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关键词:防雷设计;技术;要点
中图分类号:TU856文献标识码: A 文章编号:
雷电防护是一个系统工程,包括接闪、分流、屏蔽、等电位连接、合理布线、防雷电波侵入以及接地等措施。这些措施很大一部分属于隐蔽工程,与建筑施工技术要求和施工质量紧密相连。若设计不当,审查监督不到位,一旦建筑物建成,势必留下永久隐患。
防雷装置设计审核是《中华人民共和国气象法》《气象灾害防御条例》赋予各级气象主管机构的重要职能,是防雷减灾工作的重要组成部分,是对各类防雷初步设计和施工图审查的关键环节。
1.目前现状和存在问题
防雷装置设计技术评价是行政许可的技术支撑,是设计图审查的量化依据。目前,国内外颁布了各种行业标准和规范,如《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)、IEC61024-1《建筑物防雷》、IEC61312-1.2.3《雷电电磁脉冲防护》等。由于规范种类繁多,不同设计院以及不同设计人员对国家现行有关标准、规范及相关行业标准的理解和使用存在差异,导致设计结果有不同的倾向性。经过调查分析,目前防雷设计中主要问题归纳为:防雷设计依据引用错误;接地装置的接地方式设置不合理;接闪器和引下线分布和间隔不合理;以及均压环和等电位连接设置不当等。
2.法律依据
2.1《气象灾害防御条例》第二十三条第二款
对新建、改建、扩建建(构)筑物设计文件进行审查,应当就雷电防护装置的设计征求气象主管机构的意见。
2.2《防雷装置设计审核和竣工验收规定》第二章第九条
申请防雷装置施工图设计审核应当提交以下材料:
经当地气象主管机构认可的防雷专业技术机构出具的防雷装置设计技术评价报告。
3审核程序
3.1申报材料
申报材料包括:防雷装置设计审核申请书、经规划部门批准的总平图、防雷装置施工图设计说明、电器施工图纸、设计单位防雷工程专业设计资质证、设计人员防雷工程资格证书、信息系统SPD安装图、防雷产品相关资料。
3.2技术审核
重点从建筑物接闪器、引下线、均压环、接地装置四个方面对进行审核。
3.3报告文件
形成防雷装置设计技术评价报告,出具《防雷装置设计审核意见书》。
5、设计技术评价主要内容
防雷装置设计技术评价的重点内容和关键技术节点分为以下六个方面。
4.1 接闪器的设置形式
接闪器技术评价的主要内容包括下述四类:
4.1.1接闪杆
建筑物设置接闪杆做接闪器保护天面设备,应根据滚球法计算接闪杆的保护范围。
4.1.2接闪带
接闪带采用一般采用两种方式。
如果采用明敷:接闪带距屋顶面或女儿墙面高度应为10-15cm,支持卡间距为不大于1.5 m。接闪带材型镀锌圆钢≥8mm;镀锌扁钢截面积≥48mm2,扁钢厚度≥4mm。
如果采用暗敷:建筑物接闪带若设计为暗敷,在其阳角部位宜加装接闪短针,短针规格要求高度为30-50cm,大于Φ12的镀锌圆钢或-4×40扁钢,并与接闪带可靠焊接。
4.1.3接闪网
接闪网设计评价要求分三类:
第一类防雷建筑物屋面是否每5m×5m或6m×4m面积设置一套防直击雷的接闪带装置;
第二类防雷建筑物屋面是否每10m×10m或12m×8m面积设置一套防直击雷的接闪带装置;
第三类防雷建筑物屋面是否每20m×20m或24m×16m面积设置一套防直击雷的接闪带装置。
4.1.4天面接闪网
天面上的较大金属物、通信天线、广告牌等必须与天面接闪装置作等电位连接,且广告牌连接不少于两处。
4.2引下线设置情况和规格
4.2.1引下线设置间距要求
第一类防雷建筑物每隔12m设置一套引下线;第二类防雷建筑物每隔18m;第三类防雷建筑物每隔25m。
4.2.2引下线利用主筋
引下线利用钢筋混凝土柱主筋数至少要求柱内对角两根,要求引下线主筋规格大于Φ14 。
4.2.4预留接地电阻测试端子
在引下线距地面0.3 m至1.8 m要设计接地电阻测试端子。
4.3审查均压环敷设垂直间距
4.3.1一般要求
均压环应优先采用结构外圈梁内的两条水平钢筋构成闭合的电气通路,当无结构外圈梁时,应采用两条不小于Φ12镀锌圆钢或一条-40mm×4mm的热镀锌扁钢沿建筑物外墙敷设一圈,用作均压环的钢筋应与每层引下线的两条钢筋作焊接。
4.3.2在多雷及以上地区
第一类、二类、三类防雷建筑物应在30m以下每三层设计一个均压环,在30m以上每二层或垂直间距不大于6m设计一个均压环。有地下室和群楼的建筑物,地下部分应每层设计一个均压环。
4.3.3在少雷地区
第一类、二类、三类防雷建筑物应从30m起,每二层或垂直间距不大于6m沿建筑物设计均压环.
4.3.4对于公共建筑物
应从首层起每二层设计一个均压环,并将每层的金属门、窗与均压环的预留端子作电气连接。有玻璃幕墙的建筑物,应每层设计均压环。
4.4接地装置的接地方式和布设情况
接地装置技术评价的主要内容有四个方面:
4.4.1接地装置设置
当共用接地装置的接地电阻值不能满足规范要求时应增设自然接地装置;如果自然接地装置的接地电阻还达不到规范要求时,才允许增设人工接地装置。
4.4.2垂直接地装置和水平接地装置
应优先采用建筑物桩内主钢筋作为防雷的垂直接地装置,利用建筑物地梁内主钢筋作为水平接地装置,
4.4.3建筑物基础防雷网格
应由建筑物地梁内的两条不小于ф10的圆钢构成,若建筑物基础网格连接处没有基础钢筋,则应采用两条不小于ф16的圆钢连接基础防雷网格。
建筑物基础防雷网格尺寸应满足下表的要求。
建筑物防雷类别 网格尺寸(m×m)
第一防雷建筑物 5×5或4×6
第二类防雷建筑物 10×10或8×12
第三类防雷建筑物 20×20或16×24
4.4.4人工接地装置
人工垂直接地装置长度宜为1.5m~2.5m,间距为其自身长度的1.5~2.0倍,若遇到土壤电阻率不均匀的地方,可适当增加接地装置的长度。
5结果分析
5.1具体工作中的检验和应用。
2011年7月-12月,在西安市政务服务中心开展了防雷装置设计审核技术评价试验以来,有效地提高了审查效率,缩短了办事时限,防雷装置设计审核办结率由90%提高为93%,办结时限由12天缩短为10天。
5.2规范办事程序,减少雷灾隐患。
防雷装置设计技术评价研究成果在全省各级气象主管机构推广使用,对规范防雷设计审核工作流程,提高办事效率起到积极作用。同时有力地提高气象部门在建设领域的技术权威,从源头最大程度地降低雷电灾害风险,保障建设单位和人民群众的生命财产安全。
参考文献:
[1] GB 50057-2010建筑物防雷设计规范
关键词:高层建筑;防侧击雷;滚球法;GB50057-2010
中图分类号: TU208 文献标识码: A
1 绪言
随着国内经济的飞速增长,各地高层建筑日益增多,高层建筑采取合适的侧击雷防护也显得尤为重要和迫切。下文将对《建筑物防雷设计规范》的现行版本GB50057-2010在建筑物的侧击雷防护方面进行较为详细的分析。
2 GB50057-2010关于防侧击的规定及其与其他相关规范的异同
对于第一类防雷建筑物的侧击雷防护,相比GB50057-94(2000年版),GB50057-2010在4.2.4条中增加了“当建筑物高度超过30m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂面外”的要求。此外,GB50057-2010在本条第7款沿用了GB50057-94(2000年版)第3.2.4条第七款的内容:“当建筑物高于30m时,尚应采取下列防侧击的措施:1)应从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平接闪带并应与引下线相连。2)30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物应与防雷装置连接。”
对第二类防雷建筑物而言,GB50057-2010在4.3.1条中也增加了“当建筑物高度超过45m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂面外”的规定。与第一类防雷建筑物不同的是,GB50057-2010在规定侧击雷防护的4.3.9条中引用了IEC62305-3:2010 Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structure and life hazard的相关内容并做了本地化修改,从而与GB50057-94(2000年版)的第3.3.10条有了较大的区别。本条第1款规定:“对水平突出外墙的物体,当滚球半径45m球体丛屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到突出外墙的物体时,应采取相应的防雷措施”。第2款又规定:“高于60m的建筑物,其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击,防侧击应符合下列规定:1)在建筑物上部占高度20%并超过60m的部位,各表面上的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体,应按屋顶上的保护措施处理。2)在建筑物上部占高度20%并超过60m的部位,布置接闪器应符合对本类防雷建筑物的要求,接闪器应重点布置在墙角、边缘和显著突出的物体上。3)外部金属物,当其最小尺寸符合本规范第5.2.7条第2款的规定时,可利用其作为接闪器,还可利用布置在建筑物垂直边缘处的外部引下线作为接闪器。4)符合本规范第4.3.5条规定的钢筋混凝土内钢筋和符合本规范第5.3.5条规定的建筑物金属框架,当作为引下线或与引下线连接时,均可利用其作为接闪器。”第3款 的内容“外墙内、外竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端,应与防雷装置等电位连接”,与GB50057-94(2000年版)第3.3.10条第四款大致相同。GB50057-2010删去了GB50057-94(2000年版)第3.3.10条前三款的内容。而国家建筑标准设计图集02D501-2《等电位联结安装》第43页和44页依据其中第三款“应将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。”对金属门窗的等电位联结的具体做法做了规定:外墙外侧的栏杆、门窗等较大的金属物通过材料规格合适的连接导体与上、下圈梁或柱内的预埋件作等电位联结。
至于第三类防雷建筑,GB50057-2010在4.4.1条及4.4.8条中,将滚球半径由45m改为60m,其余内容基本与4.3.1条及4.3.9条相同。
3 以图示法来分析GB50057-2010防侧击的规定
图1 空旷地区某孤立高层建筑侧击雷防护的滚球法示意图
图1所示即为一个简单的范例。图中左侧建筑为第二类防雷建筑物,高度120m。依据GB GB50057-2010的说明,半径为45m的球体从空中沿接闪器A外侧下降,会接触到B处,故该处应设相应的接闪器;但不会接触到C、D处,故该两处无需设接闪器。然而,因B、C、D处均位于滚球半径以上,根据滚球法的原理,B处设置如图示的接闪器后,只能降低该接闪器附近的建筑结构遭雷击的可能性,并不能完全保护B处露台的外墙面,更不能保护C处与D处。因而,B、C、D处在任何时候都存在遭受雷电侧击的可能性。而若根据废止的GB50057-94(2000年版)第3.3.10条第三款的要求,按图集02D501-2的做法将45m以上的金属门窗与上、下圈梁或柱内的预埋件作等电位联结,将会降低侧击雷的危害。另外,位于45m到60m之间的G处,若按照4.3.9条第1款的规定,半径为45m的球体从空中沿接闪器A外侧下降,接触到B处后继续下降,将会接触G处,故该处应设相应的接闪器;但若根据4.3.9条第2款及其第1项、第2项的规定,因此处高度低于60m且在建筑物上部其高度的20%(96m)以下,并未要求布置接闪器以防侧击。此时,针对该建筑的情况,45m以上的突出外墙的物体,在未处于已设置于其他突出物上的接闪器保护范围内时,均需采取合适的措施以防侧击。
图2距离较近的两座高层建筑侧击雷防护的滚球法示意图
图2即为另一个简单范例。图中左右两侧各有一座高120m的相似建筑,均为第二类防雷建筑物,两建筑间隔为60m,建筑顶部周边均已敷设接闪带。根据4.3.9条第1款的规定,半径为45m的球体从空中沿接闪器A外侧下降,不会接触到B处,故该处无需设接闪器;而若按照4.3.9条第2款及其第1项、第2项的规定,因此处位于建筑物上部占其高度的20%并超过60m的部位,故应防侧击,并应将各表面上的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体,按屋顶上的保护措施处理;布置接闪器应符合对本类防雷建筑物的要求,接闪器应重点布置在墙角、边缘和显著突出的物体上。此时,B处究竟应不应该设置接闪器以防侧击呢?从滚球法来判断,B处位于两座建筑构成的直击雷保护范围内,但笔者认为B处宜设置接闪器。目前国内外通行的防雷技术规范普遍采用相对科学的滚球法,而滚球法的滚球半径是根据雷电流的大小人为规定的。这就存在一个绕击问题,即比所规定的雷电流小的电流仍有可能穿越接闪器的保护范围而击在物体上的可能性。B处设置接闪器后,能更大程度的保护B处的露台及下方的C、D等处。至于C、D等处需不需要装设接闪器,则应综合平衡损害的容忍值和防雷投入的经济性而定。
4 结束语
