同时要求级间达到规范规定的距离，最后一级距离设备线长5M以下。
（5）研究雷暴临近的防雷击方法。有些雷暴能量巨大，来势汹汹，不可抗拒，许多台站采取在强雷暴临近时关闭或断开部分设备的方法，有效的保护了设备，确保了探测业务正常进行，这个经验应该总结推广，形成制度。
（6）健全定期的防雷系统检查制度。健全针对台站的每个防雷环节的测试检查表格，定期测试和检查。一旦发现问题可以迅速采取措施。
（7）研发针对性的有效防雷串口保护器。由于串口引入的雷击过电压是采集器损坏的主要原因，目前主要针对采集器和计算机串口研制有效的过压保护装置，在串口隔离器发生雷击击穿时，保护串口。
五、结束语
九江市自动气象站的防雷关系到九江市气象台的业务正常运行，防雷安全直接关系到安全生产，在今后的工作中还要按要求对所有防雷措施进行定期检测，以确保自动气象站的雷电灾害，保障地面气象观测仪器及传输设备的安全运行。■
参考文献
第5篇：防护设计范文
坑道式防护工程是在山体中采用暗挖方法构筑的工程，通常构筑在较肥厚的岩体中，岩石覆盖层随进入距离的增大不断增厚，坚实的自然岩层抗御杀伤武器特别是大口径常规武器有良好的防护能力。坑道式防护工程是利用自然、改造自然的特殊工程，一方面利用自然岩层防御武器破坏，利用自然植被进行伪装，另一方面通过对口部等的改造，使其具备抵御预定杀伤性武器破坏的能力，使其能够通过伪装进行隐蔽。生态自然观理论告诉我们，在人类的物质生产活动过程中，在人与自然界的关系上，自然界始终处于优先地位。自然界是不依赖于任何哲学而存在的，它是我们人类赖以生长的基础，在自然界和人以外不存在任何东西。我们在改造自然的过程中，应最大程度地减少对自然界的破坏，维系好我们赖以生存的基础。在防护工程设计中，应充分把握人的内在尺度和自然的外在尺度的统一，使设计既符合作为人的内在尺度的体现人的本质力量的主体需要，又符合作为人的活动的外在尺度的客观自然规律，实现两个尺度的统一。按生态自然观的要求进行坑道式防护工程设计，首先要因地制宜，最大限度地利用好原有的自然条件，尽可能不要破坏原有的地形地貌。防护设计中，使洞室的走向顺着山脊，最大限度增加洞室顶部防护层厚度，这样可以减少作用在工程衬砌上的武器荷载，使工程尽早进入静荷重段，使工事具备一定的抗力储备，在高于设计抗力的要求下也不一定破坏。其次，在设计理念上，要考虑到如何使人工自然（即防护工程）更贴近天然自然，这样，不仅能减少对天然自然的破坏，而且还能提高工程的防护能力，特别是伪装能力。在出入口设计、施工、使用过程中，充分利用原有自然地形、地物、地貌、植物进行伪装，可使得伪装符合实际情况，逼真而无明显破绽。合理利用地形的遮蔽性能能保障防光学侦察和良好隐蔽，甚至能获得对红外辐射侦察和雷达侦察的隐蔽效果，合理利用地形的景观性能则能不同程度地降低目标对光学侦察的显著性，减少实施人工伪装技术的难度；合理利用植物可隐蔽目标、降低目标显著性。为此，在进行坑道式防护工程设计的过程中，需要认识自然界是第一位的，认识并充分利用原有自然物，实现人的内在尺度和自然的外在尺度的统一。不要粗暴地对自然进行大肆破坏建设，比如无规则大面积的开挖，工程废料的随意处理，随便堆弃等。
二、坚持科学精神，在防护工程设计中既尊重规律，又勇于创新
防护工程既是充分利用天然自然在未来战争中的防护作用；更是设计建造新的人造自然———防护体系。随着科学技术的迅猛发展并在军事上的运用，现代战争的基本形态正由机械化战争转向信息化战争，使用高科技武器装备特别是先进的空袭武器装备，进行远程精确打击，将成为主要的作战样式。防护工程如何应对高科技条件下战争，真正起到防护作用？首先，要探索、掌握现代战争规律及现代战争武器的性能、特点，掌握设计所依据的标准、规范的原理及其编制依据，从而针对具体的防护工程进行相应调整，必要时还应进行试验检验，只有这样，设计建造出来的防护工程才能经得起未来战争的考验，才能在实现战备效益的前提下，节省造价。因此，作为防护工程设计人员，必须具备科学精神。科学精神主要包括：求真务实精神，科学追求的真理是不以人的意志为转移的客观真理，在设计活动中应坚持实事求是，勇于探索真理和捍卫真理；创新精神；有条理的批判精神，也就是有理性的怀疑精神；开拓创新精神，在不同的设计中，对于新问题的分析和创造。现代科学知识日新月异，科学技术理论不断发展。作为防护工程设计所依据的规范、标准，在近几年都经历了较大调整。其中，防护设计由防核武器破坏为主转变为防核武器、防常规武器破坏并重，强调核威慑条件下的常规战争，隔震规范的计算原理和参数都进行了全新调整，同时新增了伪装设计、智能设计等内容。在进行防护工程设计时，需在科学精神的指导下，辩证发展地看待设计所依据的规范、标准，需要认识到规范、标准是随历史发展而变化发展的，规范、标准中的计算方法等是有条件限制的。同时，因防护工程学科是一门正在快速发展的学科，与防护工程相关的实验数据、理论研究尚在不断完善中，所以某些特殊情况下的工程设计，是不能简单地直接套用现有规范、标准的。