防雷工程设计范文
时间：2024-05-20 17:40:20
导语：如何才能写好一篇防雷工程设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
山东省成武县现有12个乡镇电教中心和453个村级远程教育网络。成武县气象局防雷中心在对全县远程教育电教室防雷设施调查中,发现大部分远程教育接收设备防雷设施存在问题,远教终端是教育部为了促进农村的发展而专门设置的接收系统,在全县范围逐步安装。该系统由接收天线、信号转换器、电视机、微机、显示器组成,系统的电源线路、信号线路应全天侯与设备连接。由于设备安装在各乡(镇)、村办公室,接收天线露天设置,因气象、地理等原因,存在不同程度的雷击隐患。同时,由于农村经济的发展不平衡,许多村庄公共积累较少,依据规范统一安装高标准防雷系统,存在着一定的困难。因此,按照客观实际设置防雷设施十分重要。为了保证远程设备设施的安全及师生的人身安全,农村现代远程教育工程的卫星接收系统与计算机网络教室必须正确安装防雷系统。Www.133229.Com现对农村远程教育防雷工程设计作一探讨。
1、防雷设计的原则、标准及规范
现代远程教育终端系统的设置是一项利国利民的富民工程,防雷设施的设置应本着安全有效、客观实际、经济实用的原则,在对当地雷电活动特点充分了解的基础上,对终端系统实施相对应的防护方式。农村远程教育防雷设计原则是保证师生的人身安全,保护农远设备及被保护对象不受损害。其主要设计标准及规范有《gb50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术设计规》《gb50057-94建筑物防雷设计规范》《gb173-1998计算机信息系统防雷安全规范》《gb5 0174-93电子计算机房设计规范》《jgj/t16-92民用建筑电气设计规范》《iec61312雷电电磁脉冲的防护》《iec6164 3spd电源防雷器》《iec6 1644spd通讯网络防雷器》。
2、确定建筑物保护级别及系统雷击途径分析
根据《gb50057-94建筑物防雷设计规范》中有关规定[1],将各现代远程教育系统划分为第3类防雷建筑物。远教终端正常工作时的线路连接基本构成为:架空低压线路直接架空进入建筑物的低压配电盘、电源自配电盘直接与终端设备连接,接受天线与同轴信号线相连架空进入终端设备,pe直接接地。自此可以分析,该系统遭受雷击的危害主要有“路”与“场”2条途径造成。
2.1终端设备由“路”径造成的危害
一是信号线路。由于接收节目的需要,终端天线须处于较开阔地带,因而接收天线高频头存在着直接雷击的可能性,一旦接受天线遭受雷击,雷电流便沿信号线路进入设备,造成远教终端整体损坏。二是电源线路。现在农村用电99%为架空线路,线路走向设置难以避开落雷区,因而加大了输电线路遭受雷击的概率。雷电通过电源线路产生的危害主要由以下原因造成:雷电击在高压线路l或雷电反击中性n线造成l—n间高电压;雷电击在低压线路上l、n皆带有高电压;静电及电磁感应造成l、n皆带有高电压。三是终端设备接地装置(pe)。若接地装置附近金属构件遭受雷击,雷电放电过程中对该接地装置产生反击,从而造成l—pe间的高电压。四是雷电直接击中建筑物与设备。由于农村建房一般采用土墙或砖砌房屋,房顶采用木棒砖瓦,因而增大了设备直接遭受雷击的可能。
2.2终端设备由“场”径造成的危害
雷电通过“场”径对远教终端产生的危害主要是电磁干扰,当远教终端处于雷电放电通道附近时,受雷电放电产生的电磁干扰,远教终端设备将产生雷电感应。
3、防雷措施
3.1卫星地面接收站直击雷防护措施
卫星地面接收站应加装避雷针,以确保设备与人身的安全,需在距卫星天线基座2 m外安设地网,其阻值≤4 ω,基座金属部分与地网间用40 mm×40 mm镀锌扁钢做良好电气连接。
3.2计算机网络系统防雷措施
通过对雷电波的频谱进行分析,发现雷电波的绝大部分能量集中在供频附近。因此,雷电波极易和电源线发生耦合。根据统计资料表明,70%~80%的感应雷和雷电侵入波来自传输线。根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的有关规定,对雷电入侵波应分级泄放,直到将感应过电压降到设备可以承受的水平。应在电源开头处加装1台20 ka的三相(或单相)电源避雷器,并采用相应数量的防雷插排。在信号网线上加装1台信号避雷器。另外,在交换机处加装1台多口的交换机避雷器(与交换机端口相同)。电源spd并联安装,信号spd串联安装,并按照国家相关规范合理布线。电源连接相线铜导线均采用10 mm2铜缆,接地端铜导线均采用16 mm2(黄绿相同);信号接地采用4 mm2铜缆(黄绿相同)。
3.3地网制作
良好的接地在防雷系统中极其重要,是不可缺的。良好的接地可以有效地将雷电流泄放入地,保护设备及自身的
(下转第302页)
(上接第299页)
安全。因此,应做好接地系统,达到国家相关规范及规定的安全水平,以确保人身安全和设备安全。接地装置要求每一个接地点是2根铜铸钢接地棒,2根铜铸钢接地棒并联,间距不小于1.5 m,两根之间用截面积为bvr 25 mm2多股铜导线压接,有条件的最好进行熔接。以此保证农村现代远程教育工程的防雷安全。
篇2
感谢贵单位给我提供这么好的一个实习机会。短短的一个月很快就结束了，此次实习，我主要在工程部工作，因此有机会参与新建、改扩建等防雷工程的方案设计与施工，雷电灾害评估等。同时也在检测部和审核部参与过防雷工程实地检测验收和防雷工程图纸审核评定等工作。理论与实践的结合使我对防雷工程设计、防雷工程预算，防雷工程检测验收、防雷工程审核及雷灾严峻形式有了更清楚的认识。
防雷工程设计
结合自己所学知识，在校时间我们主要针对二类、三类建筑物进行简单的直击雷防护以及低压入户线路的感应雷防护的工程设计，在实习过程中我有机会接触到了计算机机房的防雷设计、改扩建工程的防雷设计、移动通信机站、加油站等工程的防雷设计，因此使我对防雷工程设计有了更清楚的设计思路：
首先判断被保护对象的特点，确定被保护对象的类别，如建筑物、易燃易爆场所、信息系统等。
1.建筑物防雷
先进行防雷分类，根据防雷类别，按建筑物防雷规范GB50057—94中，应明确各种防范措施逐条对照，进行设计，主要防雷项目有；a.直击雷防护;b.感应雷防护;c.雷电波侵入措施;d.其他防雷措施。
2.易燃易爆
应根据易燃易爆场所的性质，查找相应的设计规范，并结合GB50057—94中第一或第二类建筑物的防雷措施，进行防雷设计。
3.信息系统
首先将整个系统分两部分：外部防雷和内部防雷。
外部防雷：主要有接闪器、引下线、接地装置。
内部防雷：主要措施有电源避雷器、信号避雷屏蔽措施、等电位连接、综合布线。
其中弱电系统防护和信号系统及计算机网络系统防雷是感应雷防护中最为重要的环节，也是最容易发生事故的部位。
A.弱电系统防护
线路采用埋地入户，并采用加装浪涌保护器分级防护，电源线路的各级浪涌保护器（SPD）应分别安装在被保护设备电源线路的前端，浪涌保护器各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相线连接。浪涌保护器的接地端与配电箱的保护接地线（PE）接地端子板连接，配电箱接地端子板应与所处防雷区的等电位接地端子板连接。各级浪涌保护器（SPD）连接导线应平直，其长度不宜超过0.5m。带有接线端子的电源线路浪涌保护器应采用压接；带有接线柱的浪涌保护器宜采用线鼻子与接线柱连接。
B.信号系统及计算机网络系统防雷
加装浪涌保护器进行防护，信号线路浪涌保护器SPD应连接在被保护设备的信号端口上。浪涌保护器SPD输出端与被保护设备的端口相连。浪涌保护器SPD也可以安装在机柜内，固定在设备机架上或附近支撑物上。信号线路浪涌保护器SPD接地端宜采用截面积不小于1.5mm2的铜芯导线与设备机房内的局部等