《建筑物防雷设计规范》现行版本GB50057-2010在建筑物防侧击雷的规定中引用了IEC62305-3:2010《雷电防护.第3部分:建筑物的物理损害和生命危险》的条文,这体现了国家鼓励采用国际标准和国外先进标准的原则。然而,由于现行标准的配套图集尚未编制完成,项目具体情况的多样性和国外标准可能存在的局限性,对高层建筑的侧击雷防护,应该本着具体问题具体分析的原则,采用作图等方法进行处理,得出科学合理的结论。
参考文献
[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
[2] 国家建筑标准设计图集02D501-2《等电位联结安装》
关键词:防雷设计 技术评价 设计规范 防雷装置
引言
防雷设计技术评价成为防雷技术服务中的一项基本业务,在整个防雷工程建设中起到了举足轻重的把关作用。本文就结合平时工作实际,对防雷设计技术评价中几个容易忽视的问题给予提出,并加以讨论。
1、防雷类别确定的随意性
很多工程没有根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-942000版)第2.0.1-2.0.4条确定建筑物的防雷类别,类别的确定比较随意性。特别是对一座防雷建筑物中兼有多种防雷类别建筑时,应认真计算其“年预计雷击次数”,依据计算结果和《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94 2000版)第3.5.3条的要求确定工程防雷类别,不应凭感觉随意地按某类防雷建筑设计,这样就很可能违反规范。
2、直击雷设计图的标注简单化,信息量不足
各单位的防雷设计图纸往往很简化,标注太简单,信息量不够,施工时难以按图施工,难以保证施工质量。应该做到:
绘制建(构)筑物屋顶平面,有主要轴线号、尺寸、标高、标示避雷针、避雷带、引下线位置。注明材料型号规格、所涉及的标准图编号、页次。
绘制接地平面图,绘制引下线、接地线、接地极、测试点、断接卡等的平面位置,应标明材料型号、规格、相对尺寸等及涉及的标准图编号、页次,当利用自然接地装置时,宜按结构条件图绘制。
3、接地电阻要求不明确
防雷设计图上往往都是标注接地电阻要达到多少以下,没有明确是冲击电阻还是工频电阻,工频、冲击接地电阻两者的区别及关系是:工频电阻=A倍的冲击电阻即R~=ARi[详见《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94 2000版)。在城镇土壤电阻率低(100欧/米以下)的地方,工频电阻和冲击电阻是相等的,但在土壤电阻率高的郊区和山区,工频电阻比冲击电阻大几倍。在纯防雷接地设计中一定要清楚地注明“防雷冲击接地电阻”要达到多少,以利施工技术人员理解,避免误解引起防雷装置接地工程难度增加和资金浪费。
4.2直击雷防护措施
4.2.1避雷针保护范围问题
我国现行通用的计算方法是滚球法,其中一类防雷建筑物滚球半径为30米,二类为45米,三类60米。
现在不少智能建筑为了美观都设计带有装饰性能的优化避雷针,其保护范围的计算与普通避雷针不同,要根据其产品的具体设计安装参数来做工程设计。
4.2.2避雷带、避雷网等接闪器的布局要严格按照GB50057-94要求来设计
不同类别的建筑物,屋顶防雷网格的尺寸有不同的要求:一类防雷建筑物不大于5m×5m或6m×4m;二类防雷建筑物不大于10m×10m或12m×8m;三类防雷建筑物不大于20m×20m或24m×16m。
4.4对于防雷电波侵入,应采取如下措施
在低压220/380V供电系统中,应采用三相五线(TN-S)系统,以便于装置接地(PE)线和中性(N)线分开。对有特殊要求的可采用其他接线系统。
4.5过电压保护
智能建筑中各智能化设备普遍存在的绝缘强度低,过电压和过电流耐受能力差,对雷电引起的外部侵入造成的电磁干扰敏感等弱点。如不加以有效防范,无法保证智能化系统及设备的正常运行。
4.7接地装置
对于建筑的接地问题现在基本上达成了一个共识就是采用共用的接地方式,即建筑物的防雷接地、保护接地、工作接地、防静电接地、直流工作接地等共同接至一个接地体上,这样对于接地装置的泄流能力就提出了比较高的要求,利用建筑物的桩基础作接地装置,具有经济、美观和有利于雷电流场流散以及不必维护和寿命长等优点,混凝土内基础也能满足利用钢筋混凝土作为自然基础接地体的要求,因此建议推广使用。
6、结语
通过对防雷设计图纸技术评价中几个容易忽视问题的分析,我们得到结论,即:防雷类别的确定以及SPD的安装位置及参数选取必须按照防雷设计规范的要求,认真计算相关数据,确定防雷类别,正确安装SPD,只有正确安装,才能在雷击情况发生时,起到安全泄流的作用。此外,还要注意规范中关于接地电阻及各种防护措施如屏蔽、等电位、合理布线的问题,严格控制设计图纸的质量,提高工作质量及业务服务水平。
参考文献
[1]GB50057-94(2000年版),建筑物防雷设计规范[S]
[2]GB50343-2004,建筑物电子信息系统防雷技术规范[S]
[3]02D501-2,等电位联结安装[S]
[4]99(03)D501-1,建筑物防雷设施安装[S]
[5]GB50054-95,低压配电设计规范[S]
2.2 爆炸危险环境的等级划分
IEC79-10标准和我国的《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92对爆炸气体环境做了如下的阐述:
(一)在大气条件下,易燃气体、易燃液体的蒸汽或薄雾与空气形成爆炸气体混合物;
(二)闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸汽或薄雾与空气形成爆炸气体混合物;
(三)在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下,可燃液体可能泄漏时,其蒸汽或薄雾与空气形成爆炸气体混合物。
上述爆炸气体环境根据爆炸气体混合物出现的频繁程度和持续时间,按照下列规定进行等级分区:
(一)0区:连续出现或长期出现爆炸气体混合物的环境,或者说存在着连续级释放源的区域;
(二)1区:在正常运行时可能出现爆炸气体混合物的环境,或者说存在着第一级释放源的区域;
(三)2区:在正常运行时不可能出现爆炸气体混合物的环境,即使出现也是短时间存在爆炸气体混合物的环境,或者说存在着第二级释放源的区域;
(四)当通风良好时,应降低爆炸危险区域等级;当通风不良时,应提高爆炸危险区域等级。
我国的《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》对爆炸粉尘环境做了如下的阐述:
在大气条件下,爆炸粉尘、可燃性导电粉尘、可燃性非导电粉尘和可燃纤维与空气形成爆炸气体混合物。同样根据爆炸粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间,按照下列规定进行等级分区:
(一)10区:连续出现或长期出现爆炸粉尘混合物的环境;
(二)11区:有时会将积留下来的粉尘扬起而偶然出现爆炸粉尘混合物的环境。
对上述这些爆炸危险环境的一、二类防雷建筑物,其防雷设施应如何选择和布置呢?
3 防雷设施的选择和布置
为简便起见,本章节所列建筑物均为爆炸危险环境建筑物。另外,雷电的危害主要有三种:直击雷、感应雷和雷电波入侵,本章节所阐述的建筑物防雷设施针对前两种,对于雷电波入侵所采取的措施请参见相关的技术文献。
3.1接闪器
众所周知,雷电放电有两种,一种为云间或云内放电;另一种为云对地放电,也就是常说的直击雷。直击雷放电主要由雷云负、正先导电荷同地面高耸突出物的正、负先导电荷“中和”而形成,两者之间的电位可高达数千万伏甚至上亿伏。地面的突出物越高,则产生上行先导需要的平均雷云下电场E0越小,相对放电电流IL越小。
基于上述原由,如果爆炸危险环境建[:请记住我站域名/]筑物没有防雷设施,则建筑物以下部位易遭受雷击,如图3-1所示:
为了保护爆炸危险环境建筑物避免雷击放电形成电火花引起爆炸,应设置接闪器,接闪器由下列一种或多种设施组合而成:
(一)独立避雷针;
(二)架空避雷线或架空避雷网;
(三)直接装在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网,且避雷网(带)应沿图3-1所示易受雷击的部位敷设。
避雷针、避雷带、避雷网保护范围计算有多种方法,一般来说,我们采用“滚球”计算法,其具体计算过程参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94。
表3-1 爆炸危险环境建筑物防雷设施选择和布置形式表
防雷等级防雷设施 第一类防雷建筑物
(滚球半径30m)
第二类防雷建筑物
(滚球半径45m)
架空避雷网 布置尺寸
≤5m×5m或6m×4m
不需要
装在建筑物上的避雷网(带) 当建筑物太高或其它原因难以装设独立避雷针、架空避雷线、架空避雷网时可以采用这种措施并同建筑物上的避雷针组成混合接闪器,避雷网格布置尺寸如上。 布置尺寸
≤10m×10m或12m×8m
相关备注 当排放物达不到爆炸浓工、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧以及发生事故时才达到爆炸浓度的通风管、安全阀,接闪器保护范围可仅保护到管帽,无管帽时可以保护到管口。否则,为了防止接闪器在0区或1区接闪以及感应雷在0区或1区放电,无管帽时,接闪器应保护到管口上方5m的半球体;有管帽时,保护范围见表3-2 对装有阻火器的排放爆炸气体蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道,1区、11区和2区爆炸危险环境的自然通风管
(一)金属物体可不装接闪器;
(二)在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装设接闪器,并和屋面防雷设施相联。
其它同第一类防雷建筑物
表3-2 有管帽的管口接闪器的保护范围
装置内的压力与周围空气压
力的压力差(kPa)
排放物的比重 管帽以上的垂直
高度(m)
距管口处的水平
距离
<5 重于空气 1 2
5~25 重于空气 2.5 5
≤25 轻于空气 2.5 5
>25 重或轻于空气 5 5
布置接闪器时,应该采取表3-1所涉及的措施,使保护范围更加全面、合理。
另外,当直击雷击中接闪器,且接闪器与被保护建筑物、与被保护建筑物附属金属物之间没有等电位措施时,为防止接闪器产生高电位对这些物体发生反击,还应使接闪器与这些物体之间保持一定的安全距离,这一点可以通过图3-2所示的简化模型加以理解。表3-3中则列出了式3-2简化以后应该在工程中采取的接闪器防雷电反击距离。
3.2引下线
当雷电流经过接闪器引流后,将通过引下线进入大地“中和”。引下线布置的合理,会大大降低雷电过电压。在我国的《建筑物防雷设计规范》中,引下线布置应注意以下几点。
对于一类防雷建筑物:
(1)金属屋面周边每隔18~24m应采用引下线接地一次;(2)现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面,其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路,周边每隔18~24m应采用引下线接地一次;(3)建筑物上有接闪器时,其周边引下线间距不大于12m。
对于二类防雷建筑物:
引下线不应少于2根,并应沿建筑物四周均匀或对称布置,其间距不应大于18m。
对于一、二类防雷建筑物,没有采取等电位措施时,应满足表3-3所列引下线的防雷电反击距离。
实际上,要保证表3-3所列安全距离,还是有一定困难的。因此,对于装有防雷设施的建筑物,在防雷设施与其它设施及建筑物内人员无法隔离的情况下,应采取等电位联结。这一点也是在工程实际中经常采取的措施。
引下线的制作及安装参见相关国家标准图集。如99D562等。
3.3防雷接地装置
从图3-2和式3-2可以看出,接地装置的选择和布置可以大大影响建筑物的防雷效果,对于独立避雷针、架空
避雷线或架空避雷网应有其独立的防雷接地装置,应满足表3-3的安全距离要求。装在建筑物上的避雷针、避雷网(带),其接地装置可以与电气设备接地、防雷电感应接地合并设置,取其中接地电阻的最小值,不合并时,须满足表3-3的安全距离要求。接地装置工频接地电阻值选择和计算应符合《电力装置的接地设计规范》。 表3-3 防雷设施至被保护建筑物,附近金属的安全距离
防雷等级防雷设施 第一类防雷建筑物 第二类防雷建筑 Ri:冲击接地电阻Ω。
hx:计算点的高度(m)。
h:支柱高度(m)。
T:避雷线的长度
T1:从避雷网中间最低点沿导体至电近支柱的距离(m)。
n:避雷网11的倍数。
Kc:分流系数。
架空避雷线Sa1、架空避雷网(接闪器)Sa2 1.Sa1≥0.2Ri+0.03(h+1/2)
[(h+1/2)<5Ri]
Sa1≥0.05Ri+0.06(h+1/2)
[(h+1/2)<5Ri]
2.Sa2≥(1/n)[0.4Ri+0.03(h+11)]
[(h+11)<5Ri]
Sa2≥(1/n)[0.1Ri+0.12(h+11)]
[(h+11)≥5Ri]
安全距离除满足上述表达式外,还不应小于3m
独立避雷针和架空避雷线、网的支柱或引下线Sa3,建筑物防雷的引下线Sa4 1.Sa3≥0.4(Ri+0.1hx)
(hx<5Ri)
Sa3≥0.1(Ri+0.1hx)
(hx≥5Ri)
安全距离除满足上述表达式外,还不应小于3m
1.Sa4≥0.3Kc(Ri+0.1hx)
(hx<5Ri)
Sa4≥0.075Kc(Ri+hx)
(hx<5Ri)
2.Sa4≥0.075Kchx
当金属物或电气线咱与防雷接地装置汀连时,应满足上述表达式1.相连或通过过电压保护器相连时,应满足上述表达式.