笔者参与防护设计的某防护工程，因地质条件较差，为V类围岩，工程主体部分防护层厚度近百米，现有规范对这种地质情况的计算理论及方法尚不完善，仅近似地按碎石土中地道、坑道式防护工程的计算方法进行计算。在完全依据规范的计算方法的情况下，计算结果得出荷载均较大，基本没有体现空气冲击波在防护层中的衰减，计算出的衬砌厚度在1米至2米之间。后经专家对现行规范、标准进行讨论，认为现行人防规范、标准中提供的卸荷拱承载力计算公式适用于浅埋工程，对坑道、地道等深埋工程不适用，专家建议此处采用或借鉴其他公式计算。经分析计算比较后，《美国空军设计手册》提供的计算方法只考虑空间散射所造成的衰减，计算出来的峰值压力比较合理。因此，防护设计采用了《美国空军设计手册》的计算结果，荷载得到了降低，衬砌厚度降低到1米以下。工程在保证战备功能的情况下，节省了造价，取得了一定的经济效益。其次，还要勇于创新，在防护工程设计时要有前瞻性。防护工程主要是为今后几年至几十年的战争准备的，而武器技术、作战样式在数十年的发展中，必定有各种显著的变化，防护工程的设计理论、工程材料、工程技术也必定经过一系列的变化发展。如何保证依据现行规范设计建造的防护工程，在建成后的若干年内均能够发挥战备作用呢？
首先，作为防护工程设计人员，需要具备自然辩证法的科学观，用运动的观点认识客观世界，认识到科学、技术是不断创新、不断变化发展的，工程本身也是变化发展的，不是一成不变的。防护设计人员对作战样式的变化及工程将来的变化应有前瞻性，知道工程将来可能需要承担的任务，在设计中考虑到将来的要求。其次，在工程前期选址中，尽量选择岩质较好、防护层较厚的山体，这样不但可以减少建设的造价，同时因工程主体处于静荷重的山体中，在抗力要求提高的情况下，可以不做改动或者只是对口部进行处理，就可以满足更高抗力的要求。然后，在工程设计阶段，一方面充分利用山脊等自然条件增加防护层厚度，同时在不增加造价或只增加少量造价的前提下，增加抗力储备。另一方面采用合理的结构形式，使结构受力更加合理，同时便于将来的加固改造。设计中做好防排水处理，保证围岩及衬砌不会因为地下水的长期作用而受到影响。最后，在工程建成后，做好维护保养工作。在防护工程设计规范、标准变化调整的时候，及时复核原设计是否满足新规范、新标准，对不满足的部分，及时进行加固改造。在防护工程设计中，坚持科学精神，立足客观条件，探索战争规律，尊重工程规律，勇于创新，统筹考虑工程设计使用年限内的战争形态，工程自身的战略及战术作用，以及工程建设维护代价，既可以充分挖掘战备效益，又可以以最低的代价获取尽可能大的战备效益。
三、运用先进的技术手段，不断提高防护工程的设计质量
马克思主义把技术的本质界定为人对自然的能动作用、改造作用。技术和科学在本质上都反映了人对自然的能动关系，都属于生产力范畴。但他们又有不同，科学是人对自然的理论关系，属于认知范畴，一般是不可预见的；技术是人对自然的实践关系，属于实践范畴，总体是可预见的。技术是人类为满足自身的需要，在实践活动中根据实践经验或科学原理所创造和发明的各种手段和方式方法的总和。即是工艺学，是具体运用的手段和方式方法，技术运用得如何，直接关系到防护工程设计的效率和质量。马克思主义的基本原则就是要发展生产力，特别是要发展作为第一生产力的科学技术。在防护工程设计中，要充分运用好现有科学技术手段。目前主要是在两个方面的运用，一方面，是计算机技术的运用。防护工程设计的时间周期、图纸复杂程度，都较以前有了更高的要求，按以前的手工作图、完全手工计算，已不能满足要求。AutoCAD等绘图软件以其简单易用、易修改、可重用、准确真实和易存储传输的特点已成为防护工程设计中不可缺少的工具。同时，在防护工程设计中，需要完成大量的计算工作，手算易错且工作量大。MathCAD软件编程因其与手算过程相同，且简单易用，笔者在开始防护工程结构计算前，使用MathCAD软件编制了一系列的计算程序，可分别完成防护工程设计中的荷载、弯矩、配筋等的计算，减少了工作量，提高了计算准确性，减少了设计周期，同时计算部分的修改及调整也变得非常容易。另一方面，是施工技术、施工工艺及施工设备的运用。防护工程的施工技术伴随着大量地下工程的建设得到了发展，施工技术的发展同时促进了防护工程的建设。在防护工程设计时，既要充分利用现有的施工技术条件，又要注意不能设计现有技术、设备无法施工的防护工程。施工技术的发展，使先进的技术及机械得到运用，从而使得工程造价得到降低，施工安全有了保障，施工效率得到提高，工程质量得到保证。防护工程设计完毕后，还要按照现代技术规范的要求再进行技术评估、验证，以及按照现代技术要求组织实施。采用科学的方法，预先从各个方面系统地对相关技术的利弊得失进行综合评价。从政治、军事、经济、生态环境、技术等各个可能产生较大影响的方面对技术正负效应做出全面评价，通过不同学科领域的评估者对技术预测所形成的各种方案做出定性和定量的分析评估。比如现阶段，在施工工艺、技术选择上，坑道式防护工程施工普遍采用新奥法、钻爆法、盾构法、浅埋暗挖法。同时，光面爆破技术使洞室超挖及塌方得到减少，超前导管、钢拱架支撑等技术使得软岩中的大跨度结构施工有了可能。掘进机施工已具有较高的水平，部分工程已经使用。但同时需要注意到，施工中的地质超前预报技术、施工机械化、施工现代化管理等方面还需加强。在进行技术评估时，不同的施工工艺、技术选择必定导致工程质量、经济、生态环境的不同，通过技术评估、验证后，才能得到最优的施工工艺、技术方案。