电位接地端子板连接。接地线应平直。浪涌保护器SPD应安装牢固，其位置及布线正确。
防雷工程预算
防雷工程预算是我在实习过程中最新接触的知识点，在实际工程中接触到一些改建工程的防雷预算方案，具体归结为：
防雷装置建筑、安装工程费用由工程直接费、间接费、计划利润、税金等四部分组成。
防雷工程检测验收
检测包括观察、了解、和测量，通过切身实际的防雷工程检测验收，使我对防雷工程有了一个更深的理解，在检测过程中也遇到了很多规范上没有提到的问题，回来后经过专家的讲解、使我收获了不少新知识。
首先是测量检查
了解防雷装置所处的环境、位置、建筑物的使用性质、高度、形状、发生雷击事故的可能性及其后果。并画出平面示意图。
查阅设计图纸了解隐蔽工程的施工情况。
检测方式：接地电阻值用接地电阻测试仪测量，用材规格用游标卡尺测量，高度用经纬仪或皮尺测量，长度用皮尺测量，其它外观检测。
一.直击雷防护
1.接闪器的检测
a.独立避雷针；测量高度、用材规格、防腐情况、电气连通的情况
b.避雷针；避雷针主要用来保护突出屋面的设备，根据滚球半径法计算避雷针本身的高度和保护范围，选材规范上做有具体规定。
c.避雷线（网、带）：测量高度、用材规格、网格尺寸、防腐、固定情况、电气连通。避雷带应沿屋角、屋脊、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设、避雷带可采用明敷或暗敷良种形式，具体施工规范上都做有具体规定。
2.引下线的检测：测量材料规格、防腐、连接、固定、敷设方式、间距情况。引下线应沿建筑物四周均匀或对成布置，易设拐角处，引下线间距按建筑物周长平均计算，一、二、三类建筑物引下线间距分别为不大于12米、18米、25米。易利用钢筋混凝土结构柱内主筋作为引下线，明敷引下线应使用热镀锌钢材，优先选用圆钢，工程施工规范有明确规定。在实际检测中我还接触许多新工艺如：引下线采用压力熔焊对接和螺栓连接等。
3.接地装置的检测：参考设计图纸、向施工员、甲方了解接地装置情况，作好记录。
二.侧击雷防护
当建筑物高度超过滚球半径是，应采用防侧击措施
1.从滚球半径起每隔不大于6米沿建筑物四周设均压环并与引下线相连。
2.滚球半径及以上外墙上的金属门窗、栏杆、玻璃幕墙金属框架、广告架等金属物均应与均压环连接。
接地电阻的测量
1.检测前后仪器的检查。
2.测量土壤电阻值，为计算做准备。
3.测量接地电阻
4.复测读数，作好记录
三.感应雷防护
1.建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物均应接到防雷电感应的接地装置上。金属屋面以及预制构件每隔18—24米采用引下线接地一次。
2.平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100MM时，应每30M用金属线跨接一次，其交叉净距小于100MM是交叉处亦应跨接。当常金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过度电阻大于0.03Ω时，连接处用金属线跨接，对有不少于5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。
3.防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。
四.防雷电波侵入
1.低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引人，其埋地长度应符合下列表达式的要求，但不应小于15m，在电缆与架空线连接处，尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。
2.架空金属管造，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道，应每隔25m左右接地一次，其冲击接地电阻不应大于20Ω，并宜利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。
五.防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电器线路的反击进行检查。
六．有爆炸危险的露天钢质气罐，当其壁厚不小于4MM时，可不装接闪器，但应接地、且接地点不应小于两处，两接地点距离不宜大于30M。
七.在电源引入的总配电箱处宜装设过电压保护器。并检测电气是否接地。
八.数据处理：各项检测读数、计算结果均应保留一位小数。
防雷工程审核
在建筑学理论的指导下，在实习过程中我接触了防雷工程审核的整个过程，现作如下总结：
一.审核图纸的前期工作
（一）受送交的工程施工图设计图纸
全套图纸分三大类：1.建筑设计图2.结构图3.设备图纸
设备图纸包括：电施、水施等
防雷工程主要审核“防雷接地平面图”以及“屋面防雷平面图”。
（二）写《新建建筑物防雷装置设计审核单位登记表》
（三）请送审单位，填写《防雷装置设计审核登记表》，并加盖送审单位公章。
二.审核图纸，提出符合规范要求的审核意见
（一）建筑设计图
看总说明和总平面图，弄清具置，如是建筑群，要考虑建筑物之间的距离。
（二）结构图纸
看结构的说明，弄清结构形式是砖混还是框架结构
（三）电气施工设计图
先看电气总说明，并做相应记录，以便提出审核意见
按建设部规定的审核要点进行逐项审核。
审核步骤分别是：
1.避雷带（按滚球法计算）
2.基础引下线与天面引下线是否对应（找结构图中有桩的地方）
3.电梯、电缆桥架、强弱电井（设计说明中电气—竖直金属管道内首末端接地。
4.测试端子
5.有无SPD，有装在那里？
6.楼高要设均压环
7.屋顶突出金属物及周围栏杆是否有效连接
8.人工接地体（看电气说明）
以上步骤必须按照规范具体设计和施工，才满足审核标准。
雷灾严峻形式和科普知识宣传
根据各地防雷中心上报的雷电灾害材料分析，河南省雷电灾害具有发生范围较广、危害严重、多次发生大面积雷灾、农村雷灾频发、部分地区出现冬雷、感应雷击多、雷击对象多为微电子设备等特征。与以往相比，近年来年雷灾发生次数和经济损失明显增加，雷击死亡人数减少、受伤人数增加。XX年，我省雷电灾害共造成6人死亡、36人受伤，与XX年的15人死亡、13人受伤相比，死亡人数减少，受伤人数明显增加；直接经济损失为472.1万元，与XX年的142.2万元经济损失相比明显增加。XX年危害较严重的雷电灾害有：（1）XX年6月1日傍晚7时左右，狂风骤雨袭击郑州，多处遭受直击雷袭击，并出现大面积停电。重点文物保护单位——河南博物院主展馆西北角一顶端装饰角被雷击掉，该处出现一明显缺口，3块各重10公斤左右的水泥块直落展厅，几百平方米玻璃、自动控制和监视设备等严重毁坏，直接财产损失在100万元以上，所幸博物院所收藏的文物没有受到损伤。(2)XX年5月27日15时50分左右，获嘉县中和镇第一中学教学楼遭受了一次雷电的袭击，位于二楼的四间教室内有28名学生不同程度地被雷电击伤，其中有三四名学生伤势较重。另外，这座两层教学楼上下电线被击断，造成多处电灯、电闸、风扇调速器、窗户玻璃被击碎，三处水泥拱梁、两处水泥地面、一处水泥窗台被击成坑。近来我省汛情非常严重，每次强对流天气都伴随着雷雨大风，给全省造成了大面积雷电灾害。据不完全统计，截至日前今年全省已发生雷击事故三十多起，造成11人遭雷击死亡，十多人受伤。仅6月21日凌晨发生的强对流雷雨天气就造成全省发生二十多起雷击事故、6人遭雷击死亡、5人受伤、经济损失巨大。