防雷接地装置Se1 Sel≥0.4Ri
安全距离除满足上述表达式外,还不应小于3m
Sel≥0.3KcRi
安全距离除满足上述表达式外,还不应小于2m.
另外,防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3m,小于3m时应采取下列措施之一:
(1) 水平接地体局部深埋不应小于1m;(2) 水平接地体局部应包绝缘物,可采用50~ 80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m;(3) 采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设 50~80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m;在防雷接地装置与电气接地装置共用或相连的情况下:当低压电源线路采用全长电缆或架空线换电缆引入时,宜在电源线路引入的总配电箱处加装过电压保护器;当Y ,Yn0型或D,yn11型接线的配电变压器在本建筑物内或附设于外墙处时,在高压侧和低压侧均应装设避雷器。防雷接地装置可采用环形接地装置网,以降低各种感应过电压。
另外,接至防雷接地装置的各种形式接地,除并列管道外不得串联接地。
接地装置的制作及安装参见相关国家标准图集,如86D563等。
3.4特殊建筑物防雷
有爆炸危险的露天钢制封闭气罐,当其壁厚不小于4mm时,可不装设接闪器,但应接地,且接地点不应少于两处;两接地点间距离不宜大于30m,冲击接地电阻不应大于30m 。放散管和呼吸阀应满足表3-1的要求。
4 相关原则和结论
在现实生活中,由于防雷设施选择和布置不当造成损失的例子很多,如1987年7月,日本茨县取手市一幢三层楼顶上安装的避雷针遭雷击,雷电涌流不能及时通过引下线泻入大地,形成局部电位抬高。室内电器设备全部损坏,如果该建筑物为爆炸危险环境建筑物,后果不堪设想。
可以看出,对爆炸危险环境建筑物必须采取防雷设施,并且要做到安全可靠、技术先进、经济合理。这同时也是对爆炸危险环境建筑物采取防雷设施的原则。
通过对爆炸危险环境防雷设施的阐述并结合防雷设施选择的原则,作者认为爆炸危险区域范围的准确划分或者说防雷等级的准确划分是合理选择爆炸危险环境防雷设施的重要出发点。否则,将会选择无端复杂的防雷设施,人为地提高防雷难度和工程投资。
在规范允许的情况下,应多利用建筑物自身布置防雷设施,这样大大可以降低实现表3-3所列安全距离的难度。
【关键词】高层建筑物 防雷检测 共用接地
引言:随着国民经济不断增长,人们的生活水平不断提高,城市化人口加剧,住房使用面积不断缩小,因而现代化建筑物高层建筑群体蜂拥而起,建筑物向高层发展,向智能化、舒适性发展,以满足人们日常便捷的生活需求。但同时也带来了负面影响,高层化建筑及智能化的高集成电子产品等给人们带来了较多的雷击安全隐患,一旦发生雷击事故,将可能造成重大经济损失和人员伤亡,因此现代化防雷对高层建筑物防雷的工作显得十分重要。而对高层建筑物防雷设施检测是防雷工作中的一个重要环节,可以进一步确保建筑物施工中防雷装置质量,提高建筑物投入使用后的防雷效益,以及对使用中高层建筑物防雷设施检测降低雷击安全隐患,确保住户生命财产安全有重要作用。但由于我国未出台防雷设施检测的标准操作规程,同时由于各检测机构的技术人员综合技能水平参差不齐,可能影响防雷检测工作的高质高效性。作者根据自己工作经验,对高层建筑物防雷设施检测中的关键问题进行分析,希望对增强我们防雷意识,提高防雷效益有一定帮助。
1.高层建筑物防雷系统设计构成
目前,对高层建筑物的防雷已经由传统的外部防雷转变为现代综合防雷系统,整个系统由外部防雷系统和内部防雷系统两部分组成,其中外部防雷系统包括引下线、预留端子、均压环、接闪器、共用接地等一系列防护措施,起到引流作用,将雷电流直接协放到大地;内部防雷系统主要包括等电位连接、屏蔽、分流、接地极合理布线等多种防护系统,起到保护室内电气设备和人身安全的作用,拦截感应雷和雷电脉冲,保障室内安全。两者必须相互结合,才能确保高层建筑物的整体防雷效益。在整个防雷系统的设计和施工中,主要使用的防雷装置有避雷带或避雷针,通过导线将避雷带或避雷针上的雷电流引入大地泄放。因此在高层建筑物设计和施工中,一般利用建筑物基础做接地体,利用墙内主筋做防雷引下线,且每根导线不少于两根主筋与接地体连接,并将主筋逐层焊接串联至顶层与避雷装置连接,确保工艺和装置质量,避免影响散流效果。所
2.检测前准备及检测方法
2.1检测前准备
为确保防雷设施检测工作的顺利进行,要做好检测前各项准备工作。首先由现场检测技术人员制定检测计划并执行相关环节的检测,并由项目熟悉技术人员组织检测人员做各个项目检测技术指标说明;由土建施工方落实防雷施工项目,检测人员落实检测责任,并准备一套从开始到竣工的检测表格。另外在检测前要制定详细的检测方案,熟悉被检测建筑物的地址、规模、性质、周围环境等全面信息,安排相应特长的专业检测技术人员,掌握并熟知防雷检测相关国家和地方行规标准,确保检测仪器设备齐全,质量可靠。
现场检测根据检测对象评估风险,合理安置检测仪器,并遵循先外后内的检测原则进行全面检测,检测完毕后对检测结果进行复核和确认签字。根据检测报告发放相关检测文件,对不合格的发放整改通知,并对后期整改复检,直至合格。
2.2检测方法
检测方法包括包括查阅资料法,对隐蔽等重要相关图纸资料的查看,核对;检查观感质量法,对各种防雷外部感质量进行检查,是否符合要求,并记录;测量技术参数法,运用各种仪器、设备对防雷装置的技术参数进行测量、读数、记录。分析处理法,根据所得相关参数做出计算分析,判断是否符合要求。
3.高层建筑物防雷设施检测中关键问题
3.1接地装置检测
对于高层建筑物的防雷接地体一般采用条形框或板形为基础的钢筋结构,对于建筑物防雷设施的导线或接地装置则采用建筑物自身基础桩或内梁钢筋结构,利用建筑物的基础桩、内梁钢筋作为引下线和接地装置的这种防雷设计具有经济性、美观性,且利于雷电散流,延长其使用寿命。接地装置的完整系统是将建筑物桩筋、地梁内主筋及柱内主筋焊接,组成一个闭合回路。这种接地装置与地面接触面大,且接地电阻低,降低钢筋在混凝土中的腐蚀性。若接地阻止不能满足设计要求时,可实施辅助地网增设。检测高层建筑物的防雷设施要以接地装置的准确性为基础。
3.2引下线的检测
引下线在高层建筑物防雷中的作用是将避雷针或避雷带与接地装置连接,从而疏散雷电流。高层建筑物的引下线一般采用内柱或剪力墙主筋,要求主筋不少于两根,且横截面直径不小于16mm。这种引下线设计同样具有经济、美观,且便于操作维护性,降低腐蚀危害。检测时还要根据《建筑物防雷设计规范》中对防雷类别引下线间距要求内容的执行,一类防雷建筑物引下线间距小于12m,二类防雷建筑小于18m,三类防雷建筑小于25m。柱主筋利用系数是引线下根数与柱主筋数的比值,越接近1越好。二类防雷建筑中,每根引下线在0.5m 处钢筋总面积不得小于0.82m?,三类防雷建筑不得小于0.37m?。如果遇到转换层,上述项目需逐项重复检测。
3.3均压环检测
对于高层建筑物,均压环的作用除了防止侧击雷,还使接闪的雷电流在所有引下线上得到泄放,对均压环检测应应按不同的防雷类别来检测均压环的起始高度、间距、敷设方式、材料规格和引下线的焊接搭接长度等各方面是否符合设计要求。二类防雷建筑从45m 起设置均压环,超过45米以上每隔两层绕外墙做均压环,并与引下线连接,用回路电阻测试仪实测均压环环阻值不应大于0.05Ω;均压环是否采用不小于Φ8mm的镀锌圆钢,或不小于40mm×4mm的镀锌扁钢;以及均压环敷设是否在最外群并与各引下线连接,搭接长度是否符合规范规定等项目全面检测。
3.4电源防雷设施检测
由于雷电电磁脉冲易通过电源线等各种信号传输线路入侵到室内,因此要对电源部分做好防雷保护。对其检测时首先对电源系统检测,查看总配电及各层配电箱等相关设施安装是否安装设计要求,安装SPD的规格、参数及数量、位置是否符合防雷技术要求。同样检测高层建筑物内的计算机网络系统、监控系统等多种智能系统安装的SPD是否符合要求。对弱电机房进行防雷接地装置检测,配电系统安装的避雷器、设备金属外壳等需要与总接地母排连接,并对建筑物内各金属设施做等地位连接;室内电气接地、防雷接地及保护接地等接地系统必须共用一个接地。
参考文献
[1] 建筑物防雷装置检测 2010-09
[2] 高层建筑物防雷检测要点
[3] 浅析高层建筑物防雷设施检测的几个要点2012-03
[关键词]火灾危险场所;防雷安全
中图分类号:X932 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)08-0349-01
引言
GB50057-94第2.0.4条明文规定“......确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境划分为第三类防雷建筑”。而对21区、22区、23区火灾危险环境有如下定义:
21区:具有闪点高于环境温度的可燃液体,在数量和配置上能引起火灾危险的环境。
22区:具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘和可燃纤维,虽不可能形成爆炸混合物,但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。
23区:具有固体状可燃物质,在数量和配置上能引起火灾危险的环境。
GB50057-2010自2011年10月1日起实施,GB50057-94同时废止,其中,GB50057-2010中对“火灾危险场所”没有明确规定,只在第3.0.3条、3.0.4条中,对超过一定年预计雷击次数的“火灾危险场所”进行了防雷类别的划分。为此,有的设计单位在进行该类项目的防雷设计时,依据GB50016-2006中生产的火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊类,简单的将甲类划分为防雷建筑一类,乙类划分为防雷建筑二类,丙、丁、戊类划分为防雷建筑三类。上述这样划分到底合不合理呢?
曾经碰到过这样一个实例:建筑物为门式排架结构,单层钢板屋面,屋面板厚度0.5mm,建筑使用功能为尼龙成品仓库。GB50057-2010第5.2.7条规定,金属板下有易燃物品时,金属钢板厚度不小于4mm。对此,由于对易燃物和可燃物的不同理解,对金属板的厚度设计有了分歧。这样设计到底合不合理?
在有的设计中,建筑物总配电箱设置在建筑物外墙,由配电箱配电至室内各灯具等设备。为此又有了不同的理解,建筑物外墙属LPZ0B区,进入室内的线路直至设备端,跨越了防雷分区,那么在设备端要装电源SPD。这样的理解合不合理?