四、结语
第6篇：防护设计范文
关键词 电磁防护；飞机；设计
中图分类号V22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0173-02
0 绪论
随着现代电子战飞机的发展，任务系统的发射功率越来越大，作用距离越来越远，对飞机其他系统及人员的影响就越来越严重，因此电磁防护性能对载机安全性、可靠性方面显示出越来越重要的的作用。
1 电磁辐射危害初步分析
电磁辐射场对人员和设备的安全性危害“看不见、摸不着”，其危害性不容易被人们认识。电磁辐射造成的瞬时过电压不仅会引起机载电子系统中的敏感元器件暂时故障或永久性损害，甚至还会引起机载人员生理机能的暂时或永久性损伤。现就飞机任务系统电磁辐射初步分析，电磁辐射可能危害在如下几个方面：
1）超量的电磁辐射对人体有害，系统设计中应考虑人员的电磁防护问题；
2）燃油和其它易燃物在强电磁环境下可能发生危险，系统设计中要采取有效措施，尽量避免发生危险；
3）强电磁能会危害部分结构、系统装置、部品器件的非金属零部件、绝缘材料的物理特性、系统设计中应分析可能的危害，采取有效措施避免发生危害；
4）电磁辐射会直接造成部分元器件及电子电气设备的物理损坏。系统设计中应分析可能的危害，采取有效措施避免发生危害；
5）强电磁辐射可能危及飞机发动机的系统装置、危及发动机的非金属零部件、电子电气设备等，造成部分系统装置、部品期间的失效或损坏。系统设计中应分析电磁辐射可能的危害，采取措施避免发生危害；
6）机上部分设备的自毁装置、信号弹等在强电磁场环境中，可能接受传导发射或辐射发射能量而意外引爆。故系统设计中应分析可能的危害，采取适当措施避免发生意外引爆。
2 电磁防护设计
2.1 电磁防护定义
电磁防护是利用连续导电材料减少电磁场向机体内指定区域穿透，控制电磁波由辐射源经泄露途径向飞机各指定舱室传导和辐射传播。
飞机结构电磁防护设计是基于电磁波传播特性采取的结构设计措施。对一个完整的导电连续体，可以阻挡外部电磁波的辐射进入或大大降低辐射进入的强度，对内部的人员或设备就不会造成安全问题。但飞机因使用和制造要求，存在大量的活动门、窗、结构缝隙、电介质结构等，这些部位就是通过电磁波辐射进入的通路，通过这些辐射进入的电磁波，当能量达到一定强度时，就会危害到舱内人员安全和设备的正常工作。
2.2 电磁防护原理
电磁防护原理就是对非导电连续结构采取必要的设计措施，阻断电磁辐射从一个区域进入另一个区域的通路，或通过降低辐射进入的强度，达到满足人员安全和设备安全可靠工作的目的。
2.3 电磁防护材料和要求
为保证人员安全，驾驶舱、工作舱、休息舱的电磁环境应满足一定的安全限值。
电磁防护材料选择的原则是使用标准、导电性材料，或则使用铁磁性材料；在选择时主要考虑的是材料的机械性能而不是铁磁特性。通常选择的电磁防护材料为以下几种：
1）金属丝网
材料通常为蒙乃尔合金、铍铜、镀锡铜丝等。屏蔽材料在低频电磁波时较高、高频时屏蔽效能较低，一般是用在1GHZ以下的环境。
2）导电布
是以纤维布经过前置处理后施以电镀金属镀层使其具有导电性能的导电纤维布。一般使用镍包铜的镀层顺序（镍―铜―镍）制成，其表面电阻小于0.08Ω/sq，最佳屏蔽电磁波频率范围为100KHZ～3GHZ，屏蔽效能大于60dB，对高频电磁波屏蔽效果不理想。
3）硅脂导电胶
利用硅脂的高粘性和金属颗粒的高导电性结合而成，是一种室温固话的导电胶，固化后形成一个易弯曲且有弹性的导电连接头或密封垫。
硅脂导电胶包括72-00002、72-00192/00139、50-02-1030-0000、72-00236、72-00035、TP-SAS-200-0251等牌号。
4）导电布衬垫
由镀有铜镍等导电织物包覆不导电的泡沫棉制成，屏蔽性能可超过95～120dB，具有导电性高，抗腐蚀特性；多背部贴胶，方便安装，对于宽频段电磁波都具有较好的屏蔽性能。但频繁摩擦会损坏导电表层。
5）导电橡胶
导电橡胶是将导电颗粒填料均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触达到良好的导电性能，兼具良好的密封和屏蔽性能。
导电橡胶填料一般包括镍包铜粉填料、铝镀银填料、铜镀银填料、玻璃镀银填料、纯银填料等。
6）导电腻子
导电腻子由四种填有玻璃银或铜镀银微粒的单组分树脂组成。用于提高结构接口、孔缝和空隙的完整性，填实较大范围的。使用安全性较高、耐腐蚀性强、最大屏蔽效能可达100dB。
导电腻子包括72-00005、72-00014、72-00151、72-00202等牌号。
2.4 机体结构电磁防护设计