为贯彻落实省局文件精神，确保汛期气象服务工作“以人为本，无微不至，无处不在”，尽可能减少雷电灾害所造成的危害，省防雷中心积极与新闻媒体合作，于XX年7月5日在主流媒体大河报上开辟专版进行专题防雷宣传，宣传雷电危害、如何防范雷击、雷击后的应对措施、防雷隐患、我省防雷减灾管理现状和省防雷中心的所做的工作。借此机会，省防雷中心与大河报建立了发生雷电灾情信息互动机制，联动反应，互相支持，以便快速反应，及时调查了解灾情。同时还与省图灵公司合作，在媒体上公布雷电灾情24小时免费直报电话，保证及时有效地了解雷电灾情。真正把雷灾的防护落到了实处，使我感受到作为一个防雷工作的责任心和使命感。防雷减灾、安居乐业是我的理想，学有所成、服务社会是我的目标。
篇3
关键词：古建筑，防雷，施工技术。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
目前，处个别重点保护建筑外，大多数古建筑缺少有效的防雷保护措施。同时，国内尚无关于古建筑的防雷规范和标准，现有的《建筑物防雷规范》也未能完善指导古建筑防雷工程的设计和施工。
一、古建筑易遭受雷击的原因
1、内部因素
我国的古建筑绝大多数为砖木结构,从古建的艺术特点上来说,大多有高翘的飞檐和高深的屋顶,作为飞檐和屋顶的支承结构与内外装饰都采用了大量木材;古建立柱和横梁为粗大木料;天花板均为薄木板架于木棱木条之上;这些都是易于燃烧的木质材料,一旦遭受雷击,极易引起木质构件燃烧。
虽然我国古建筑主体多以砖木结构为主,但其上也有不少装饰物采用金属材质;另外多数古建筑物大殿正脊中部埋设有用于辟邪金属宝盒,有的建筑物屋顶内部还有锡背,铜质宝顶,还有的建筑物屋面有金属链条作装饰用。这些金属物均没有任何接地处理,而且通常都安置在建筑物的最顶端,这些金属物都大大增加了建筑物遭受雷击的概率。
从结构上看,古代建筑多以坡顶为主,且坡度较大,大多有高翘的飞檐和高耸的屋顶且屋脊比较多。这些部位在古建筑上一般都显得尖锐、突出,部分部位还是金属材料,雷击发生时,雷电的路径会优先选择从这些部位流过。
2、现代化元素
现代化元素的引入增加了古建筑物遭雷击的几率。据调查了解,大多数国家、省、市级重点文物保护单位的古建筑物内部都增设了消防、报警、监视系统等。而这些现代化弱电设施的引入给古建筑带来了更多的雷电入侵通道,无疑增大了古建筑物遭雷击的几率;更加之大多安装这些弱电设施的施工单位没有对其采取必要的防雷措施而致使古建遭雷的事例时有发生。
二、古建筑防雷保护的技术措施
1、古建筑直击雷防护
古建筑直击雷防护装置设计和施工遵循的原则。
在古建筑上安装防雷装置不能对古建筑物本身造成损害。防雷装置要在古建筑物上固定、支撑、连接和敷设时就必须用非常规的方法,不能因为安装防雷装置而对古建筑物造成二次破坏。同时施工过程中也须严格遵守施工操作规程。古建筑年代久远,大部分建筑经历长年的风雨侵蚀,不能因为施工不慎而对古建筑物造成二次破坏。
防雷装置安装后要对古建筑物起到防雷保护作用。这一点也是我们所有工作的最终目的。有些古建筑物一旦损坏,往往是无法复原。我们应对古建筑做详细全面的勘察,系统的分析研究,制订出相应可行有效的防雷设计方案,并最终确保防雷设计方案的严格执行。
安装的防雷装置要尽可能美观,与古建筑的风格样式和谐统一。因此采用的防雷装置应尽可能做到与原古建筑融为一体,不能喧宾夺主。尽可能使其融入古建筑物本身,并且要和周围环境和谐统一。
2、古建筑直击雷防护装置的形式
1）接闪器
由于古建筑的外观复杂,屋脊和屋面的造型多,因此接闪器的形式、外观、材质和安装工艺的选择应充分结合古建筑的类型和屋顶形制慎重选择。古建筑防雷工程设计和施工中,必须遵守不改变文物原状的文物保护原则。选择使用接闪导线的颜色应与古建筑物相应位置的颜色协调一致。既要做到保证其防雷效果,也要做到不影响古建筑的外观与其周围环境协调一致;还要尽可能避免对古建筑造成破坏。
在古建筑物上敷设避雷带,其支持卡子不能靠在古建筑上打孔来固定,这会破坏古建筑,可以采用U型（抱箍式）固定件、固定螺丝与瓦面之间应加橡胶垫进行保护,接闪导线的固定支件的高度不宜小于150mm,可选用25mm× 4mm的热镀锌钢。避雷带之间的连接,可选用铜管进行压接;三根或多根避雷带连接时可在每根避雷带上压铜鼻,铜鼻之间用螺丝固定连接。这样避雷带既保证电气连通性,也保证了连接的机械强度（见图1）。避雷带敷设时要与古建筑物顶的金属装饰物都做好电气连接,确保金属物都有良好的接地。
图1 避雷带及支持卡子做法示意图
2）引下线
古建筑物引下线敷设时,应避开建筑物的正面,尽量在建筑物的侧面、后面等不经常被人注意到的地方敷设;并做到分段固定,并以最短路径敷设到接地体,敷设应平正顺直、无急弯。每条引下线,在地面以上1.8米加装绝缘套管,以防止接触电压对人员的伤害。引下线涂刷成与古建筑墙面相同或相近的颜色,减少对古建整体外观的影响。
沿古建的木立柱引下时,建议采用多股铜线作为引下线,采用绝缘的多古铜线作为引下线,圆形抱箍固定。（见图2）
图2 引下线的固定
3）接地装置
接地装置的材料选择和现代建筑物类似,采用热镀锌角钢和扁钢敷设就行。古建筑接地装置的形式,要充分考虑古建周围场地、环境施工时受局限的情况,应本着为节约经费和有利于防止跨步电压危害的原则。
敷设时还需注意接地装置与地下管线路的安全距离。若达不到规范要求的须连接成一体,构成均压接地网。这样可以使到接地网界面以内的电场分布比较均匀,可以减小跨步电压对游客的危害。如果遇到电阻率高的区域,可考虑采用换土、降阻剂、接地模块等方法。注意在进行接地施工时应避免掘到地宫或其他文物,在挖掘之前要进行仔细勘测。接地装置开挖时,需对地面所敷设的古砖、石做好标记和编号,回填时,将其恢复原貌。
3、防雷电波侵入和雷击电磁脉冲的措施
当古建筑内安装有低压电气系统和（或）电子系统时,古建筑内有大型金属构件或存有体积较大的金属物体时,应有防雷电波侵入和雷击电磁脉冲（LEMP）的技术措施。防LEMP的主要技术措施为:等电位连接、屏蔽、综合布线和安装SPD。
1）等电位连接要求
古建筑上的金属物体,如金属宝顶、宝盒、锡被、铜被等,要和防雷装置作等电位连接。同时还需考虑到古建筑檐下的防鸟铁丝网、所有金属管线的屏蔽层、设备金属外壳等设施的等电位连接。
控制机房（如监控、消防）的等电位连接,应根据电子系统的工作频率分别采用星形（S型）结构或网形（M型）结构。
2）屏蔽要求
对于进入古建筑的供电线路、电话线等不宜架空引入。当其架空引入时,应在进入古建筑前用埋地电缆或穿金属管屏蔽埋地引入,并在进入古建筑物时与古建筑的防雷装置相连。
3）综合布线要求
建筑物内传输网络的综合布线施工应符合现行国家标准《综合布线系统工程验收规范》GB50312-2007的要求。需统一考虑其走向和相互间的距离,使各种室内布线合理。最低的要求是,将这些系统穿金属管或采用有金属外皮的电缆,并可靠接地。
三、结语
从古建筑物的整体风貌,到大量的珍贵木刻、砖雕、绘画等艺术品,是世界人类文化珍贵遗产。因此,古建筑物防雷须首先对古建筑物有全面了解,对它的雷击历史、结构特性、自然环境、金属器物等等做出全面分析,统筹规划古建筑的防雷工程设计和施工。
古建筑是不可再生的资源,若保护不当会造成不应有的破坏。因此,古建筑防雷工程的设计要遵循以保留古建筑原状为准则,坚持古建筑保护与环境保护并重,遗产保护与人身保护并重,应因地制宜,从外部防护和内部防护两个方面采用安全可靠、对建筑原状最小影响的方案与方法,建立完善的雷电防护体系。
参考文献
[1] 建筑物防雷设计规范.GB500 57- 94(2000版).
[2] 建筑物电子信息系统防雷技术规范.(GB50343-2004).
[3] 古建筑木结构维护与加固技术规范.GB50165-92.
[4] 石拥军,等.古建筑物防雷略论.2004.