本文将针对以上几个“合不合理”予以探讨,研究关于火灾危险场所防雷设计的几点注意事项。
1 注意事项
1.1 防雷类别的划分
火灾危险场所,是指在生产过程中,产生、使用、加工、储存或转运闪点高于场所环境温度的可燃液体,或者有可燃粉尘、可燃纤维,或者有固体状可燃物质,并在可燃物质的数量上和配置上,能引起火灾危险的场所。
根据火灾危险特性的不同,可燃物分为有燃烧爆炸危险的可燃物(危险货物)及一般的可燃物(不属于危险货物的可燃物)。可燃物分为六大类,即:爆炸性物质;自燃性物质;遇水燃烧物质;可燃气体;易燃与可燃液体;易燃、可燃和难燃固体。
可燃液体在《建筑设计防火规范》中属于丙类,闪点≥60℃,包括:亚麻仁油、葵花籽油、棉籽油、蓖麻油、桐油、花生油、菜籽油、豆油、鲸油、牛油、猪油、机械油、锭子油等。
随着生产技术向均质化、流态化发展,出现可燃性粉尘的行业越来越多。如:①金属:镁粉、铝粉、锌粉;②碳素:活性炭、电炭、煤;③粮食:面粉、淀粉、玉米面; ④饲料:鱼粉;⑤农产品:棉花、亚麻、烟草、糖;⑥林产品:木粉、纸粉;⑦合成材料:塑料、染料;⑧火药、炸药:黑火药、TNT。在、高分子塑料工业、合成染料和涂料,新型洗涤剂、漂白粉、农药和药品制造业以及植物纤维纺织工艺等普遍存在着粉尘爆炸的危险。2014年8月2日,江苏昆山工厂爆炸致65人死亡,120余人受伤,据爆炸系粉尘遇到明火引发的安全事故。
可燃固体在GB 50016-2006中属于丙类,为燃点>300℃的高熔点固体及燃点
根据GB50057-2010中的规定,具有爆炸危险环境的建筑物根据其发生事故的危害性划分为第一或第二类防雷建筑。由此,对于火灾危险场所的界定首先应为因火花不致产生爆炸危害的场所,为火花不致产生爆炸危害的场所优先按危爆场所处理。
GB 50016―2006第5.3.15条的条文解释规定:人员密集的公共建筑主要指:设置有同一时间内聚集人数超过50人的公共活动场所的建筑。如宾馆、饭店,商场、市场,体育场馆、会堂、公共展览馆的展览厅,证券交易厅,公共娱乐场所,医院的门诊楼、病房楼,养老院、托儿所、幼儿园,学校的教学楼、图书馆和集体宿舍,公共图书馆的阅览室,客运车站、码头、民用机场的候车、候船、候机厅(楼)等。GB50057-2010中对人员密集公共建筑物的防雷类别划分规定:N1(建筑物年预计雷击次数)>0.05次/a,划分为二类,0.01次/年≥N1≥0.05次/a,划分为三类。由此,对于火灾危险场所的界定应为非人员密集公共场所,为人员密集场所按人员密集公共建筑物处理。
其他相关规范的有关规定:
《防雷规范标准汇编(2015年版)》中《棉麻仓库建设标准》中规定:棉麻库房、露天堆场、铁路站台钢罩棚必须按照第三类建(构)筑物采取防雷措施。
《粮食平房仓设计规范(GB50320-2001)》中第8.4.1条规定:平房仓按第三类防雷建筑物设计。
《粮食钢板筒仓设计规范(GB50322-2001)》中第8.6.1条规定:防雷设计按第2类防雷建筑物设计。
1.2 金属接闪板的设计要求
近年来,经常采用一种夹有非易燃物保温层的双金属板做成屋面板(金属彩钢板)。根据GB50057-2010的规定,在这种情况下,只要上层金属板的厚度满足GB50057-2010第5.2.8条第2款的要求就可以,因为雷击只会将上层金属板融化穿孔,不会击到下层金属板,而且上层金属板的融化物受到下层金属板的阻挡,不会滴落到下层金属板的下方。但强调,夹层的物体必须是非易燃且选用高级别的阻燃类别。
单层屋面钢板,厚0.5mm,内部为火灾危险场所,该金属板做接闪器则不符合要求。有三种解决方法:第一种方法是增加金属板厚度,第二种方法是在金属板顶部增设材型、网格大小合理的接闪系统;第三种方法是采用夹心(填充非易燃材料)彩钢板,顶板厚≥0.5mm。
因此,在通常的防雷设计中,金属屋面的建筑,利用金属板做接闪器时,应明确金属板的材型、金属顶板的厚度、夹层物的阻燃性等。
1.3 电源SPD设计
在某些设计中,火灾危险场所建筑电源总配电箱设置在建筑物外墙。再经由配电箱配电至室内设备或功能配电箱。整个电源系统的防雷设计,包括四部分:
第一部分:至总配电箱的线路应全线埋地敷设,当全线埋地敷设有困难时,采用一段金属外铠电缆或穿金属管埋地引入,埋地长度≥15m。
第二部分:总配电箱处可靠接地。为有效防水、防非操作性接触,配电箱宜采用金属箱体,将电缆的金属外皮、穿线金属管、金属箱体等可靠接地。
第三部分:至室内的配电线路穿金属管明敷或采用暗敷。室内灯具采用防爆灯具。
第四部分:在电源系统上设置参数匹配的电源SPD,SPD的参数选择参照《建筑物电子信息系统防雷设计规范(GB50343-2012)》中表5.4.3-3的推荐值选取。
2 总结
广义的火灾危险场所是指在生产、生活过程中存在火灾风险的场所,一旦事故发生可能引发爆炸、大面积失火,造成人员伤亡及财产损失。致灾因子包括明火、雷电电火花、操作电火花、静电火花等。在根据年预计雷击次数确定项目的防雷类别时,建筑物的使用性质细分到了爆炸危险场所、人员密集公共建筑、各级办公等功能建筑、一般性民用或工业建筑、火灾危险场所等。在此处的火灾危险场所范围缩小。
参考文献:
【关键词】建筑物;间距;跨步电压;埋地深度;接地电阻
0.前言
由于设计质量管理规定:对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书,因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计,不再进行设计计算,仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算,因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性,使有些工程提高了防雷级别,增加了工程造价,而有些工程却未按规范设计、施工,造成漏错,带来很大隐患和不应有的损失。
1.三种建筑物防雷规范的概述及比较
总所周知,建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92推荐性行业标准,1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057-94强制性国家标准。GB50057-94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨,设计施工更加规范化、标准化。
而GB50057-94将民用建筑分为两类,而JCJ/T16-92将民用建筑防雷设计分为三级,分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全,而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的实质,特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16-92中的规定。
2.设置防雷设施
除少量的一、二级防雷建筑物外,数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷,而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N,使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施,设计保守,浪费了人、材、物。有的建筑物在20m的高度,却不需设置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。同时在峻工的工程中,我们也看到,有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了,施工后的防雷接地装置效果并不是设计的那么有成效,增加了工程造价。因此,设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算,根据计算结果,结合具体条件,确定是否设置防雷设施。
3.工频接地电阻与冲击接地电阻的区别
接地电阻是指在工频或直流电流流过时的电阻,通常叫做工频(或直流)接地电阻;而对于防雷接地雷电冲击电流流过时的电阻叫做冲击接地电阻。
从物理过程来看,防雷接地与工频接地有两点区别,一是雷电流的幅值大,二是雷电流的等值频率高。 雷电流的幅值大,会使地中电流密度增大,因而提高地中电场强度,在接地体表面附近尤为显著。地电场强度超过土壤击穿场强时会发生局部火花放电,使土壤电导增大。试验表明,当土壤电阻率为500Ω・m,预放电时间为3―5μs时,土壤的击穿场强为6―12kV/cm。因此,同一接地装置在幅值很高的雷电冲击电流作用下,其接地电阻要小于工频电流下的数值。这一过程称为火花效应。
雷电流的等值频率很高,会使接地体本身呈现很明显的电感作用,阻碍电流向接地体的远端流通。对于长度较大的接地体这种影响更显著。结果使接地体得不到充分利用,接地电阻值大于工频接地电阻。这一现象称为电感影响。
由于上述原因,同一接地装置具有不同的冲击接地电阻值和工频接地电阻值,两者之间的比称为冲击系数α;α=R~/Ri 其中R~为工频接地电阻;Ri为冲击接地电阻,是指接地体上的冲击电压幅值与冲击电流幅值之比,实际上应是接地阻抗,但习惯上仍称为冲击接地电阻。 冲击系数α与接地体的几何尺寸、雷电流的幅值和波形以及土壤电阻率等因素有关,多数靠实验确定。一般情况下由于火花效应大于电感影响,故α<1;但对于电感影响明显的情况,则可能α≥1,冲击接地电阻值一般要求小于10Ω。
4.引下线间距与防雷设施
关于引下线的间距问题,当避雷网敷设在建筑物上时,雷电流通过引下线入地。若引下线数量较多或者间距较小时,雷电流分布较为均匀,由于分流,引下线上的电压相对减小,避免了跳闪的危险。因此,引下线的最大距离是以限制引下线上的最大雷电流为依据的。《工业建筑和民用建筑电力设计导则》中规定“引下线间距,一般以20-30m为标准”。我国过去对民用建筑物的引下线的间距,一般是按着上述规定设计的,运行多年情况良好,没有由于引下线的间距发生过问题。根据查阅的大量资料,发现国外的规定也是不一致的。例如:原东德规定为10m,原苏联规定为25m,日本则规定为50m。因为各国规定相差较大,所以,虽然我国已有几十年的运行实践经验,但为了可靠起见,我们在现实中必须按实验算。
综上所述,在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后,在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来,在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结,即引下线在经过各个楼层时,将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来,于是不论引下线的电位升到多高,同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位,方可消除雷电压反击。
5.跨步电压与接地装置埋地深度
跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差,一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。
垂直埋设的接地体,宜采用圆钢、钢管、角钢等,水平埋设的接地体,宜采用扁钢、圆钢等。人工接地体的尺寸不应小于下列数值:圆钢直径为10mm;扁钢截面为100mm2;扁钢厚度为4mm;角钢厚度为4mm;钢管壁厚为3.5mm。为降低跨步电压,防直击雷的人工接地装置距建筑物人口处及人行道不应小于3m,当小于3m时应采取下列措施之一:(1)水平接地体局部深埋不应小于1m。(2)水平接地体局部包以绝缘物(例如50~80mm厚的沥青层)。(3)采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50~80mm厚的沥青层,其宽度超过接地装置2m。
若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体,但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础,毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右,较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求,因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级防雷建筑物。
6.结语
综上所述,随着我国建筑业速度加快,建筑物的高度也在不断增高,致使施工现场机械设备随之增高。为了确保建筑设施、施工设备和人员的安全,做好建筑工程施工现场防雷保护工作是安全生产不可缺省的重要环节。
【参考文献】
[1]尹星,杨勇伟,季敏海.浅谈水泥厂防雷接地设计及施工[J].河南建材,2011(06).
[2]赵丽,段晨东,姚明.建筑物防雷保护[J].安防科技,2003(05).