在飞机的电磁防护设计过程中，要求对内部隔框、地板、顶棚等进行电磁防护设计。飞机内部电磁防护设计主要用于防止内部辐射源或泄漏源辐射进入工作舱或设备舱，对人员或设备造成辐射危害。对内部辐射场的防护，通常由隔框、地板、机身壁板、顶棚、纵向墙等机身结构组成电磁屏蔽线，将电磁辐射场控制在电磁屏蔽线内。
由于舱内空间有限，设备多，电缆铺设密集，内部辐射场对全机的电磁干扰难以排除，为降低电磁辐射设计难度，应考虑采取以下措施来提高人员或设备电磁辐射安全性设计要求：
1）设计合理的屏蔽线；
2）设置屏蔽舱。若有多个发射机，尽可能将发射机集中布置后设计屏蔽舱，再对屏蔽舱采取电磁防护设计，以降低电磁防护设计难度，降低电磁防护设计成本，减轻电磁防护设计重量；
3）在管接头、接缝、通过孔处，采用屏蔽材料包扎，以封堵辐射能量泄露。
2.5 电磁防护设计存在的技术问题
电磁防护设计在飞机结构中存在以下几方面的技术问题：
1）飞机电磁防护设计是关系到飞机在复杂电磁环境下的安全性和可靠性的设计技术。在电磁防护设计时，应明确飞机使用剖面的外部辐射场，避免过设计或设计不足；
2）国内还没有能适应飞机电磁防护设计的屏蔽材料，目前所使用的屏蔽材料如导电胶、导电腻子、导电布、导电橡胶板、导电布衬垫、铍铜簧片等很难适应飞机结构耐环境、大间隙、变间隙、空中变形等条件下的适应性要求；
3）现有技术条件下，电磁防护设计缺乏全状态试验验证，难以真实反映飞机结构的防护性能。
3 结论
飞机电磁防护设计在国内外还没有相关技术资料和成熟经验可借鉴，要形成完整成熟的技术体系，还需很多问题去解决。由于电磁辐射危害与电磁防护设计工作的复杂性，对这一方面的问题需要更多的工程技术人员去关注和参与，努力尽快提升我国飞机电磁防护设计技术水平，提高飞机在复杂电磁环境下的适应能力和生存能力。
第7篇：防护设计范文
关键词：建筑物 防雷保护
随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流；感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压，过电流形成的雷击。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）规定，建筑物的防雷区划分为LPZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn+1等区（各区的具体含义本文不再赘述）。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置，从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。
建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区，其保护设计已为电气设计人员所熟知，根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版），设计由避雷网（带），避雷针或混合组成的接闪器，立柱基础的钢筋网与钢屋架，屋面板钢筋等构成一个整体，避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体，将强大的雷电流入大地。建筑物感应雷的保护区域为LPZOB，LPZ1，LPZn+1区，即不可能直接遭受雷击区域；感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内的电气设备，尤其低压电子设备威胁巨大，所以说对建筑物内部设备的防雷保护的重点是防止感应雷入侵。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径：（1）由供电电源线路入侵；高压电力线路遭直击雷袭击后，经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测，低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV，完全可以击坏各种电气设备，尤其是电子信息设备。（2）由建筑物内计算机通信等信息线路入侵；可分为三种情况：①当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。②雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播，涉及面广，危害范围大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。（3）地电位反击电压通过接地体入侵；雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机，反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100伏以下，因此必须建立多层次的计算机防雷系统，层层防护，确保计算机特别是计算机网络系统的安全。