篇4
关键词：电气系统；防雷设计；信号线路；监控系统
为了满足人们的生产生活需要，很多商业大楼和民用建筑中都安装了大量功能不同的电气设备。例如：照明设备、消防控制设备、插座、电话、工业和民用的动力设备、智能系统、娱乐设施等，这些电气设别的使用在给我们带来方便的同时也给建筑带来了一定的安全隐患。这些电气设备的耐过压能力不高，在雷击产生高压以及雷击产生的电磁脉冲下都会受到严重的破坏。所以，提高高层建筑电气设计中的防雷技术应用，成为目前高层建筑中的一个重要问题。
一、雷击的破坏作用
在云层中存在很多分布不均匀的正、负电荷，在我们的大地中也存在不少的负电荷，在云层活动比较频繁的时候，云层之间很可能发生碰撞，这样不同云层携带的正负电荷就有机会接触并产生放电现象，这就是我们平时说的雷击现象。雷击现象不仅会出现在云层之间，还会发生在云层和大地之间。我们在生活中进行的避雷活动，主要针对的就是云层恶化大地间的雷击，因此这种雷击很有可能威胁到建筑物、居民、畜类的安全，所以为了有效减少雷击造成的危害，我们有必要提前做好防护措施。一般雷击有下面几个特点：
（一）直击雷。直击雷是指雷电与建筑物的楼顶发生直接性接触，这种接触会在瞬间产生强大的放电现象，产生的电流就会顺着导体进入到我们的建筑物内，进而威胁到人们的生命财产安全。如果我们能够提前做好避雷措施，例如设置避雷针、避雷器等把电流进入到大地，就可以将雷击对建筑物产生的危害减到最低。
（二）雷击波冲击。是指雷击产生的瞬间大电流，顺着电线、天线等进入到建筑物内。在这种情况之下，建筑物内的电气会受到直接性的破坏，使电路产生短路，也有可能导致建筑物内部起火。
（三）感应性电压。建筑物外部除了有电缆和电线外，还有很多的金属管道，在出现雷击的时候，雷电产生的瞬间电流被避雷针引导地下，在这个过程中建筑物周围会出现强烈的电磁场。同时，建筑物的外部设备在雷击作用下，也会出现感应电压，这个电压与建筑物周围的磁场产生交互作用可能会导致电子设备存储的数据丢失。
（四）地电位反击。避雷针可以将雷击产生的瞬间大电流引导地表，但是地表的雷电会产生反击，使得地表的防护网在瞬间经历高压，这样很可能对地表的电力设备产生危害。
二、电气设备防雷工程设计的相关思考
（一）屏蔽。屏蔽是为了使建筑物内的电子设备、通信系统和控制系统避免受到雷击的危害。建筑物内安装的电子设备容易受到电磁波的干扰，而且这些设备的耐压能力较弱，在打雷或者接闪的时候，都会受电磁波的干扰和影响。有的时候，甚至，临近建筑物接闪都会使它们受到建筑物传来的电磁波的影响。因此，我们在设计建筑物的时候一定要考虑到建筑物的屏蔽功能。在建筑物设计的时候要尽量选择钢筋作为主要建筑材料，这样利用钢筋可以在建筑物内形成一个等电位的网状结构，在雷击发生的时候可以将产生的电流分流掉，进而实现屏蔽功能。另外，在建筑物的钢筋选择时，要充分考虑到建筑物的结构特点，不同的结构构造，需要的钢筋密度也不相同。设计人员需要根据建筑物的实际情况来选择钢筋的密度。屏蔽不仅可以解决分流问题，而且可以有效预防雷击电磁波。
（二）接地。接地的目的是把流入防雷系统的电流引导大
地，以免电流都集中在某一个位置，给需要保护的设备产生损坏。好的接地系统可以有效的将雷击产生的能量引入地下，防止发生电压反击。过去使用的接地规范要求某个设备单独接地，这种做法在现在已经不被提倡。目前我们使用的都是防雷接地系统共用接地设备。接地作为防雷系统中最根本的要求，如果接地措施做得不好，那么防雷系统的整体效果都不能很好的表现出来。
（三）合理布线。合理的布线是为了更好的提高防雷的效
果。现代社会，建筑、电视、电话、照明设备等都跟线路有着密切的关系，因此我们在进行防雷设计的时候要把这些因素都考虑进去。为了保证接闪的时候这些线路不被影响。我们要做到以下两点：首先，要将管线放在金属管内，实现屏蔽效果；其次，需要把管线的主干线中的垂直部分放在建筑物的重心，尽量缩小电磁波的感应范围。
总的来说，雷击对电气设备带来的危害是巨大的，为了尽可能的避免雷击给电气设备带来危害，我们需要通过雷击入侵的途径着手，对可能造成雷击的因素全面考虑。尽可能做到将雷击带来的伤害降到最低，避免不必要的损害。
参考文献：
篇5
关键词：办公大楼防雷设计
中图分类号：S611文献标识码： A
1、引言
电闪雷鸣是一种常见的自然现象，但是直到今天人们尚未完全掌握和利用它。建筑物，特别是高层建筑物因为高度高，容易落雷，如果没有可靠的防雷系统， 极易对建筑及建筑内的设备造成损坏或火灾，对人员造成伤害。当前，预防的方法有“抗”和“泄”两种，而现阶段主要用“泄”的方法。防雷系统就是为了避免直 接雷击造成机械破坏、电磁力破坏或热效应损坏。
2、项目概况
南安乡村委办公大楼占地面积400平方米，南安乡村委办公大楼属办公场所，周边地势开阔，地处抚河边，容易成为雷击目标。且抚河边空气湿度大，水蒸气上升形成雷雨云，雷击发生的概率较高。
该办公大楼建于2008年，为4层钢筋混凝土结构建筑。大楼为长方形结构。大楼供电线路为架空引入，总配电室在一楼，为TN-S供电制式。进入三楼微机房的网络线路、程控电话信号线路、有线电视信号线路为架空直接引入。进出三楼机房的二路高频信号线路悬挂至屋面女儿墙，然后沿办公楼外墙敷设，在机房内通过闸刀切换。监控机房内视频线路、控制线路从办公大楼埋地引入监控室，电源线路为办公大楼一楼分配电箱直接引入。
3、按雷击风险评估确定雷电防护等级
随着城市现代化的不断发展，科学技术的不断进步，智能建筑迅猛发展，各类信息系统得到广泛应用，特别是超大规模集成电路的应用，极大的提高了工作效率。但是，这些电子设备普遍存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压过电流和脉冲电磁会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如防护不当，这些雷害轻则使电子设备误动作，重则造成电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。因此，根据项目的设施和建（构）筑物结构特性，并结合以上的各种雷电危害类型（人员生命损失、公共服务损失、文化遗产损失、经济价值损失），进行雷电风险评估尤为重要。
按照综合防雷概念及拟定的设计思路，对该大楼存在的雷击隐患进行逐一完善。首先通过《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94（2000版）和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004进行雷击风险评估，确定其建筑防雷类别和电子信息系统防雷等级。
南安乡村委办公大楼，高度18m，长度40m，宽度10m，据抚州市气象部门资料，抚州市年平均雷暴日为58.6天，最多年份达80余天，该地属高雷区。
3.1.1建筑物年预计雷击次数N1应按下式确定：
N1=k×Ng×Ae (次/年)
式中：N1---建筑物年预计雷击次数(次/年)；
k---校正系数;（因位于抚河边k取1.5）；
Ng---建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km2・a）]；
Ng =0.024×Td1.3
Td---年平均雷暴日（d/a）。抚州市年平均雷暴日为58.6天。
Ae---与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；
L、W、H---分别为建筑物的长、宽、高（m）；
经计算，N1=k×Ng×Ae=0.117(次/年)
该办公大楼属第三类防雷建筑物。
3.1.2建筑物入户设施年预计雷击次数N2应按下式确定：
N2= Ng A′e= Ng （A′e 1+ A′e2）（次/年）
式中， Ng―建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km²・a）]
A′e 1―电源线缆入户设施的截收面积（km²）
A′e2―信号线缆入户设施的截收面积（km²）
① 对低压埋地源电缆：A′e 1=2×ds×L×10-6 =2×150×200×10-6 =0.06km²
② 对架空信号电缆：A′e 2 = 2×ds×L×10-6＝2×150×200×10-6＝0.06km²
入户设施年预计雷击次数：
N2= Ng *A′e= Ng （A′e1+ A′e 2）= 0.024×58.61.3×0.11= 0.525（次/年)
3.1.3此建筑物的预计雷击次数N的计算
N=N1+N2=0.117+0.525=0.642（次/年）
3.1.4办公楼可接受的最大年平均雷击次数Nc的计算
因直击雷和雷击电磁脉冲引起信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数（GB50343―2004录A）按下式确定：
Nc=5.8×10 ֿ1.5/C
式中：
Nc―直击雷和电磁脉冲引起信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数。
C―各类因子。C=C1+C2+C3+C4+C5+C6
C1―信息系统所在建筑物材料结构因子，办公大楼为钢筋混凝土结构，C1取1.0。
C2―信息系统重要程度因子，为集成化的低电压设备、架空线缆 C2取1.0；
C3―信息系统设备耐冲击类型和抗冲击能力因子，本因子与设备的耐各种冲击的能力有关，与采用的等电位连接措施有关，与供电线缆，信号线屏蔽接地状况有关。本系统的设备耐冲击能力相当弱，C3取3.0。
C4―信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子，处于LPZ1区，C4取1.0。
C5―信息系统发生雷击事故的后果因子，本信息系统中断不会产生严重后果，C5取0.5。
C6―表示区域雷暴等级因子。C6取1.2。