【关键词】:工程建设;防雷工程;问题分析
中图分类号: TU856 文献标识码: A 文章编号:
引言
随着科学技术的进步,工程建设的防雷水平也得到了大幅度提高,从而使得建筑的安全性能也有所提高。然而就我国建筑工程防雷的实际情况而言,其中还存在着一定的问题,这些问题不仅影响到建筑工程防雷的水平,甚至还可能威胁到人们的生命财产安全。因此,为了提高建筑工程防雷水平,加大对其的分析研究力度不仅意义重大,而且迫在眉睫。
一、雷电的形成及其危害;
雷电是一种大气放电现象。当太阳把地面晒得很热时,地面的热空气携带大量的水汽不断地上升到高空,形成大范围的积雨云,积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的电荷感应,也会带上与云底相反极性的电荷。当云层里的电荷越积越多,达到一定强度时,就会把空气击穿,打开一条狭窄的通道强行放电。闪电的高温会使空气急剧膨胀,同时也会使水滴汽化膨胀,从而产生冲击波,这种强烈的冲击波活动形成了雷声。
雷云放电时,引起很大的雷电流,可达几百千安,从而产生极大的破坏作用。雷电流通过被雷击物体时,产生大量的热量,使物体燃烧。被击物体内的水分由于突然受热,急骤膨胀,还可能使被击物劈裂。所以当雷云向地面放电时,常常发生建筑物损坏或者引起火灾,发生人畜伤亡。雷云在建筑物和架空线路上空形成很强的电场,在建筑物和架空线路上便会感应出与雷云电荷相反的电荷。在雷云向其他地方放电后,云与大地之间的电场突然消失,但聚集在建筑物的顶部或架空线路上的电荷不能很快全部泄入大地,残留下来的大量电荷,相互排斥而产生强大的能量使建筑物震裂。同时,残留电荷形成的高电位,往往造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电,击穿电气绝缘层或引起火灾、爆炸。
二、防雷工程及防雷技术在我国的现状
随着我国社会主义现代化建设工作的不断落实,对建筑物的防雷效力要求的愈来愈高,要求我们防雷工程的专业性要求也愈来愈高。在整个建筑工程结构的日趋大型化、复杂化的形势底下,其防雷工程在开展的过程中任何一个要点一旦出现问题,都会严重滞碍了整个防雷工程的进度,影响建筑物使用安全,甚至引生大型的雷击事故,给人们生命财产造成损失。防雷工程与传统防雷工作的根本性区别就在于防雷工程还实现了防雷工程的系统化建设,这给建筑物带来了更大的安全保障。
然而,由于各方面的原因,与之配套的防雷技术在我国的应用则未能得到全方位的落实,这就使得我国的防雷工程的实效得不到有效保障了:防雷技术的应用是将防雷技术联合防雷工程,加快我国防雷工程建设工作的一项重要工作。根据本人从事工程建设多年的经验,工程建设防雷应从,图纸设计,图纸审查,施工过程管理,工程验收的施工全程做好细致的工作,而这些过程中都容易出现问题。严格执行规范标准,加强过程监督检查,认真做好工程验收,确保工程建设安全。
三、建筑防雷措施;
1、外部防雷装置与内部防雷装置;
国际电工委员会编制的标准,将建筑物的防雷装置分为外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器是指避雷针、避雷带和避雷网,它位于建筑物的顶部,其作用是引雷或叫截获闪电,即把雷电流引下。引下线,上与接闪器连接,下与接地装置连接,它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度之处,它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装置外,所有为达到此目的所采用的设施、手段和措施均为内部防雷装置,它包括等电位连接设施(物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。;
2、防雷电感应和雷电波侵入;
雷电放电时,在附近导体上产生的静电感应和电磁感应,它可能使金属部件之间产生火花。因此被保护建筑物内的金属物接地,是防雷电感应的主要措施。首先,是做好等电位联结。按照GB50057-2010有关规定对一、二类防雷建筑物内平行或交叉敷设的金属管道,其净距小于100mm时,应采用金属线跨接,是防止电磁感应所造成的电位差能将小空隙击穿,而产生电火花,每隔≤30m做好接地。
由于雷电对架空线或金属管道的作用,雷电波可能沿着这些管线侵入屋内,危及人身安全或损坏设备。因此,做好进线端的防雷保护,做好均压环及防侧击雷是防雷电波侵入的主要措施。;一、二类防雷建筑低压进线全线采用直埋地引入,将线路架空引入户内时不少于15m的一段应换电缆(金属铠装电缆直埋地,护套电缆穿钢管)进户,并在架空与电缆换接处做好避雷保护。二类防雷建筑当架空线直接引入时,除在入户处加装避雷器,并将进户装置铁件做好接地外,靠近建筑物的两根电杆上的铁件也应做好接地,且冲击接地电阻≤30Ω,所有弱电进线的保护应同强电进线。防雷建筑要做好均压环及防侧击雷保护。均压环从三层开始,环间垂直距离≤12m,所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均与环可靠连接,均压环可利用结构圈梁内的钢筋(钢筋必须贯通成环路)。一类防雷建筑30m以上,二类防雷建筑45m以上,三类防雷建筑60m以上,要做好防侧击雷保护,沿建筑物外墙做一周水平避雷带,带与带间垂直距离≤6m,外墙上所有金属栏杆,门窗均与避雷带可靠连接,避雷带再与引下线可靠连接。竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置可靠连接,目的是在于等电位,并且由于两端连接使其与引下线形成并联线路,使雷电流更讯速的入地。
3、防雷电流经引下线和接地装置时产生高电位对金属设备或电气线路反击的措施;
目前建筑物内大多采用共同接地装置,当雷直击于本建筑物防雷装置时,假设流经靠近低压电气装置处接地装置的雷电流为20KA,当冲击接地电阻=1Ω时,接地装置上电位升高为20KV,而一般室内低压装置的耐冲击电压最高为8KV。其结果就使低压电气装置绝缘较弱处可能被击穿而造成短路,发生火灾、损坏设备,这是非常危险的。
4、必须有一个完整的技术协调链
关键词:燃气工程;设计规范;燃气管道;防雷击措施;防雷建设
中图分类号: TU99文献标识码:A
雷击是严重的自然灾害,尤其是在广东沿海地区,是雷害最严重的地区之一。众所周知,由雷电产生的冲击波强烈,破坏力极大,造成的损失相当严重。随着我国城市燃气工程的发展,工程的规模越来越大,受雷击破坏的概率也大大提高,保证燃气工程安全运行的重要性不言而喻。因此,燃气工程的防雷建设显得尤为重要。
1 防雷接地系统的作用
防雷分为外部防雷和内部防雷。所谓外部防雷就是防直击雷(不包括防止防雷装置受到直接雷击时向其它物体的反击),内部防雷包括防雷电感应、防反击以及防雷电波侵入和防生命危险。
防直击雷的装置主要采用接闪器系统,由接闪器、引下线和接地装置三部分组成,接闪器又有避雷针、避雷带和避雷网三种形式,引下线可明装或暗装,接地体也可根据实际条件选用自然接地体、基础接地体或人工接地体。
接闪器引来雷电流,通过引下线和接地体安全地引入地下,使接闪器下部保护范围内的建筑物和设备免受直接雷击。
防感应雷、防反击以及防雷电波侵入都需要有良好的接地装置,否则不但不能起保护作用,反而会引来雷击。
2 燃气输配管网防雷接地系统应用的规范
目前我们应用的规范有
《城镇燃气设计规范》(GB 50028―2006)
《石油化工静电接地设计规范》(SH 3097―2000)(以下简称《石规》)
《化工企业静电接地设计规程》(HG/T20675―1990)(以下简称《化规》)
《建筑物防雷设计规范》(GB 50057―2000)(以下简称《建规》)
《测量和控制设备的静电电场的辐射标准IEC》801.3
《雷击电磁脉冲的防护》IEC61312
《通信线路防雷标准》IEC61663
《仪表系统接地设计规定》HG/T20513-2000
《城镇燃气防雷技术规范》(2009年11月1日执行)
3 防雷击危害采取的措施
燃气管网因其输送工艺的特点分布于城市的各个位置,覆盖面广,有处于郊外的高压场站和管道,有位于高层建筑物或多层建筑物的燃气架空管和立管,有设置在市政道路旁的区域调压站和设置在居民小区的楼栋调压箱,以及对燃气设施进行监控的SCADA系统等。针对燃气管道与设施设置的不同形式与位置,必须考虑相应的防雷接地保护措施。
3.1 调压站、调压柜的防雷击措施
《城镇燃气设计规范》(GB 50028―2006)条文中对燃气调压站、调压计量室和燃气设备及管网防雷措施等都做了相应的规定和要求,第6.5.22条明确要求调压计量室应按《建筑物防雷设计规范》(GB 50057―94,2000版)“第二类防雷建筑物”进行防雷接地设计;第6.6.12条要求设于空旷地带的调压站应单独设置避雷装置,其接地电阻小于10Ω;第10.8.5条规定:“进出建筑物的燃气管道的进出口处,室外的屋面管、立管、放散管、引入管和燃气设备等处均应有防雷、防静电接地设施”。
地上调压站的建筑物设计应符合下列要求:城镇无人值守的燃气调压室电气防爆等级应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB 50058―1992)“1区”设计的规定。
对设于空旷地带的调压站(柜)或采用高架遥测天线的调压站(柜)应单独设置避雷装置,其接地电阻值应小于10Ω。
挂壁式楼栋调压箱必须采取防雷和防静电接地措施,且与建筑物的避雷引下线相连。
调压器法兰片原《建规》选用6mm2铜绞线跨接,现根据《化规》选用16mm2铜绞线或铜片跨接,提高了技术要求。铜片跨接必须用螺栓固定牢,且要搪锡做防腐处理。
调压室与瓶组气化间的钢门窗为防感应雷和雷电波侵入,必须与接地干线相连,作防静电接地保护。由于受条件限制,一般防雷接地与防静电接地共用接地装置,因此只需把钢门窗用16mm2铜绞线与接地网相连。
调压站、调压柜与瓶组气化站的放散管设计要求高出建筑物屋面或柜体1m,燃气放散管一般为微正压,受雷击后管口残余气体可能会起火燃烧,虽然不会引起爆炸事故,但从安全角度考虑,必须对其进行避雷保护,而不能考虑为金属接闪器,消防部门在检查时也提出意见。
3.2 建筑物附属燃气管道的防雷击措施
根据新规范《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》(CJJ94―2009)要求:沿屋面或外墙明敷的室内燃气管道,不得布置在屋面上的檐角、屋檐、屋脊等易受雷击部位。当安装在建筑物的避雷保护范围内时,应每隔25m至少与避雷网采用直径不小于8mm的镀锌圆钢进行连接,焊接部位应采取防腐措施,管道任何部位的接地电阻不得大于10Ω;当安装在建筑物的避雷保护范围外时,应符合设计文件的规定。
3.3 高压场站和阀室的防雷击措施
高压场站和阀室宜采用建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由其混合组成的接闪器,并将放散管口外5m的半球体(有管帽时,管帽上方距离为2.5m)处于接闪器的保护范围。
对储罐区采用设独立避雷针保护,且罐体钢板厚度大于4mm,因为雷电产生的热能可以击穿厚度小于4mm的钢板,而对厚度大于4mm的钢板则不能击穿。
避雷针的保护范围可采用滚球法或公式法计算出保护半径,同时还要考虑保护高度必须高于被保护物。
进出场站的架空金属管道,应在场站外侧做接地处理。
3.4 仪表与自动控制系统的防雷击措施
仪表和自动控制系统均为精密仪器和电路组成,对雷击的抵御能力很弱,较高的感应电流或电位都会造成电子元器件的损坏,而导致整个自控系统瘫痪,因此必须在线路上安装放浪涌的安全栅装置(电涌保护器),保证电涌隔离在系统之外,且安全栅装置的选型一定要与设备或系统相匹配。在线仪表(如涡轮流量计和体积修正仪)宜考虑防雷接地导线的安装方式,可在与流量计连接的两端金属管上采用绝缘法兰连接,两端金属管法兰应静电跨接,并设置外部金属箱体对其进行屏蔽保护,确保防雷效果。这些防雷措施都是我们过去忽视的,需要以后在工作中弥补与完善。
3.5 牺牲阳极保护的防雷击措施
燃气埋地钢管为减少腐蚀,除管道外壁包覆绝缘防腐层外,还采用牺牲阳极保护的方式辅助管道防腐,并用绝缘法兰或绝缘接头将埋地管道与地上工艺管道隔断以保证埋地管道的负电位。在雷击的高电位下,绝缘法兰、绝缘接头和管道的防腐绝缘层可能会被击穿而损毁,使绝缘功能失效,甚至毁坏衡电位仪,直接影响管网的牺牲阳极保护效果,因此在易受雷击的地方,最好安装绝缘法兰,以便于在击穿后更换,也可采用耐雷击的绝缘接头,可有效地释放电位保护绝缘层,但运营成本相应增加。
4 燃气工程中防雷接地系统的应用
(1)2006年某储配站技改工程,原设计中在站区内设置一支30m高的避雷针,对整个站区实现保护,该避雷针造价高昂,经重新计算与选型,将避雷针高度由原来的30m降低至19m,针塔重量由原来的2107.2kg改为732kg。
避雷针位置确定与选型,计算如下:
避雷针与气化撬距离为6m,根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057―94,2000版)附录四中滚球法确定避雷针高度:
(1)
其中:
h――避雷针高度,m;
hx――被保护物高度,m;
rx――避雷针在hX高度的XX平面上保护半径,m;
hr――滚球半径,第二类防雷建筑物,取45m。
经测算:h=17.27m
查图集99(03)D501―1 GH系列环型钢管杆避雷针,选用GH-33型环型钢管杆避雷针,高19m。
结语
总之,城市燃气工程的防雷建设是一个复杂的系统工程,良好的防雷系统对管网的安全运行是至关重要的。在防雷建设中,应重点考虑防雷接地效果及防雷击措施等方面,同时,还应积极采用可靠的新技术以更有效地消除雷害。只有这样才能保证燃气管网的安全运行。
[关键词]建筑物防雷设施装置间距跨步电压埋地深度接地电阻
一、前言
在建筑物防雷设计中,设计人员对一、二级防雷建筑物的防雷设计比较重视,疏漏差错很少,但对大量的三级防雷建筑物的防雷设计却常有忽视。由于设计质量管理规定:对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书,因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计,不再进行设计计算,仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算,因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性,使有些工程提高了防雷级别,增加了工程造价,而有些工程却未按规范设计、施工,造成漏错,带来很大隐患和不应有的损失。
二、建筑物防雷规范的概述及比较
现今建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92推荐性行业标准,1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057-94强制性国家标准。GB50057-94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨,设计施工更加规范化、标准化。
GB50057-94将民用建筑分为两类,而JCJ/T16-92将民用建筑防雷设计分为三级,分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全,而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的实质,特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16-92中的规定。
三、预计的年雷击次数确定设置防雷设施
除少量的一、二级防雷建筑物外,数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷,而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N,使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施,设计保守,浪费了人、材、物。现计算举例说明:
例1:在地势平坦的住宅小区内部设计一栋住宅楼:6层高层数不含地下室,地下室高2.2m,三个单元,其中:长L=60m,宽W=13m,高H=20m,当地年平均雷暴日Td=33.2d/a,由于住宅楼处在小区内部,则校正系数K=1。
据JCJ/T16-92中公式D·2-1、D·2-2、D·2-3、D·2-4得:与建筑物截收相同雷击次数的等效面积km2:Ae=L·W+2L+WH200-H+πH200-H×10-6=60×13+2(60+13)20(200-20)+3.14×20(200-20)×10-6=0.02084km2
建筑物所处当地的雷击大地的年平均密度:
Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/km2·a
建筑物年预计雷击次数:
N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475次/a