由此可见，对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容；设计的合理与否，对电气设备的安全使用与运行有着至关重要的作用。
目前，在感应雷的防护当中，电涌保护器的使用已日趋频繁；它能根据各种线路中出现的过电压，过电流及时作出反应，泄放线路的过电流，从而达到保护电气设备的目的。
根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.4条规定：电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大钳压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。即电涌保护器的最大钳压加上其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。
现在，我们根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定的各类防雷建筑物的雷击电流值进行电涌保护器的最大放电电流的选择。
一、一类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其首次雷击电流幅值为200KA，波头10us；二次雷击电流幅值为50KA，波头0.25us；根据图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计）；首次雷击：总配电间第根供电线缆雷电流分流值为200*50%/3/3=11.11KA；后续雷击；总配电间每根供电线缆雷电流分流值为50*50%/3/3=2.78KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5~8倍，所以选择能承受8/20 us波形电涌保护器的最大放电电流为11.11*8=88.9KA；即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为100KA，以法国SOULE公司产品为例，选用PU100型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7条规定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA，LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9条规定，在分配电箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5KA（8/20 us），故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA，额定放电电流为10KA；以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型。
二、二类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其首次雷击电流幅值为150KA，波头10us；二次雷击电流幅值为37.5KA，波头0.25us；根据图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计；首次雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为150*50%/3/3=8.33KA；后续雷击：总配电间每根供电线缆雷电流的分流值为37.5*50%/3/3=2.08KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即 8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5~8倍，所以选择能承受8/20 us波形电涌保护器的最大放电电流为8.33*8=66.6KA；即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为65KA，以法国SOULE公司产品为例，选用PU65型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7条规定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA，LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9条规定，在分配电箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5KA（8/20 us），故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA，额定放电电流为10KA；以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型。