由以上得C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=7.7
代入公式：Nc=5.8×10 ֿ1.5/C
得：Nc=0.024；
3.1.5信息系统雷电电磁脉冲防护分级计算：
防雷装置拦截效率的计算公式：E=1- Nc/N
得：E=1-0.024/0.642=0.962
根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）第4.2.4条，“当0.90＜E≤0.98时，定为B级”。该办公大楼信息系统雷电防护等级为B级。
4、外部防雷设计
4.1直击雷保护
根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94(2000年)版要求，需在建筑物天面增加设置避雷带，以满足直击雷防护的需要。
设计如下：
避雷带沿大楼女儿墙敷设。避雷带及其支撑采用Φ12镀锌圆钢；避雷带支撑杆采用“7”字型和“L”型，间距为1.0m。避雷带引下线利用建筑立柱内不少于二根≥φ8mm主钢筋作为引下线，引下线数量6根，沿建筑立柱分布。
4.2引下线
引下线为连接接闪器与接地装置的金属导体，作用为分流且把闪电电流传导至接地极泄放到大地。引下线宜采用圆钢或扁钢，优先采用Ф12mm圆钢。该大楼引下线利用结构柱内主筋上下通长通焊。引下线冲击接地电阻不大于4Ω，在地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地线中应安装防雷检测测试盒。
5、结论与讨论
通过对抚州汝水公园办公大楼遭受雷击现场的实地勘察，结合其雷击环境、地理环境因素分析其遭受雷击的途径进行防雷改造后，经抚州市防雷装置质量检测检验所检测合格。在2011年雷雨季节，该办公楼内设备运行良好，未出现设备因雷击击毁现象。由此可见，综合防雷技术在运用合理的情况下，必然能起到有效的防雷效果。
参考文献：
1、建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）；
2、建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004；
篇6
【关键词】 高层建筑 防雷工程 接地
由于高层建筑受雷电的破坏力极大，所以加强高层建筑物的防雷措施，显得非常重要。高层建筑物可能遭受到的雷电危害有：直击雷、雷电波侵入、雷电感应、侧击雷等。通过查阅国内外防雷技术的相关资料可以看出，建筑物防雷装置有两种：分别是外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置是传统的避雷装置，由建筑物顶端的避雷针、避雷网上落直击雷，通过引下线和接闪器把雷电流通过接地装置转移到土地中。而内部防雷装置就是把楼内雷电流和所产生电磁效应减小的附加防雷措施。如加装避雷器用以防止雷电电磁脉冲的危害；采用笼式避雷网等措施防护侧击雷等。
1、高层建筑的特点以及防雷级别划分标准
一方面，高层建筑的楼层较多其高度也相对较高，当雷雨天发生时，容易受到雷击的侵害；另一方面高层建筑在建造时均使用了钢筋混凝土或者是钢的材料，因为是金属物更容易受到雷击；而且高层建筑物一般都建有地下室或者有比较多的管道，这就增加了建筑物受到雷击的机会。
目前对建筑防雷级别的划分，除具有建筑物的功能性质外，第二、三防雷建筑，还要取决于建筑物的年预计雷击发生次数。高层建筑应属于第二类防雷建筑。
2、高层建筑的外部防雷设计
2.1防侧击雷
（1）把≥30m的金属物如外墙上的栏杆、门窗等与防雷装置进行连接
（2）如果防雷击的建筑物高度大于或等于45m时，应该设计防侧击雷装置，可在每一层或隔一层设置一圈不大于6m的均压环装置，在设计均压环的过程中还要注意以下几个问题：均压环不仅可以另外敷设扁钢或圆钢于建筑物并焊接成电气回路而成，也可以利用建筑物外圈梁钢筋通常焊通形成环形回路而成，还可以利用建筑物外部的所有金属物（如金属门窗、玻璃幕墙架、广告牌、金属栏杆等）就近与均压环相连。
2.2引下线的装置
引下线的主要作用是将避雷网通过接地装置，从而将雷电流传导到地下，如果建筑遭雷击时，引下线将把强大的雷电流引入地，引下线的数量和安装的位置直接影响着对雷电流的分流效果，如果引下线的数量多，每根引下线通过的雷电流就相对较小，其感应范围也会减小，对一些微电子设备产生的影响就小，如果把引下线的数量增加，也能对屏蔽产生有利的条件。因此，在引下线的子间距满足安全规范的前提下，如果把引下线的数量提升，对微电设备的保护也是有利的。
2.3接地装置
建筑物的接地装置主要有接地线和接地体。影响接地装置的因素有接地电阻和接地方式两种。目前建筑物的防雷接地一般采用周圈式接地的方法，这样既有利于降低跨步电压，也便于各户的金属管道相连。在防雷接地的过程中应尽量使用自然接地体作为接地的装置，如果基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量≤4%，基础外表面有沥青质的防腐层或者无防腐层时，其接地装置可选用基础内钢筋，反之就需要人工来加设接地装置。
高层建筑物的接地装置一般采用桩基础和箱形基础相结合，利用这些基础连接的接地网有很大的优势，例如有较大的电容、冲击阻抗也较小。在施工的过程中桩基的抛头钢筋与承台板主筋通常会进行焊接，其次和承台上作为引下线的柱钢筋焊通，最后与地梁中或整个底板内的钢筋进行相连，其优势在于能把桩基主筋与地梁主筋焊接成一个闭合的水平接地网，形成均压装置。因为防雷装置直接装在建筑物上的缘故，导致了建筑物的防雷接地不能与电气设备接地等分离开。一般情况下建筑物的防雷接地应该与电气设备的接地以及微电子设备接地组成一个互相连通的接地系统，其最小值作为共用接地电阻。根据相关要求接地电阻值≤1Ω。
3、高层建筑物的内部防雷设计
3.1 等电位联结
等电位是把防雷空间内的外来导体物、电气和电讯装置、防雷装置等通过电压保护器或导线连接起来的装置。为确保建筑物内部的安全，应保证好墙板和金属管、线路、建筑物地面等的电位相同，因此对于钢筋混凝土建筑物来说等电位的连接板位置应与房屋内防雷导体相连，这样方便同接地主干线连接。由于电信线路、电力不能直接接到地线上，而电子设备、电气设备的等电位联结通过电涌保护器实现了。
从建筑物等电位联结干线来看，它同接地装置有很多与两处直接连接的接地干线或总等电位箱引出，而环形网络是由等电位联结干线或局部等电位箱间的连接而成的，等电位连接干线或局部等电位箱应该与环形网络在最近处相连，支线间应该并联，防止串联连接。一般在地下室或靠近地平面处进行总等电位联结，将进出建筑物的钢筋接地网、金属管道、信号线的接地线、所有强弱电源线等进行等电位联结。
对高层建筑物内的各金属导体和管道如金属门窗、设备的金属外壳等作等电位联结；电涌保护器把电源线、信号线进行等电位连接；而建筑物各处的均压环、以及起到电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体形成总等电位联结，最后联合接地系统与其连接，理想的“法拉第笼”就形成了。
3.2采取合理的屏蔽措施
对微电子设备进行保护，以及保证房间内的电子设备处在无干扰的环境里是屏蔽的主要目的。高层建筑的中心部位应布置电气线路的主干线，因为此位置雷电产生的电磁场强度是最小的，可以有效的把干扰强度的范围减少。电气线路在布线时最好选用金属管布线，一方面可以防止雷电的反击能力，另一方面对各种电磁脉冲也有较好的屏蔽能力。提高屏蔽的有效性可以有很多措施，例如把微电子设备的电源线以及信号线的接口整理好，在房间内安装屏蔽网等。
3.3进行合理布线
为减小电子设备等管线在防雷装置接闪时的影响范围，应将这些电线在金属管内连接，实现可靠的屏蔽措施；线路主干线的垂直部分应设置在高层建筑物的中心位置，避免靠近作为引下线的筑筋；在管线较长或桥架等设施较长的路线上，需要两端同时接地；在需要的线路上安装避雷器等设备的浪涌保护器；对一些线路如天线、电源线、屋顶高处的彩灯、航空障碍灯等进行引入做法。
3.4电涌保护器的安装
安装电涌保护器应在建筑物不同防雷区界面或设备前端等特定位置，对第一级SPD的安装应在线路的入口端，电源系统应设在总配电箱，选用i级实验电涌保护器，通信等信号系统应设在终端配线箱；电源系统一般应在楼层的分配箱设第二级SPD，选用ii级实验电涌保护器，然后通过设备的耐压水平确定后续的保护措施。
4、结论：
建筑物的接地系统、防雷系统，是建筑物中的重要组成部分。由于高层建筑内部通常设有大量的电子和电气设备，因此相关部门和单位对防雷装置应严格要求，在防雷设计过程中应把综合防护放在首位，使用内部防雷和外部防雷相结合的方法，对建筑物本身加大防直击雷的力度，击向建筑物的雷电流通过接闪器装置迅速泄放流入大地；对建筑物内部的防雷，主要是为了防止感应雷，所以要充分考虑屏蔽、等电位联结等措施，再与建筑物及其内部的电子设备相结合，制作出好的设计方案，确保建筑物和人民的生命财产安全。
参考文献
[1]GB 50057-2010建筑物防雷设计规范[s]
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一般在进行雷电防护工程设计时,要深入探究雷电防护工程的整体设计系统。为了更好地解决高层建筑雷电防护工程设计中存在的问题,可建立高层建筑综合防雷系统的防雷运作区域(LPZ)防雷击电磁脉冲(LEMP),按照IEC标准将保护空间划分为不同的防雷区域(LZ)。
2高层建筑雷电防护工程设计的七大要素分析
根据以上雷电防护系统结构设计及原理分析,这里笔者归结出高层建筑雷电防护工程设计的七项重要因素,下面进行具体的探讨。