据JCJ/T16-92第12.3.1条,只有在N≥0.05GB50057-94中:N≥0.06才设置三级防雷,而本例中:N=0.0475<0.05,且该住宅楼在住宅楼群中不是最高的也不在楼群边缘,故该住宅楼不需做防雷设施。
根据以上计算步骤,现以L=60m,W=13m,分别以H=7m、10m、15m、20m四种不同的高度,K值分别取1,1.5,1.7,2,Ng=2.28km2·a进行计算N值,计算结果见表2。
从表2中的数据可知,在本区内:①当K=1时,举例中的建筑物均N<0.05,不需设置防雷设施。②当K=1.5时,即建筑物在河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的或特别潮湿的建筑物,在高度达15m或以上者,必须设置三级防雷措施。③当K=1.7时,即金属的砖木结构的建筑物,高度达7m及以上者,必须设置三级防雷措施。④当K=2时,即建筑物位于旷野孤立的位置,高度达7m两层以上者,均设置三级防雷措施。
可见,有的建筑物在20m的高度,却不需设置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。
同时在峻工的工程中,我们也看到,例1中的民用建筑物,有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了,施工后的防雷接地装置如图1所示。
其中8组引下线均利用结构中的构造柱的412主筋,水平环路接地体埋深1m,距楼外墙1m。以上钢材均为镀锌件,则共需镀锌钢材0.192t,人工费2950元,定额预算工程直接费约0.75万元。类似这种三级防雷以外的住宅楼、办公楼及其他民用建筑,在我们地区1998年约竣工600~800栋,仅增设的防雷设施其工程直接费约为450~600万元。以此类推,在全省、全国因提高防雷等级而提高工程造价浪费的数字是巨大的。因此,设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算,根据计算结果,结合具体条件,确定是否设置防雷设施。
四、防雷设施与人、金属管道等的安全距离
1.雷电流反击电压与引下线间距的关系
当建筑物遭受雷击时,雷击电流通过敷设在楼顶的避雷网,经接地引下线至接地装置流入地下,在接地装置上升高的电位等于电流与电阻的乘积,在接地引下线上某点离地面的高度为h的对地电位则为
Uo=UR+UL=IkRq+L1
式中Ik—雷电流幅值kA
Rq—防雷装置的接地电阻Ω
L—避雷引下线上某点离地面的高度的为h到接地装置的电感μH
雷电流的波头陡度kA/μH
1式中右边第一项UR即IkRq为电位的电阻分量,第二项UL即为电位的电感分量,据GB50057-94有关规定,三类级防雷建筑物中,可取雷电流Ik=100kA,波头形状为斜角形,波头长度为10μs,则雷电流波头陡度==10kA/μs,取引下线单位长度电感Lo=1.4μH/m,则由1式可得出
Uo=100Rq+1.4×h×10=100Rq+14hkV2
根据2式,在不同的接地电阻Rq及高度h时,可求出相应的Uo值,但引下线数量不同,则Uo的数值有较大差异。下面以例1中引下线分别为4、8根假定每根引下线均流过相同幅度的雷击电流,且忽略雷电流在水平避雷上的电阻及电感压降,计算出的UR/UL值列于表3。
由表3中可知,接地电阻Rq即使为零,在不同高度的接地引下线由于电感产生的电位电感分量也是相当高的,同样会产生反击闪络。
2.引下线与人体之间的安全间距
雷击电流流过引下线及接地体上产生的雷击电压,其电阻分量存在于雷电波的持续时间数十μs内,而电感分量只存在于波头时间5μs内,因此两者对空气绝缘作用有所不同,可取空气击穿强度:电感UL=700kV/m,电阻ER=500kV/m。混凝土墙的击穿强度等于空气击穿强度,砖墙的击穿强度为空气击穿强度的一半。
据表3计算的数据,下面计算引下线与人体之间的安全距离。因每组引下线利用构造柱中的412钢筋,可以认为引下线与人体、金属管道、金属物体之间为空气间隔,且认为引下线与空气之间间隔层为抹灰层,可忽略不计。
1当引下线为4组时,人站在一层,h1=3m,Rq=30Ω,则URI=750kVUL1=10.5kV人体与引下线之间安全距离L安全1>
方可产生的反击。人站在5层,h2=15m,Rq=30Ω,则:UR2=750kVU12=52.5kV则安全距离L安全2>
1.575m<1.83m。在上述两个房间内,保持如此的距离是很难做到的,因此存在很危险的雷电压反击。
(2)当引下线为8组时,当站在一层房间内,h1=3m,Rq=30Ω,则UL1=5.25kVUR1=3.75kV则安全间距L安全1>
0.757m。人站在5层时,h2=15m则UL2=26.25kVUR2=375kV则安全间距L安全2>
可见,引下线数量增加一倍,安全间距则减小一半。因此设置了防雷设施后,应严格按照规范设置引下线的数量及间距。同时建议可缩短规范内规定的引下线间距,多设一定数量的引下线,可减少雷电压反击现象。这样处理,对增加工程造价微乎其微。
3.引下线与室内金属管道、金属物体的距离
1当防雷接地装置未与金属管道的埋地部分连接时,按例一中数据:楼顶的引下线高度h=Lx=20m,Rq=30Ω时,据JCJ/T16-92第12.5.7条规定,Lx<5Rq=5×30=150m,则
Sal≥0.2KcRi+0.1Lx
式中Kc—分流系数,因多根引下线,取0.44
Ri—防雷接地装置的冲击电阻,因是环路接地体,Ri=Rq=30Ω
Sal—引下线与金属物体之间的安全距离/m
则
Sal≥0.2×0.44×30+0.1×20=2.816m。
2当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时,按式12.3.6-3,Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66
由以上计算的Sal≥2.816m,Sa2≥0.66m,在实际施工时,均很难保证以上距离,因为金属管道靠墙0.1m左右安装,又由于Sa2≤Sal,因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分连接起来,同时,在楼层内应将引下线与金属管道物体连接起来,防止雷电反击。
4.引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed
据JCJ/T16-92第12.5.7条及公式12.3.6-4:Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m,而在实际施工中,地下水暖管道交错纵横,先于防雷及电气接地装置施工,等施工后者时,已经很难保证Sed≥3.96m了,也难于保证不应小于2m的规定,因此可将防雷接地装置与各种接地装置共用,即实行一栋建筑一个接地体。将接地装置与地下进出建筑物的各种金属管道连接起来,实行总等电位联结。
综上所述,在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后,在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来,在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结,即引下线在经过各个楼层时,将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来,于是不论引下线的电位升到多高,同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位,方可消除雷电压反击。
五、跨步电压与接地装置埋地深度
跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差,一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。当接地体为水平接地带时,
3
式中ρ—土壤电阻率/Ω.m
L—水平接地体长度m
Ik—雷电流幅值kA
K—接地装置埋深关系系数,见表4
Ukmax—跨步电压最大值kV
按例一中的接地装置计算,接地体长度L=146m,取Ik=150k,土质为砂粘土,ρ=300Ω.m,则按埋深深度0.3m,0.5m,0.8m,1m时相应的K值取2.2,1.46,0.97.0.78。按3式计算:
其Ukmax值分别为107.97,71.66,47.61,38.28/kV。
世界各国根据发生的人身冲击触电事故分析,认为相当于雷电流持续时间内人体能承受的跨步电压为90~110kV。从计算结果可知,该工程的防雷接地体埋深0.8m时,跨步电压已在安全范围内。JCJ/T16-92第12.9.4规定接地体埋设深度不宜小于0.6m,第12.9.7条规定:防击雷的人工接接地体距建筑物入口处及人行道不应小于3m,当小于3m时,接地体局部埋深不应小于1m,或水平接地体局部包以绝缘物。包以绝缘物易增大其接地电阻,因此还是以埋深大于1m时为好。这样处理,只增加少量工程造价,却将接地装置处理得更加安全可靠,起到事半功倍的效果。
若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体,但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础,毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右,较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求,因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级防雷建筑物。
六、区别工频、冲击接地电阻
工频、冲击接地电阻两者的区别及关系,许多施工技术人员不能区别与明晰,使部分工程的防雷装置接地电阻已达到设计值,而仍然盲目采用降阻措施,增加了工程造价。
工频接地电阻是按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻。可以认为是接地体20m以内土壤的流散电阻,距接地体20m以外的大地是电气上的零电位点。用接地电阻测量仪测量的电阻,即为工频接地电阻。
自表4中可知,当接地体为环绕建筑物的环路接地体与敷设于陶粘土、沼泽地、黑土、砂质粘土等电阻率ρ≤100Ω的土壤内的接地体,其工频接地电阻与冲击电阻相等。但当敷设于砂、砂砾、砾石、碎石、多岩山地的环境时,其工频接地电阻是冲击接地电阻的2~3倍。因此如在上所述地面内敷设接地体时,如用接地电阻仪测出的工频接地电阻,只要不超过设计要求的冲击接地电阻值的2~3倍,即可为符合设计要求,不需再采取降阻措施。如不分析接地装置敷设地点的土质、接地环境条件,发现接地电阻仪摇测值大于设计要求值,就盲目再增加人工接地体或采用降阻剂来追求达到设计值,必须造成人力、物力浪费,提高了工程造价,而这一现象却有普遍性。
[关键词]建筑物防雷设施装置间距跨步电压埋地深度接地电阻
一、前言
在建筑物防雷设计中,设计人员对一、二级防雷建筑物的防雷设计比较重视,疏漏差错很少,但对大量的三级防雷建筑物的防雷设计却常有忽视。由于设计质量管理规定:对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书,因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计,不再进行设计计算,仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算,因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性,使有些工程提高了防雷级别,增加了工程造价,而有些工程却未按规范设计、施工,造成漏错,带来很大隐患和不应有的损失。
二、建筑物防雷规范的概述及比较
现今建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范》?JGJ/T16-92?推荐性行业标准,1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》?GB50057-94?强制性国家标准。GB50057-94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会?IEC?防雷标准接轨,设计施工更加规范化、标准化。
GB50057-94将民用建筑分为两类,而JCJ/T16-92将民用建筑防雷设计分为三级,分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全,而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的实质,特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16-92中的规定。
三、预计的年雷击次数确定设置防雷设施
除少量的一、二级防雷建筑物外,数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷,而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N,使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施,设计保守,浪费了人、材、物。现计算举例说明:
例1:在地势平坦的住宅小区内部设计一栋住宅楼:6层高?层数不含地下室,地下室高2.2m?,三个单元,其中:长L=60m,宽W=13m,高H=20m,当地年平均雷暴日Td=33.2d/a,由于住宅楼处在小区内部,则校正系数K=1。
据JCJ/T16-92中公式?D?2-1?、?D?2-2?、?D?2-3?、?D?2-4?得:与建筑物截收相同雷击次数的等效面积?km2?:Ae=?L?W+2?L+W?H?200-H?+πH?200-H??×10-6=?60×13+2(60+13)20(200-20)+3.14×20(200-20)?×10-6=0.02084?km2?
建筑物所处当地的雷击大地的年平均密度:
Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/?km2?a?
建筑物年预计雷击次数:
N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475?次/a?
据JCJ/T16-92第12.3.1条,只有在N≥0.05?GB50057-94中:N≥0.06?才设置三级防雷,而本例中:N=0.0475<0.05,且该住宅楼在住宅楼群中不是最高的也不在楼群边缘,故该住宅楼不需做防雷设施。
根据以上计算步骤,现以L=60m,W=13m,分别以H=7m、10m、15m、20m四种不同的高度,K值分别取1,1.5,1.7,2,Ng=2.28?km2?a?进行计算N值,计算结果见表2。
从表2中的数据可知,在本区内:①当K=1时,举例中的建筑物均N<0.05,不需设置防雷设施。②当K=1.5时,即建筑物在河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的或特别潮湿的建筑物,在高度达15m或以上者,必须设置三级防雷措施。③当K=1.7时,即金属的砖木结构的建筑物,高度达7m及以上者,必须设置三级防雷措施。④当K=2时,即建筑物位于旷野孤立的位置,高度达7m?两层以上者,均设置三级防雷措施。
可见,有的建筑物在20m的高度,却不需设置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。
同时在峻工的工程中,我们也看到,例1中的民用建筑物,有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了,施工后的防雷接地装置如图1所示。
其中8组引下线均利用结构中的构造柱的4?12主筋,水平环路接地体埋深1m,距楼外墙1m。以上钢材均为镀锌件,则共需镀锌钢材0.192t,人工费2950元,定额预算工程直接费约0.75万元。类似这种三级防雷以外的住宅楼、办公楼及其他民用建筑,在我们地区1998年约竣工600~800栋,仅增设的防雷设施其工程直接费约为450~600万元。以此类推,在全省、全国因提高防雷等级而提高工程造价?浪费?的数字是巨大的。因此,设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算,根据计算结果,结合具体条件,确定是否设置防雷设施。
四、防雷设施与人、金属管道等的安全距离
1.雷电流反击电压与引下线间距的关系
当建筑物遭受雷击时,雷击电流通过敷设在楼顶的避雷网,经接地引下线至接地装置流入地下,在接地装置上升高的电位等于电流与电阻的乘积,在接地引下线上某点?离地面的高度为h?的对地电位则为
Uo=UR+UL=IkRq+L?1?