三、三类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其首次雷击电流幅值为100KA，波头10us；二次雷击电流幅值为25KA，波头0.25us；根据附图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计；首次雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为100*50%/3/3=5.55KA；后续雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为25*50%/3/3=1.39KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即 5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5~8倍，所以选择能承受8/20 us波形电涌保护器的最大放电电流为5.55*8=44.4KA；即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA，以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型，根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7条规定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA，LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9条规定，在分配电箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5KA（8/20 us），故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA，额定放电电流为10KA；以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型。
在供电线路中，电涌保护器的具体安装以较常用的TN－S系统，TN－C－S系统，TT系统为例，示意如下：
1）TN-S系统过电压保护方式
2）TN-C-S系统过电压保护方式
3）TT系统过电压保护方式
综上所述可见，在防雷保护设计中，总的防雷原则是采用三级保护：1、将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散；2、阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压；3、限制被保护设备上浪涌过电压幅值（过电压保护）。这三道防线，缺一不可，相互配合，各行其责。目前通常作法是以下三点：
1）建立联合共用接地系统，形成等电位防雷体系
将建筑物的基础钢筋（包括桩基、承台、底板、地梁等），梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好的法拉第笼式接地，将建筑物各部分的接地（包括交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地）与建筑物法拉第笼良好连接，从而避免各接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生。
2）电源系统防雷
以建筑物为一个供电单元，应在供电线路的各部位（防雷区交接处）逐级安装电涌保护器，以消除雷击过电压。
3）等电位联结系统
国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（局部修订条文）明确规定，各防雷区交接处，必须进行等电位联结；尤其建筑物内的计算机房等弱电机房，遭受直击雷的可能性比较小，所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外，还应采用等电位联结方式来进行防雷保护，本文不再叙述。
作为电气设计人员都非常清楚，建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用，电气设备的正常运行有着至关重要的作用，所以还有待于各位电气设计人员作进一步的研究与探讨；同时必须严格按照国家规范，善为谋划，精心设计。本文仅此设计作了一点粗浅的探讨，所以文中不足之处，望同行不吝赐教。
参考文献
1、国家标准 建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）北京 中国计划出版社2001