2.1接闪功能与接闪器设计。高层建筑物接闪功能应具备装设独立或架空接闪器(如避雷带、针、网)、耐流耐压能力、连续接闪效果造价以及美学统一性等条件。高层防雷建筑物应装设独立架空避雷线(网)或避雷针,通过滚球法来计算确定避雷针保护范围。在设计时要注意根据《建筑物防雷设计规范》规定,在建筑物的天面,选用合适网格尺寸的避雷网,用导体联结成一个网状的雷电保护装置构成避雷网。当高层建筑物内具有较多的弱电子设备时,屋面上安装较小的避雷网格形成最大的电磁屏蔽。
2.2分流影响与引下线设计。雷电的分流效果直接受到引下线数量和粗细的影响,数量越多,则雷电流越小,其感应范围也相应缩小,且相互间距离不小于规范规定。对于高层建筑物,应根据《建筑物防雷设计规范》规定,选择合适的引下线间距,间距越小且电位分布较均匀,对雷电感应的屏蔽越好;当引下线过长时,在建筑物中间部位增设均压环,可起到较好的减小电感电压降、分流以及降反击电压的作用。若高层建筑物内具有较多弱电子设备时,按照建筑物的柱距沿其外围,每隔6m设置引下线,焊接每层圈梁钢筋,使引下线与各楼层的等电位联结母线相连,可减少室内金属物体间的电位差,避免发生反击。
2.3均衡电位与等电位连接、电涌保护器安装。在防雷电工程设计时,为了保证高层建筑物内无电压反击,可按照《建筑物防雷设计规范》相关规定,在高层建筑物各部分空间不同的LEM的严重程度和指明各区交界处等位置预留等电位连接板,与房屋防雷装置相连,使结构钢筋与各种金属管线都能连接成统一的等电位导电体,不仅能有效防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备,同时也可以装上限制瞬态过电压和分走电涌电流。对于高层建筑而言,可根据防雷需要和电子系统类型不同,通过构建不同的等位连接网,来有效防止防雷击电磁脉冲和电压反击。对于不超过300kHz的电子模拟系统可采用S星型结构;对于电子系统为MHz级的数字系统,可采用M型网状结构。
2.4屏蔽作用与间隔距离、屏蔽设计。为了使高层建筑物内的各电子系统免遭雷电电磁脉冲的破坏,有必要在建筑物、设备和各种线路(管道)设计屏蔽,一般应在对各项系统和设备进行耐压水平调查后,再将高层建筑内部钢筋、金属构架与地板、门窗等互焊成法拉第笼,再连接地网构成初级屏蔽网,再根据图1.2所示在防雷区内施行多级屏蔽。设计时尤其要注意初级屏蔽网的衰减程度和屏蔽层厚度、网孔密度、屏蔽材料以及雷击点与屏蔽空间的间隔距离,方能有效防卫雷电的袭击。
2.5接地效果与接地装置设计。接地装置可分为自然接地体和人工接地体。在设计时应利用建筑物的基础构造钢筋作为自然接地体;对于人工接地体,宜敷设成环形方式;对独立的垂直接地体而言,可用周圈式接地装置,接地体靠近基础内的钢筋有利于均衡电位;对木结构和砖混结构建筑物需要独立引下线,并采用独立接地方式,以钻孔深埋接地极的效果为最好。在防雷设计中设置共用接地装置时,还应在建筑物各楼层设备安装位置,设置接地预留端子或接地地板,进行总等电位联结和局部等电位联结。
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关键词：工程能力；教学方法；课程设计；实践
一、概述
工程实践能力是评价车辆工程系本科生对专业基础理论掌握程度的重要手段，同时也是衡量学生未来就业水平的关键指标。作为应用型本科教育的主体之一，上海理工大学近年来一直践行创建“精品本科”教学目标，为社会提供优秀的应用型本科技术人才。应用型本科教学的实践教学，是应用型本科教育的核心，同时也决定了高校对学生培养目标的顺利实现[1-3]。在车辆系本科教学中，除了专业基础课程外，实践类课程的教学目标达成与否在很大程度了决定了学生的培养水平。在上海理工大学车辆工程系本科生的培养计划中，有专门的12门专业实践课程，用以提升学生对专业理论知识的掌握水平以及工程实践能力。然而，在实际的实践类课程中仍存在一些问题，本文通过分析当前课程设计工作中存的若干问题，从课程设计的题目、学生的参与状况、课程设计的教学形式和评分机制等方面，提出了进一步规范课程设计教学环节。同时以课程《汽车制造技术课程设计》为对象，通过对提出新的教学方法的实践应用，从而提高教学质量。
二、目前工程类课程设计教学中存在的问题分析
从整体上来说，目前实践类课程教学中主要存在以下问题：
（一）选题方式单一，选题题目欠新颖
目前课程设计的选题方式一般采用教师出题目，学生被动选择的情况，这就导致部分学生对选题内容不感兴趣，对课程设计的参与度差，因此如何在课程基础上，鼓励学生自己命题，激发学生的课程兴趣等是支撑学生是否能够积极参与的重要手段。另外，目前课程设计的题目欠新颖，缺乏多变，学生往往能根据往届学生的设计结果修修改改以应付答辩，这在很大程度上降低了学生的学习效果。因此，课程设计选题需要定期更新并注重与时俱进。题目的深度、广度和难易度要适当，使学生在计划时间内经努力能够完成任务。注重理论联系实际，优先选择与生产、科研等密切相关，具有实际应用价值的题目[4]。同时要丰富题库中题目的数量让学生能有更多的选择空间。
（二）学生对课程设计的参与积极性不高，部分同学存在抄袭现象
课程设计全过程的认真实践能够培养学生对工程问题的分析能力、问题解决思路、工程绘图能力以及成果答辩中的表达与沟通能力等，这些能力的达成对于学生未来就业水平的提升均具有重要的作用。然而，由于选题题目比较集中，分组设计及答辩的形式使得小组内部分同学注意力分化，另外在对课程设计成绩评定方面仅根据答辩结果进行评分，导致学生对课程设计的参与积极性不高。因此如何从上述几个方面的教学方法上进行改革提升学生对实践类课程参与度是待解救的关键问题。
（三）课程设计教学形式传统，缺乏详细可操作的教学流程，过程管理松散
目前课程设计的教学形式一般采用教师给出备选题目，学生分组后被动选题形式；在设计过程中主要是学生自身在课下完成，同时教师在固定时间的答疑环节；最后通过小组答辩形式给出评价成绩。在以往的教学过程中，课程设计结果抄袭现象严重[6]，另外有的课题小组内部成员除了答辩小组长对设计结果能够较好答辩外，其余成员对问题解决思路、工程图纸制作过程以及设计说明书内容等均不能给出合理解释。另外，课程设计答辩过程太过松散，导致小部分学生在课程设计中抄袭，蒙混过关。因此，除了在答辩环节的教学方法改革外，如何在课程设计的实施过程中，加大过程监控，确保每一位同学都在认真的开展自己的课程设计是目前存在的又一关键问题。
（四）课程设计评分机制不合理
由于以往课程设计成绩均是基于最终答辩环节给出，如小组内学生共同完成一个变速器箱体的机加工工艺设计规程与对应的夹具设计工作，但小组内每个学生对课题的参与程度与完成度都是不一样的，但在小组答辩后的成绩相差无几，这就导致了课程设计中学生得分大多比较集中，区分度不够，自然这种评分机制不能够调动学生的积极性。同时学生的得分多少多依赖于学生最终上交的课程设计，这种评分机制评分方法不能体现出学生在整个课程设计过程中每一个阶段的表现。因此，制定详细可操作的评分机制，能够分阶段的给学生对课程设计的参与度与完成度打分，同时确定每一个阶段的得分在最终评分中所占的权重，是提升学生实践能力的关键步骤，也是激发优秀学生创新性的重要手段。
三、工程类课程设计课程教学方法的探索
针对上述课程设计实践类课程教学中存在的问题，提出如下新的教学环节与实施办法，同时通过对企业工程项目实施中管理方法的引入，使得学生及早熟悉工程项目开发流程与时间管理方法，增强学生对课题的参与度，提升上海理工大学车辆工程系本科生的就业水平。
（一）压力下的选题决策环节以提升团队协作的能力
目前，课程遇到问题时主要由老师一人评判或决策，在方法层面上可以统称为Delphi专家决策。该决策在课程设计中的会导致学生过于依赖老师的指导，而头脑风暴法可能导致长时间达不到共识。因此，为了调高学生的参与度和学生的协作能力，在选题阶段，提出压力选题决策法，该方法是名义小组法的衍生，提高了决策效率的同时，也可以提升了学生和老师的参与度。具体做法如下：通过学生辅助资料的快速研读，让划分为一组的同学在规定的时间达成一致，如课题分析离合器设计和变速箱设计，平均分为两组人，分别给4种离合器和变速箱的设计结构，并提供混乱的复杂调研数据，让每个组必须在规定时间达成设计理念共识，并由一人进行设计说明。能达成共识的小组，并能说明结论的小组本轮高分；如最后不能达成一致意见，各个设计理念派一个人进行说明，教师决策最终设计理念，并依据展示的好坏本轮得不同的成绩。
（二）设计结果的持续性改进报告———提高学生工程问题分析能力
设计方案决定后，操作层面上分为更小的小组，每组的设计参数不同。进行答辩后获得基本成绩，对于每个小组设计出现的问题，目前主要的方法就是老师指导后改正，学生被动改正后，很多往往不知道原因，也没有动力做进一步的分析。为避免此类问题，对于设计的问题，要求学生提供改正报告，对于同一个小组，可以将不同问题分给小组不同的成员，分别提供最终的报告，并将报告的内容作为一项重要评分点。
（三）学生表现的阶段性过程监控———提升学生参与度与积极性
让学生能够主动的参与到课程设计中能够很好的锻炼学生搜索相关资料，挖掘资料和利用资料解决问题的能力，同时能够将尝试将所学理论知识运用到工程实际中[5]，并且深化其对课本理论知识的认识。在学生做课程设计的过程中要对学生进行阶段性测试，这样能够循序渐进的引导学生来参与到课程设计中，阶段性测试中要多以小组成员逐一论述的方式进行，确保每一位同学能够参与其中。同时要促进各小组间的竞争来让一部分优秀的学生能够得到充分的锻炼。
（四）竞争性答辩与评优环节———提升学生逻辑性与沟通展示能力
对于评优的团队，答辩过程中，除了在问题改进中的成绩，也要进行相互辩论，获得进一步的评优成绩。首先，均按照一定的规范（如5W1H）的逻辑进行课题设计展示，然后进入自由辩论环节，在自由辩论环节，最后，双方各派一人进行总结。最终老师决定各个评优团队的胜负，并对各个辩论者评分。
（五）面向全过程的加权评分机制———有效考评学生完成度，营造良好学风