式中Ik―雷电流幅值?kA?
Rq―防雷装置的接地电阻?Ω?
L―避雷引下线上某点?离地面的高度的为h?到接地装置的电感?μH?
雷电流的波头陡度?kA/μH?
?1?式中右边第一项?UR即IkRq?为电位的电阻分量,第二项?UL?即?为电位的电感分量,据GB50057-94有关规定,三类?级?防雷建筑物中,可取雷电流Ik=100kA,波头形状为斜角形,波头长度为10μs,则雷电流波头陡度==10kA/μs,取引下线单位长度电感Lo=1.4μH/m,则由?1?式可得出
Uo=100Rq+1.4×h×10=100Rq+14h?kV??2?
根据?2?式,在不同的接地电阻Rq及高度h时,可求出相应的Uo值,但引下线数量不同,则Uo的数值有较大差异。下面以例1中引下线分别为4、8根?假定每根引下线均流过相同幅度的雷击电流,且忽略雷电流在水平避雷上的电阻及电感压降?,计算出的UR/UL值列于表3。
由表3中可知,接地电阻?Rq?即使为零,在不同高度的接地引下线由于电感产生的电位?电感分量?也是相当高的,同样会产生反击闪络。
2.引下线与人体之间的安全间距
雷击电流流过引下线及接地体上产生的雷击电压,其电阻分量存在于雷电波的持续时间?数十μs?内,而电感分量只存在于波头时间5μs内,因此两者对空气绝缘作用有所不同,可取空气击穿强度:电感UL=700kV/m,电阻ER=500kV/m。混凝土墙的击穿强度等于空气击穿强度,砖墙的击穿强度为空气击穿强度的一半。
据表3计算的数据,下面计算引下线与人体之间的安全距离。因每组引下线利用构造柱中的4?12钢筋,可以认为引下线与人体、金属管道、金属物体之间为空气间隔,且认为引下线与空气之间间隔层为抹灰层,可忽略不计。
?1?当引下线为4组时,人站在一层,h1=3m,Rq=30Ω,则URI=750kV?UL1=10.5kV?人体与引下线之间安全距离L安全1>
?方可产生的反击。人站在5层,h2=15m,Rq=30Ω,则:UR2=750kV?U12=52.5kV?则安全距离L安全2>
1.575m<1.83m。在上述两个房间内,保持如此的距离是很难做到的,因此存在很危险的雷电压反击。
(2)当引下线为8组时,当站在一层房间内,h1=3m,Rq=30Ω,则UL1=5.25kV?UR1=3.75kV?则安全间距L安全1>
0.757m。人站在5层时,h2=15m?则UL2=26.25kV?UR2=375kV?则安全间距L安全2>
可见,引下线数量增加一倍,安全间距则减小一半。因此设置了防雷设施后,应严格按照规范设置引下线的数量及间距。同时建议可缩短规范内规定的引下线间距,多设一定数量的引下线,可减少雷电压反击现象。这样处理,对增加工程造价微乎其微。
3.引下线与室内金属管道、金属物体的距离
?1?当防雷接地装置未与金属管道的埋地部分连接时,按例一中数据:楼顶的引下线高度h=Lx=20m,Rq=30Ω时,据JCJ/T16-92第12.5.7条规定,Lx<5Rq=5×30=150m,则
Sal≥0.2Kc?Ri+0.1Lx?
式中Kc―分流系数,因多根引下线,取0.44
Ri―防雷接地装置的冲击电阻,因是环路接地体,Ri=Rq=30Ω
Sal―引下线与金属物体之间的安全距离/m
则
Sal≥0.2×0.44×?30+0.1×20?=2.816m。
?2?当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时,按式?12.3.6-3?,Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66
由以上计算的Sal≥2.816m,Sa2≥0.66m,在实际施工时,均很难保证以上距离,因为金属管道靠墙0.1m左右安装,又由于Sa2≤Sal,因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分连接起来,同时,在楼层内应将引下线与金属管道?物体?连接起来,防止雷电反击。
4.引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed
据JCJ/T16-92第12.5.7条及公式?12.3.6-4?:Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m,而在实际施工中,地下水暖管道交错纵横,先于防雷及电气接地装置施工,等施工后者时,已经很难保证Sed≥3.96m了,也难于保证不应小于2m的规定,因此可将防雷接地装置与各种接地装置共用,即实行一栋建筑一个接地体。将接地装置与地下进出建筑物的各种金属管道连接起来,实行总等电位联结。
综上所述,在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后,在楼顶部应将避雷带?针?与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来,在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结,即引下线在经过各个楼层时,将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来,于是不论引下线的电位升到多高,同楼层建筑物内的所有金属物?包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地?都同时升到相同电位,方可消除雷电压反击。
五、跨步电压与接地装置埋地深度
跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差,一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。当接地体为水平接地带时,
?3?
式中ρ―土壤电阻率/?Ω.m?
L―水平接地体长度m
Ik―雷电流幅值kA
K―接地装置埋深关系系数,见表4
Ukmax―跨步电压最大值?kV?
按例一中的接地装置计算,接地体长度L=146m,取Ik=150k,土质为砂粘土,ρ=300Ω.m,则按埋深深度0.3m,0.5m,0.8m,1m时相应的K值取2.2,1.46,0.97.0.78。按?3?式计算:
其Ukmax值分别为107.97,71.66,47.61,38.28/kV。
世界各国根据发生的人身冲击触电事故分析,认为相当于雷电流持续时间内人体能承受的跨步电压为90~110kV。从计算结果可知,该工程的防雷接地体埋深0.8m时,跨步电压已在安全范围内。JCJ/T16-92第12.9.4规定接地体埋设深度不宜小于0.6m,第12.9.7条规定:防击雷的人工接接地体距建筑物入口处及人行道不应小于3m,当小于3m时,接地体局部埋深不应小于1m,或水平接地体局部包以绝缘物。包以绝缘物易增大其接地电阻,因此还是以埋深大于1m时为好。这样处理,只增加少量工程造价,却将接地装置处理得更加安全可靠,起到事半功倍的效果。
若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体,但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础,毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右,较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求,因此不宜采用圈梁做为环形接地体?指三级防雷建筑物?。
六、区别工频、冲击接地电阻
工频、冲击接地电阻两者的区别及关系,许多施工技术人员不能区别与明晰,使部分工程的防雷装置接地电阻已达到设计值,而仍然盲目采用降阻措施,增加了工程造价。
关键词:高层建筑物防雷装置设计审核
随着国民经济的迅速发展,国民经济实力的增强,各类高层建筑物拔地而起,从而给防雷审核工作提出许多新的问题和更高的要求。笔者在两年多的防雷装置设计审核中积累了一些高层建筑物的防雷设计审核经验和方法,下面加以介绍,以飨读者。
防雷装置施工图审核的依据是:《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000版本)、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004、IEC1024-1《建筑物防雷》、IEC1024-1《雷电电磁脉冲防护》、《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311―2000、《防雷与接地安装》D501-1~4以及相关行业防雷技术标准。
建设单位依照《防雷装置设计审核和竣工验收规定》提交各种材料后,防雷装置审核人员按照以下程序进行审核。
1高层建筑物防雷装置设计的要求
1.1 建筑设计总平面图。通过总平面图,掌握建筑物的位置、地理环境,从而可以查找该地雷暴日数和雷击的灾害记录。
1.2 建筑设计总说明。掌握工程概况、设计依据、水位、土壤电阻率、标高、消防等情况。
1.3 结构设计总说明。了解钢筋的锚固和连接,了解构造柱、圈梁的详细位置及防雷结构措施,掌握避雷引下线钢筋的规格、数量及焊接技术要求。
1.4综合布线。是否按照《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000标准设计。
1.5基础防雷接地平面图
1.5.1 桩(承台)的利用系数a≥0.25 。
1.5.2 桩筋利用数:每根用作引下线的柱子至少有两根主筋连接且φ≥20。
1.5.3 利用基础内钢筋作接地体,在周围地面以下距地面不小于0.5米,每根避雷引下线连接的钢筋表面积总和,二类防雷建筑物应满足S≥4.24KC2,三类防雷建筑物应满足S≥1.89KC2。
1.6 避雷引下线
1.6.1避雷引下线的位置、间距(二类防雷:间距≤18m,三类防雷:间距≤25m)、用材规格(圆钢直径φ≥10mm,扁钢截面≥48mm2)。
1.6.2框架结构应利用外墙柱子主筋作避雷引下线(且利用所有围墙柱筋,建筑物阳角位的柱子必须利用)。
1.6.3 避雷引下线应是柱内对角且至少有两根主钢筋,要求从上到下连通,上接至避雷带,下接至承台、桩。
1.6.4 避雷引下线主筋每层应加箍筋连接或通过点焊的方法把所有的主筋相连接。
1.7屋顶防雷平面图
1.7.1避雷网格(二类防雷建筑物:10m×10m或8m×12m,三类防雷建筑物:20m×20m或16m×24m)、带、针(保护范围的估算)的布置、高度、材料(圆钢直径φ≥8mm)、焊接质量、连接处(搭接)、转弯处。
1.7.2女儿墙上的避雷网带:墙宽为20cm,带高至少15cm,墙宽为30cm,带高至少20cm,避雷带支架采用φ10的圆钢。
1.7.3突出天面的金属物与防雷装置连接不少于两处;如通风机、中央空调、电机机房、天线杆、旗杆、水箱等。
1.7.4 保护范围的计算。
2.高层建筑物审核的要求
2.1 电气设计说明、均压环、等电位连接的审核。
2.2.1 判定防雷类别是否正确,说明是否合理、漏项。
2.2.2 低压配电系统的PE干线,接地干线与专用接地线,穿线钢管及接地装置连接在一起,构成接地保护网。所有电器设备、不带电的金属外壳、配线用的钢管、电器安装的构件、电缆桥架、电缆支架、金属接线盒均与PE线连接,沿电缆桥架外侧敷设4×40镀锌扁钢与桥架连接。
2.2.3 防雷区LPZ0A、LPZ0B和LPZ1交界处,所有进出建筑物的外来导电物体都应做等电位连接。
2.2.4在后续防雷区间交界处的等电位连接,可采用LPZ0A、LPZ0B和LPZ1交界处的等电位连接的一般原则。
2.2.5 电梯轨道首尾端与防雷接地连接且每间隔20米等电位连接一次,设计时应预留。
2.2.6设总等电位端子MEB,对各类进出建筑物的金属构件和管件进行等电位连;卫生间作局部等电位连接。
2.2.7 玻璃幕墙、金属工艺装饰作等电位连接。
2.2.8配电系统:供电的形式、电气竖井内的线路布置、电涌保护器配置情况。
2.2.9 侧击雷的防护措施
从距地面30m开始,每隔一层设置均压环并且与相同高度的梁、柱或楼板钢筋及金属窗框作良好的电气连接。
2.2.10 接地电阻≤1欧姆。
2.2 计算机网络系统的审核
2.2.1将N和NC比较,确定电子系统设备是否安装雷电防护装置。
2.2.2 当N≤NC时,可不安装雷电防护装置。
2.2.3当N>NC时,应安装雷电防护装置。
2.2.4 按防雷装置拦截效率E的计算公式E=1-NC/N及建筑物电子信息系统的重要性、适用性确定雷电防护等级,共分为A、B、C、D四级。
2.2.5 网络中心选择的位置,及信息系统的设备等电位连接。
2.2.6 供电形式应采用TN-S或TN-C-S。
2.2.7 电涌保护器的选型、配置是否正确。
2.2.8 防雷、防静电接地。
2.3 消防控制系统.、有线电视系统、安全防护系统、程控数字用户交换机线路的审核
2.3.1 电涌保护器的选型、配置。
2.3.2 等电位及防雷、防静电接地。
2.4 防雷审核中经常出现的几种错误
2.4.1不注明防雷设计依据和防雷类别或防雷类别分类错误。
2.4.2 接地电阻设计错误,设计的过小(小于0.5Ω),过大(大于30Ω)。
2.4.3避雷引下线间距超过规定的要求(引下线间距应计算转弯处的长度)。
2.4.4 屋顶防雷平面不同高度未标注标高。
2.4.5 避雷带遇伸缩缝、温度缝、沉降缝时未设计补偿措施。
2.4.6 电气说明没有供电系统采取的接线方式。
2.4.7供电接地与防雷接地没有共用接地系统。
2.4.8 未设计玻璃幕墙、铁件工艺等电位连接。
2.4.9 配电室、消防控制柜只有一处与接地系统连接。
2.4.10 没有设计电涌保护器或只设计一级电涌保护器。
3总结
在高层建筑物防雷装置施工图设计审核中,掌握防雷审核要点,能够快捷、高效、准确无误的审核防雷施工图,同时要求防雷审核人员要具有识别图纸能力,正确施图;熟练掌握防雷技术规范及行业防雷技术规范,就能快速准确无误的作出防雷审核意见。
参考文献:
1、苏邦理等《雷电与避雷工程》1997.