2、中南建筑设计院主编 建筑物防雷设计安装99D562 北京 中国建筑标准设计研究所出版1999.12
第8篇：防护设计范文
关键词：烟花爆竹；雷电防护；接地装置；电涌保护器
雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。自然界每年都有几百万次闪电，雷电作为一种强大的自然力的爆发，目前是无法制止的。最新统计资料表明，雷电造成的损失上升到自然灾害的第三位。据不完全统计，我国每年因雷击以及雷击效应造成的人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50亿～100亿元人民币，而烟花爆竹建筑物遭雷击所造成的损失又是雷电损失中的重要组成部分。本文旨在总结经验，为烟花爆竹建筑物雷电防护提供一种思路，从而减小其造成的人身、财产损失。
1烟花爆竹仓库特点
烟花爆竹仓库一般建立在比较偏僻的地方，而且四周没有建筑物，比较孤立。这样的条件很容易导致雷电的入侵。仓库里存放的大量烟花爆竹，一旦遭遇雷击便会给社会带来重大安全威胁和经济损失，为此，必须对该建筑物雷电防护确实做到安全、经济、有效。根据GB50057-2010、GB50161-2009和GB50058-
1992的规定，烟花爆竹仓库一般采用以下雷电防护措施，包括直击雷防护设计、闪电感应防护系统设计和闪电电涌侵入防护系统设计。
2防雷设计分析
2.1直击雷防护系统设计
接闪器：在建筑物两侧采用独立接闪杆，对闪电进行直截拦截。引下线：采用独立接闪杆的金属支撑杆为引下线作为雷电流的泄入通道。
接地装置：采用小于10Ω（GB50057-2010）人工接地体传导雷电流并将其流散入大地。
2.1.1接闪器。接闪器作为引雷装置，目的就是通过接闪器（主要由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件组成）将雷电吸引过来并通过引下线或者是独立接闪杆的金属支撑杆将雷电流散流到大地。接闪器采用独立接闪杆，对雷电进行引入并传导在大地上泄流掉。
2.1.2引下线。引下线用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。引下线采用圆钢、扁钢、钢管，优先采用圆钢。
2.1.3接地装置。接地装置是接地体和接地线的总和，用于传导雷电流并将其流散入大地。按建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）规定易燃易爆建筑物冲击接地电阻小于10欧。经实测建筑物的基础地网冲击接地电阻为3.9Ω。如某仓库采用人工接地体埋设，防直击雷人工接地体距离建筑物出入口或人行道应大于3m，当小于3m时应加深或铺50～80mm的沥青层（宽度超过接地体2m），埋入土壤里的接地装置，连接处采用焊接，并在焊接处做防腐措施。
2.2闪电感应防护系统设计
将建筑物内的金属门、窗大金属物应以最短距离接到防闪电感应的接地装置上（利用建筑物基础作为防闪电感应的接地装置），其工频接地电阻不于大于10Ω，防闪电感应的接地装置与直击雷的接地装置之间的距离大于3m。
2.3闪电电涌侵入防护系统设计
如某仓库的电源线为架空引入的主要用于照明，在架空线与建筑物的距离小于15m的连接处安装户外型电涌保护器并和金属外皮一起接地，其冲击接地电阻应小于30Ω。在入户处的配电箱（距离地面上2m处）里安装电源电涌保护器并，以最短距离接到防闪电感应的接地装置上。
3维护与管理
为了使仓库防雷设施得到较好的质量保证，必须采取良好的维护管理方式，防雷设施需每半年进行一次检测。
露天防雷设施及接闪器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况。如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。
每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下部分锈蚀情况。如果发现问题应及时处理。
每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。
当前我国正处于高速发展时期，高耸建筑物、各用电设备、烟花爆竹等喜庆产品每年大副增加，这就加大了潜在的雷电灾害隐患。我国乃至全球随着雷电防护都处在探索发展阶段，随着气候的变化和社会经济发展的需求，提高烟花爆竹厂等易然易爆建筑物的雷电防护已迫在眉睫。做好雷击风险评估、加大雷电技术服务、加强雷电防护宣传，从而更加科学地进行雷电防护，减少雷击灾害，促进我国雷电防护与经济更加和谐地发展。
参考文献：
第9篇：防护设计范文
【关键词】综放工作面；进口设备；双基建设；防护设施；设计应用
一、引言