针对目前课程设计评分集中，区分度不够，无法有效考评学生完成度的问题，可采用面向全过程的评分机制，即采用多阶段评分，并给出最终加权成绩作为最终评分的形式，督促学生积极参与到课程设计中，让学生的工程实践能力得到有效提升，营造良好的实践类课程学习风气，不断加强后续选课学生的学习效果。在课程设计成绩的具体评价方法主要采用三阶段的成绩，而最终的成绩为三个环节加权后的综合成绩。综合评分体系如下：压力选题环节占比20%，问题改进环节70%，竞争性评优10%。以汽车变速器箱体的机加工工艺规程和夹具设计任务为例，具体操作过程可按照如下形式进行考评：1.压力选题环节具体评分如下（满分100分）：针对该零件的加工工艺方案，可通过小组讨论预选2-3种，然后给定时间期限内，对不同方案的优劣性进行对比分析，小组达成一致70分，不能达成一致50分；发言者1-20分，满分20分 ，设计理念说明者1-10分，满分10分。2.问题改进环节具体评分如下（满分100分）：在初始确定的设计方案基础上，根据教师的改进建议或者小组内部的方案改进措施的实施情况与总结进行答辩，改进措施与报告成绩1-40分，40分满分。设计质量1-30分，满分30分。问题报告质量1-25分，满分25分，报告格式5分。3.竞争性评优环节具体评分如下（满分100分）：对于该任务的完成程度进行展示与问题答辩，并根据答辩表现进行评分，表现优秀70分，表现成绩良好60分，表现不佳40分，答辩过程中发言者1-20分，20分满分，总结者1-10分，10分满分。进一步按照上述各阶段的表现进行综合加权，具体权重值可根据教师对阶段性结果的重视程度而定，最终即可获得课程设计中每位同学的最终成绩。上述改进的课程设计类教学方法改变老师选题的金字塔模式，在时间和方案的双重压力下选题，提高学生的参与度[7]；同时，该问题也是未来就业中实际工程项目在时间节点与方案的抉择中实际存在的问题；同时能够在互动讨论环节迫使学生更深入理解设计与流程，对于出现的问题，采用实际工程中常使用的设计变更流程与质量控制的报告，使学生初步了解汽车制造企业正规的工作流程；而竞争的答辩提高了学生的表达与逻辑思维能力。而在实际工作中，都会受到竞争对手或者客户的压力，通过竞争的答辩环节，可以让学生对压力面试以及工作陈述等有更真实的体会。
四、结束语
本文通过对工程实践类课程教学过程多环节的教学方法改革，如选题内容紧密结合汽车制造工程实际，此外通过互动选题、阶段性评分以及紧促的教学节奏提升学生对课程设计课程的参与度与兴趣；结合企业实际工程问题的解决方法，将课程设计案例以实际工程项目进行实施，加深学生对课堂制教学知识点的兴趣与理解程度，提升车辆系学生的工程实践与创新能力。在课程设计全过程中执行详细可操作的教学规则与流程，锻炼学生在压力决策、团队协作、问题解决思路以及沟通展示等各方面的能力，提升车辆工程系学生的就业水平和工程能力。
作者:刘银华 周萍 单位:上海理工大学
参考文献:
[1]郑玉波.加强《机械基础》实践性教学环节[J].黑龙江科技信息，2008（11）：141.
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[5]周喜权，陶佰睿.课程设计在电子专业教学环节中的重要性[J].高师理科学刊，2010，30（1）：97-99.
篇9
关键词：应用型人才；生物技术；工程类课程群；教学改革
中图分类号：G420？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）05-0062-02 课程群是师生围绕某一教育问题或现象而共同创造的学科知识体系所进行的研究活动[1]。生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交叉融和的产物，其核心是以DNA重组技术为中心的基因工程，还包括微生物工程、生化工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程及生物制品等领域。同一般普通本科相比，应用本科具有鲜明的技术应用性特征。在培养规格上，应用本科培养的不是学术型、学科型和研究型人才，而是培养适应生产、建设、管理和服务一线需要的技术应用性人才。在培养模式上，应用本科培养目标为适应社会需要，设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案为培养技术应用能力主线，构建课程和教学内容体系为“应用”主旨和特征，重视培养学生的技术应用能力。复合型应用人才具有广阔的文化教养和广泛的专业知识，具有多种能力及发展潜能，同时具有和谐发展的个性及创造性，为一专多能的人才。复合型人才比较全面，可以在工业生产等领域做出巨大的贡献。很多新建本科院校主要行使应用型本科人才培养的功能[2]。而很多二本本科院校因为培养思路的问题，学生大多重理论、轻应用，工程素养更是明显缺乏。通过加大高级应用型人才的培养，可以解决我国高校人才培养与社会实际需要之间的矛盾。重庆三峡学院等地方高校应以应用型人才培养为主，积极探索应用型人才培养模式，改革相应的教学内容体系。生物技术本科工程类课程有基因工程、生化工程、微生物工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程等，他们的共性都是实验，实践教学比重极大，课程之间联系紧密。本文通过生物技术工程类课程群的建设与改革，探索应用型生物技术专业人才的培养。
一、进行生物技术工程类课程群的模块化教学
大多数地方高校由于历史发展的原因，偏重文理，工程类课程实践教学硬件不够，办学经费不足，师资力量有限，生物技术本科开出的工程类课程除了基因工程、生化工程、微生物工程（发酵工程）和细胞工程为必修课程外，蛋白质工程、酶工程等工程类课程大多作为选修课程开设。由于工程类课程不能全部开设，极大地限制了学生动手能力的培养，培养复合型应用人才成为空谈。因此必须保证生物技术全部工程类课程理论与实践教学正常进行，将工程类课程整合，大力推进工程类课程群的模块化教学。
在以前的生物技术专业教学中，虽然很多的工程类方面的课程业已开设，但课程之间的联系并不紧密，课程与课程之间、理论与实践之间的联系松散、脱节，有些课程的教学内容甚至出现重复，比如生物制药技术课程里面的细胞培养部分和细胞工程里面的相应内容重复。学生没有形成核心技能，没能把生物技术工程类课程从理论到实验再到实践整合为一体，将来会有较长的时间不适应实际的工作岗位。因此，学生在校学习期间，教师应将专业实验课与实际工程密切联系，使学生能较早地接触工程实际，了解和熟悉未来可能从事的工作[3]。为了使学生举一反三，学到分析、解决问题的方法，我们可以进行典型工程教学。因此，我们在进行生物技术专业教学改革中，把相关的课程集中起来，形成多个教学模块，工程类课程方面的基础课程（主要是生物化学、细胞生物学、微生物学和分子生物学）和专业方向课程就很容易形成一个教学模块。为了大大提高学生的学习兴趣，养成勤于动手、自觉学习的习惯，形成核心应用能力，我们可将教学模块内部的知识连贯有序起来，系统化，将理论知识、实验技能、实践训练有机结合。这样学生学习的时候就不会感到枯燥，知识易于掌握，学习时能循序渐进，同时理论与实践充分结合，使学生能明显感到可以“学以致用”[2]。模块化教学，将更有针对性地培养应用型人才，将社会上的职业岗位所需要的理论知识和技能与模块化教学一一对应。学生进行模块化学习之后，通过参加相应的职业资格考试，取得某种资格证书，进行上岗。如参加工程类课程模块学习之后，参加发酵工种的职业资格考试，取得职业资格证书，这样学生就能在将来的就业竞争中脱颖而出，率先找到工作，并很快适应工作岗位，刚刚工作就成为一名合格的技术工人，再通过一定的工作、实践锻炼，发挥自己的专业素养，逐步成为工厂的工程师。
二、加强生物技术工程类课程的工程化教学
生物技术工程类课程实验、实践教学比重极大，极为重要，课程之间联系紧密，为了人才培养需要，应强调课程的工程化教学。传统的专业实验一般是单纯用于理论验证，要从根本上改变它与实际工程脱节的现状，我们就应该将实际工程中所涉及的实验作为实验课的内容，这些实验课一般都具有很强的探索和研究性质。同时由于以实际工程为背景，实验更具有针对性，更接近工程实际，学生更能从全局上把握，这样将极大地促进学生积极地思考，激发学生的学习兴趣和聪明才智，提高创新能力。作为大部分面向工厂企业一线岗位的地方高校毕业生，通过强化工程教育，在校期间，加强学习基础课程，夯实基础，增强后劲，工作之后参加工程技术人员的基本训练，增强工作能力，适应工作环境。
三、生物技术本科工程类课程模块设置
生物技术工程类课程实行模块化教学，体现工程化特征，结合工业的实际需要，培养学生核心应用能力。我们认为在生物技术工程类课程模块内需设置理论、实验和实践课程的教学环节（见表1）。
四、以应用型为基点，加快推进生物技术工程类课程理论教学内容体系改革
改革生物技术课堂教学体系，培养应用复合型的生物技术人才，应减少理论课程的学习，回到重应用的轨道上来。因此，教师要为学生讲解该门课程的发展史，把握课程的知识结构框架，授课目标是把相应课程的基本知识点讲清楚，重要知识点讲透彻，达到举一反三、触类旁通的目的[4]，授课时不应讲授完整、深奥和最新的理论知识，同时教师在讲授理论课程时，应多多考虑讲解与工业实际结合的例子。如讲授细胞工程理论课程，可以结合工业上生物技术药物的生产流程讲解。讲到微生物的培养基时，多举一些工业实际的例子进行讲解。微生物的生长内容，多联系一些实际的工业发酵过程中菌种的生长变化规律进行讲解。总之，与应用有关的知识要多讲、精讲，其他细化、分支的知识少讲或不讲，学生了解就行，提高学生的综合素质，培养可持续发展的能力及初步的工程技术能力[5]。
地方高校必须适应新的教学理念，改变传统的教学方法，进行教学改革，以应用型人才培养为基点，培养学生工程化应用能力。通过教学改革，逐步形成适合于学生进行工程化应用能力培养的新模式，满足生物技术发展需要。
参考文献：
[1]曹冬岩.对商学院法学课程群建设的思考[J].全国商情（理论研究），2011，（4）：83-85.