塔山矿是一座年产2000万吨的现代化大型矿井，为进一步强化综采工作面“双基”建设标准，在保证工作面能够正常生产的同时，要最大力度的从设备上给工人提供良好的、安全可靠地装置，来确保工人们的人身安全。目前，塔山矿综采配套设备在出厂时，存在较多人员操作上的安全漏洞，在实际生产中给员工带来了安全隐患，为防止人员发生意外伤害，需在原有设备及控制系统上加装各类安全防护设施，以保障人员安全。目前工作面设备控制系统存在如下缺陷：
（1）工作面前、后刮板输送机头、尾电机、CST运行数据均由吊挂于前刮板输送机上的数据监测装置上传至控制台处的总机上，再由控制台操作人员时刻监测数据是否正常。由于工作面环境差、顶板疏松，经常从顶板上洒落煤块砸到前溜头、尾的数据监测系统上，造成设备不完好，甚至设备上不同程度的受损。（2）工作面转载机、破碎机、前、后刮板机语音喇叭集中控制按钮，全部放于移动列车处，人员可以在远方随时能控制各设备的启、停，这样会给设备正在检修人员造成危害。（3）在前刮板输送机机头CST上原有3个控制按钮，原都随意摆放在CST上，即不方便检修人员操作使用，也不利于设备的维护。当人员爬入转载机或破碎机内检修设备时，若旁若无人的情况下开启设备时，会给正在检修人员造成伤害。（4）在控制台处所控制的8台泵站，若工作面支架检修人员正在检修管路或泵站检修人员正在检修泵时，若它人在不知情况时开启泵站后，会给正在检修人员造成伤害。由于设备所存在的以上问题，和员工实际操作所反映的安全隐患，我综采队人员积极推进工作，分别在各设备的控制按钮上设计了风格不同的安全保护锁箱，在检修人员检修时，可以将其上锁，由检修人员将钥随身携带，以防他人误动作设备按钮，造成人员意外伤害。通过全员努力，最终确立了适合于综放顶煤工作面进口设备为主的各系统的安全防护保护锁箱的构想。
二、研究内容及实施方法
经过多方研讨，初步制定了设计方案，设计了多种既不影响工作流程又能实现成本小、安全系数高、便于操作的防护装置， 主要从四类设备上着手设计加工安全防护罩，具体实施方法为：
1、刮板输送机监测系统推拉可视化防护装置的设计 利用5mm钢板焊接外壳护罩，且在罩体内留有可以推拉的沟壕，采用8mm厚的有机玻璃板作为推拉门，在沟壕内可以自由推拉，下方的电源盒等可用透明胶版将其遮护，并固定在护罩上。设计如下图：
在井下安装后，主要在前刮板输送机头、尾的2套数据监测系统上加装。
2、贝克集中控制系统安全保护锁箱
安装意义：所控制的工作面转载机、破碎机、前、后刮板机按钮，原人员可以在远方随时能控制各设备的启、停，这样会给工作面正在检修人员造成危害。用于工作面电气检修人员检修时，可以将盖板上锁，由检修人员将钥随身携带，以防他人误动作设备按钮，造成人员伤害。加工方法：利用厚3mm铁板和扁铁按照控制台处的集中控制箱的尺寸，在有显示屏的位置上割口，并用扁铁上焊接的螺丝杆将控制器抱紧，安装上锁眼即可。
3、控制三机组合按钮安全保护锁箱
安装意义：在前刮板输送机机头处CST上原有3个控制按钮（分别是：前、后溜单联按钮；贝克系统喇叭），原都随意摆放在CST上，即不方便检修人员操作使用，也不利于设备的维护。当人员爬入转载机或破碎机内检修设备时，若旁若无人的情况下开启设备时，会给正在检修人员造成伤害。此装置用于检修工进入转载机、破碎机内查看设备状况时，可以随身携带按钮箱钥匙，防止他人误动作按钮，造成重大人员伤害，也提高了检修人员进入转载机的安全性。
加工方法：利用厚3mm铁板、合页等焊接多功能锁箱（实物如下），将控制前、后刮板机、转载机的及工作面贝克语音喇叭控制器共同安装到一个箱体内。
4、泵站检修专用安全保护锁箱
安装意义：若工作面支架检修人员正在检修管路或泵站检修人员正在检修泵时，若它人在不知情况时开启泵站后，会给正在检修人员造成伤害。此装置用于泵站检修人员检修时，可以将控制按钮盖板上锁，由检修人员将钥匙随身携带，以防他人误动作按钮，造成人员伤害。
加工方法：利用厚3mm铁板和扁铁按照泵站控制器按钮的实际尺寸，用焊接扁铁上的螺丝杆将其抱紧，并安装好锁眼即可。
三、创新点
1、复杂地质环境条件下能够安全、可靠运行，确保检修人员操作安全，可广泛应用于各生产矿井的数据监测和控制设备上。2、设计新颖，外部美观得体，提高了装置使用的美观、实用、安全性。3、提高了工作面设备的安全可靠运行，也提高了“双基建设”标准要求。4、加强了检修人员的安全性，可以随身携带锁箱钥匙进行检修。5、投入较少的成本，换取较大的安全及生产效益。
四、结语
它成功地解决了塔山矿千万吨综放工作面配套设备控制系统按钮的安全防护问题，使用效果明显，强化了员工对于安全的责任意识，更重要的是提高了员工对于设备检修设备的安全系数，对千万吨综放工作面的安全高效生产有重要意义。
在经济效益方面，此项技术改造费用成本仅为10000元，但所取得的经济效益特别显著。刮板输送机监测系统推拉可视化防护装置投入使用以来从未损坏过，防尘性也较好，起到了设备防砸、防尘的作用，其它安全防护装置也提高了设备使用的安全性、易操作性。可广泛推广应用于以进口设备为主的大型矿井。
参考文献
[1]吴相宪.王正为.黄玉堂.实用机械设计手册[M].中国矿业大学出版社，1993.
[2]王洪欣.李木.刘秉忠.机械设计工程学[M].中国矿业大学出版社，2001.