[2]郑毅，李勇，刁毅.应用型生物工程本科微生物学课程群教改刍议[J].攀枝花学院学报，2007，24（6）：122-124.
[3]卞华珍，潘荷新.计算机网络专业工程化教学改革实践[J].职业技术教育，2006，（27）：16-18.
[4]申彤.应用微生物学课程的教学探索[J].微生物学通报，2006，（33）4：172-174.
[5]徐辉.工程应用型本科人才培养模式刍议[J].金陵职业大学学报，2002，17（4）：34-36.
基金项目：重庆市高等教育教学改革研究项目（103157）
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关键词：送电线路；雷击跳闸；气象条件；设计原则；
中图分类号：TU856文献标识码： A 文章编号：
前言
在多雷地区，雷击已成为造成送电线路故障的主要原因，因此送电线路的防雷保护设计是送电线路设计阶段必须考虑的一个首要因素，防雷保护设计的主要任务就是提高线路的耐雷水平及减少雷击跳闸率。对于送电线路来讲，雷击跳闸一直是影响高压送电线路供电可靠性的重要因素。进行高压送电线路设计时要全面考虑，综合分析每一条线路的具体情况，通过可靠性、经济性比较，选取有针对性的防雷设计技术措施，以达到提高供电可靠性的目的。
1、设计的原则
高压送电线路防雷保护首先要从高压送电线路自身的特点出发，结合高压送电线路沿线的气象、地形、地貌及土壤状况，采用合理的防雷保护措施。目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化，很大程度上要依赖传统的技术措施，这些措施，只要运用得好，仍然是可以信赖的。对已投运的线路，应结合地区雷电活动的特点，对雷电事故发生的原因做出正确的评价，找出可能存在薄弱环节或缺陷，因地制宜地采取措施。
2、雷击跳闸分析
雷击高压送电线路主要分为两种形式：绕击和反击。无论是绕击还是反击，均能引起高压送电线路跳闸事故，其中主要与四个因素有关：线路绝缘子的50%放电电压；有无架空地线；雷电流强度；杆塔的接地电阻。高压送电线路各种防雷措施都有其针对性，因此，在进行高压送电线路设计时，我们选择防雷方式首先要明确高压送电线路遭受雷击跳闸的原因。
2.1绕击跳闸成因分析
雷电的发展过程完全是随机性的，世界上对雷电的认识研究还有诸多未知成分，但国内外运行经验统计表明，高压送电线路雷击跳闸的多以绕击雷为主。根据高压送电线路的运行经验、现场实测和模拟试验均证明，雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔高度以及高压送电线路经过的地形、地貌和地质条件有关。通常按如下经验公式计算绕击率：
平原线路 山区线路
山区高压送电线路的绕击率约为平地高压送电线路的3倍。山区设计送电线路时不可避免会出现大跨越、大高差档距，这是线路耐雷水平的薄弱环节。
2.2反击跳闸成因分析
雷击杆、塔顶部或避雷线时，雷电电流流过塔体和接地体，使杆塔电位升高，同时在相导线上产生感应过电压。如果升高塔体电位和相导线感应过电压合成的电位差超过高压送电线路绝缘闪络电压值，即Uj ＞ U50%时，导线与杆塔之间就会发生闪络，这种闪络就是反击闪络。雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值叫耐雷水平，通常按如下公式计算：
由以上公式可以看出，降低杆塔接地电阻Rsu、提高耦合系数k、减小分流系数β、加强高压送电线路绝缘都可以提高高压送电线路的耐雷水平。在实际设计中，我们着重考虑降低杆塔接地电阻Rsu和提高耦合系数k的方法作为提高线路耐雷水平的主要手段。
3、高压送电线路设计防雷措施
清楚了送电线路雷击跳闸的发生原因，我们就可以有针对性的对设计中送电线路经过的不同地段，不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施，以取的较好的防雷效果。
(1) 加强高压送电线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强高压送电线路的绝缘水平是提高送电线路耐雷水平，减少雷击跳闸率最直接的方法。我们在设计高压线路时，应根据雷电活动的强弱情况，对多雷区及强雷区的送电线路，恰当增加绝缘串的干弧距离，多采用有较好耐弧烧伤性能及不易老化的优质玻璃绝缘子，对同塔双回路送电线路采用平衡高绝缘配置，这些都能有效提高送电线路的耐雷水平。
(2) 降低杆塔的接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段，特别是减少反击雷引起的跳闸率，有着非常明显的效果。但降低杆塔的接地电阻，满足不了防绕击雷的目的。
(3) 减小地线对导线的保护角。雷电的绕击率与地线对边导线的保护角有着直接的关系，国外内的运行经验表明：保护角越小，绕击率越低，保护角越大，绕击率越高。根据计算，当保护角大于20度时，雷电绕击就会明显增加。国家电网公司及南方电网公司最新的企业标准均明确规定，220千伏高压送电线路地线对边导线的保护角不得大于0度。
(4) 架设耦合地线。在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段，可以增设耦合地线。加挂耦合线虽然不能减少绕击率，但能在雷击杆塔时起分流作用和耦合作用，从而提高高压送电线路的耐雷水平。
(5) 恰当运用线路避雷器。对于采取上述防雷措施后，雷击跳闸依然比较频繁的地段，可考虑安装线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时，避雷器就加入分流，保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验，在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。但由于装设避雷器投资较大，设计新建线路中较少使用。
4、其它方面
作为设计部门，我们在进行送电线路设计时还应注意以下几点：
(1) 到气象部门及防雷部门收集充分的、准确的雷电活动资料，认真分析高压送电线路所在区域的雷电活动特点。
(2) 在选择高压送电线路路径时，应尽量避开雷电多发区及对防雷不利的地形。
(3) 在选择防雷方式时也要充分考虑本地区的防雷经验及特点，综合使用的各种防雷方法。
(4) 对于雷击多发区尽量减少大档距、高跨越塔的使用。
(5) 加强接地装置的施工监理，做好接地装置的验收工作，抽查接地体的埋深是否符合规程的要求，射线长度是否达到设计的长度，接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接，这些都是保证杆塔可靠防雷基础。
(6) 对运行中发现容易遭受雷击的线路，检查接地装置是否腐蚀，接地电阻是否增大，对接地电阻不能满足要求的，要尽快进行改造，减少雷击事故。
(7) 变电站内装设可靠性高的自动重合闸装置
5、结束语
在分析了雷电跳闸机理及如何运用好防雷技术措施的基础上，我们认为雷电活动是小概率事件，随机性强，要做好高压送电线路的防雷工作，就必须抓住其关键点。综上所述，为防止和减少雷害故障，设计中我们要全面考虑高压送电线路经过地区雷电活动强弱程度、地形地貌特点、气象条件和土壤电阻率的高低等情况，还要结合原有高压送电线路运行经验以及系统运行方式等，通过比较选取合理的防雷设计，提高高压送电线路的耐雷水平。雷电活动是一个复杂的自然现象，需要电力系统内各个部门的通力合作，才能尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。
参考文献：
[1]《电力工程高压送电线路设计手册》 .北京:中国电力出版社.