【关键词】高层建筑电气设计内容控制系统自动化
中图分类号:[TU208.3]文献标识码:A 文章编号:
新形势下高层建筑电气设计的内容比较多,设计的好坏将直接影响着工程质量的好坏,因此,必须严格掌握高层建筑电气设计的内容以及注意的问题。
一、供电系统设计
负荷计算是供电系统设计的主要内容,确定供电电源及电压,确定变配电所的高低压主结线方案和变配电所的数量、容量、位置和结构形式,功率因教的补偿措施,对于变电所高低压开关柜的选择也要注意,要选用性能较为稳定的设备。
供电设计的基础是负荷计算,计算结果包括总的计算负荷、一级和二级负荷的计算负荷。计算负荷是选择电气设备的依据,也是用来确定总的供电指标,为确定变配电所的数量和容量等提供依据。高层建筑一般均采用两路10kV供电电源,高低压系统主结线以单母线分段、互为备用、自动切换方式为主。自备电源目前仍以柴油发电机组为主,但是由于燃气轮发电机组具有体积小、重量轻、吸音低、震动小、点燃成功率高、故障率低等优点,为了进气和排气方便,宜将机组设在地上层或屋顶。
二、配电系统设计
照明光源的选择应根据所使用的场所不同,合理地选择光源、显色性、寿命、起动点燃和再启热时间等光电参教。本着节能的原则,应优先采用高光效光源和高效灯具。
高层建筑的照明配电系统多采用混合配电方式,应急照明系统一般与正常照明分开独立自成体系,由两路电探或两回线路供电自动切换。 电力系统设计包括各种机泵等动力设备的供电,设备的起动及控制等内容。在高层建筑中有的动力设备的供电可靠性要求高,如电梯和各种消防用机泵;有的动力设备的单台容量大如空调机组和空调用水泵等。所以动力设备的配电方式以放射式为主。
高层建筑的配电线路可以分为大楼竖直方向和楼层水平方向两个部分,竖向线路为照明和电力干线。照明干线以插接式母线为主,电力干线以电缆线路为主,插接式母线和电缆桥架均建设在电气竖并内。楼层水平线路有绝缘导线和电缆,绝缘导线成穿管敷设或穿线槽敷设。
三、火灾报警和消防联动控制系统设计
火灾报警和消防联动控制系统是一个比较特别的系统,在设计和选用设备时应把系统和设备的可靠性和安全性放在首位,在此基础上再考虑技术上的先进性和经济上的合理性以及安装简单、维护容易、使用方便等。所选用的产品应是通过国家消防电子产品质量监督检侧中心检测合格的产品,并得到国家消防产品质量认证委员会的质量体系认证。第二代即地址编码式火灾自动报警设备使用很广泛,第三代即智能模拟量式火灾自动报警设备的应用也越来越多,相信第四代即无线通信智能模拟寻址系统将很快应用到高层建筑尤其是超高层建筑和智能建筑中。
在高层建筑中设置火灾事故广系统,以满足火灾时引导人员疏散的要求。多功能厅的立体声系统兼有语言扩声和音乐广播两个功能,具体的主要功能要求兼顾其辅助功能来确定系统的技术指标。
四、综合布线系统
1、语音系统的设计
高层建筑的电话系统应根据建筑物的规模、使用性质、电话用户容量以及用户对电话通信的要求等因素确定。对于高层住宅楼一般不设电话总机,而是设交接箱直通市局;对于办公楼尤其是出租性质的写字楼,办公用电话也多直接接至市话网,而大楼内部管理用电话则纳入另设的用户小交换机;对于旅游宾馆、以及一些综合性的商业建筑,由于电话用户比较多、功能要求也比较高,一般均应设置用户小交换机。为了满足人们对通信服务要求的不断提高,高层建筑应尽量选用时分制数字式程控小交换机。中继方式根据交换设备的容量大小以及功能要求来确定,可采用全自动直拨中继、半自动单向中继、平自动双向中继、部分全自动直拨部分半自动接续等中继方式。
高层建筑的电话系统中的主干电线分为水平干线电组和垂直干线电组两部分,干线电组可以采用封闭式电缆桥架或封闭式金属线槽敷设,如电缆不多也可穿钢管敷设。
2、数据系统的设计
为了满足高层建筑内各种网络设备和通讯设备对数据、图像的信号传输要求,更是为了满足人们对网络质量的要求与数据通信系统的飞速发展的形式,当前,数据通信系统一般采用的是光缆+六类双绞线作为主要传输介质。网络拓扑结构主要采用分布式。数据通信系统主要由工作区子系统、配线子系统、楼层配线子系统、干线子系统、建筑群子系统五个部分。数据通信系统的设计要尽可能的分析用户的需求,尽可能全面地获取工程相关的建筑资料,对工程系统结构、布线路由进行科学合理的设计,绘制布线施工图,对施工所需要的材料进行预算,保证工程的正常进行与实施。
3、有线系统的设计
按有关规定。建筑物内部的电视网络应纳入城镇有线电视网。根据高层建筑的使用性质不同,用户的有线电视系统可能还有自办节目以及接收其他的无线电视节目。因此不同用途的高层建筑,其有线电视系统的前端是不一样的。
前端机房的位置应考虑城镇有线电视网的进户、接收天线的位量和工作人员的方便等等因素。一般的高层建筑有线电视信号传输线路都采用射频同轴电缆,智能建筑可根据情况采用光缆传输,水平电视线路一般穿管暗敷,垂直电视线路可在竖井内敷设或穿管暗敷。
五、防雷、接地与安全
对于建筑物的防雷等级,《建筑物防雷设计规范》(G850057-94 )按类划分,(民用建筑电气设计规范)(JGJ/T16-92 )按级划分,二者是统一的。一级防雷建筑物为第二类防雷建筑物中的重要建筑物;二级防雷建筑物为第二类防雷建筑物中的次要建筑物和第三类防雷建筑物中的重要建筑物;三级防雷建筑物为第三类防雷建筑物中的次要建筑物。
高层建筑的防雷措施包括防直击雷、防感应雷和防雷电波侵入.还要采取防侧击的措施,并要做等电位联结。防雷装置的引下线多采用建筑物构造柱内主筋,接地装置多和其他接地系统共用,并充分利用建筑物基础钢筋网作自然接地体。
等电位联结是防止触电危险的一项重要安全措施,在采用接地故障保护时应在建筑物内作总等电位联结;当接地故障电流小,接地故障保护装置的动作时间及接地故障时的接触电压超过规定值时,还应作辅助等电位联结。
六、智能建筑自动化系统设计
智能建筑自动化系统设计包括报警系统、楼宇对讲系统、门禁系统 、火灾报警系统、监控系统、多媒体会议系统、有线电视和卫星电视系统、通信自动化系统、办公自动化系统等几个部分。这些系统的设计涵盖多门边沿叉性的学科,其中计算机技术、自动控制、通讯技术、建筑技术智能楼宇建设中有所应用。
关键词:多层建筑物防雷装置设计审核
惠阳位于珠江三角洲东南部,南抱大亚湾,与香港隔海相望;西连深圳;中部与惠州市相连,随着国民经济的迅速发展,国民经济实力的增强,惠州市各类多层建筑物拔地而起,从而给防雷审核工作提出许多新的问题和更高的要求。笔者在两年多的防雷装置设计审核中积累了一些多层建筑物的防雷设计审核经验和方法,下面加以介绍,供大家参考。
防雷装置施工图审核的依据是:《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000版本)、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004、IEC1024-1《建筑物防雷》、IEC1024-1《雷电电磁脉冲防护》、《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311―2000、《防雷与接地安装》D501-1~4以及相关行业防雷技术标准。
建设单位依照《防雷装置设计审核和竣工验收规定》提交各种材料后,防雷装置审核人员按照以下程序进行审核。
1 多层建筑物的防雷装置设计
1.1建筑设计总平面图。通过总平面图,掌握建筑物的位置、地理环境,从而可以查找该地雷暴日数和雷击的灾害记录。
1.2 建筑设计总说明。掌握工程概况、设计依据、水位、土壤电阻率、标高、消防等情况。
1.3结构设计总说明。了解钢筋的锚固和连接,了解构造柱、圈梁的详细位置及防雷结构措施,掌握避雷引下线钢筋的规格、数量及焊接技术要求。
1.4综合布线。是否按照《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000标准设计。
1.5基础防雷接地平面图
1.5.1 桩(承台)的利用系数a≥0.25 。
1.5.2 桩筋利用数:每根用作引下线的柱子至少有两根主筋连接且φ≥20。
1.5.3 利用基础内钢筋作接地体,在周围地面以下距地面不小于0.5米,每根避雷引下线连接的钢筋表面积总和,二类防雷建筑物应满足S≥4.24KC2,三类防雷建筑物应满足S≥1.89KC2。
1.6 避雷引下线
1.6.1避雷引下线的位置、间距(二类防雷:间距≤18m,三类防雷:间距≤25m)、用材规格(圆钢直径φ≥10mm,扁钢截面≥48mm2)。
1.6.2框架结构应利用外墙柱子主筋作避雷引下线(且利用所有围墙柱筋,建筑物阳角位的柱子必须利用)。
1.6.3 避雷引下线应是柱内对角且至少有两根主钢筋,要求从上到下连通,上接至避雷带,下接至承台、桩。
1.6.4 避雷引下线主筋每层应加箍筋连接或通过点焊的方法把所有的主筋相连接。
1.7屋顶防雷平面图
1.7.1避雷网格(二类防雷建筑物:10m×10m或8m×12m,三类防雷建筑物:20m×20m或16m×24m)、带、针(保护范围的估算)的布置、高度、材料(圆钢直径φ≥8mm)、焊接质量、连接处(搭接)、转弯处。
1.7.2女儿墙上的避雷网带:墙宽为20cm,带高至少15cm,墙宽为30cm,带高至少20cm,避雷带支架采用φ10的圆钢。
1.7.3突出天面的金属物与防雷装置连接不少于两处;如通风机、中央空调、电机机房、天线杆、旗杆、水箱等。
1.7.4 保护范围的计算。
2电气设计说明、均压环、等电位连接
2.1 判定防雷类别是否正确,说明是否合理、漏项。
2.2 低压配电系统的PE干线,接地干线与专用接地线,穿线钢管及接地装置连接在一起,构成接地保护网。所有电器设备、不带电的金属外壳、配线用的钢管、电器安装的构件、电缆桥架、电缆支架、金属接线盒均与PE线连接,沿电缆桥架外侧敷设4×40镀锌扁钢与桥架连接。
2.3 防雷区LPZ0A、LPZ0B和LPZ1交界处,所有进出建筑物的外来导电物体都应做等电位连接。
2.4 在后续防雷区间交界处的等电位连接,可采用LPZ0A、LPZ0B和LPZ1交界处的等电位连接的一般原则。
2.5 电梯轨道首尾端与防雷接地连接且每间隔20米等电位连接一次,设计时应预留。
2.6 设总等电位端子MEB,对各类进出建筑物的金属构件和管件进行等电位连;卫生间作局部等电位连接。
2.7 玻璃幕墙、金属工艺装饰作等电位连接。
2.8配电系统:供电的形式、电气竖井内的线路布置、电涌保护器配置情况。
2.9 侧击雷的防护措施
从距地面30m开始,每隔一层设置均压环并且与相同高度的梁、柱或楼板钢筋及金属窗框作良好的电气连接。
2.10 接地电阻≤1欧姆。
3,计算机网络装置
3.1将N和NC比较,确定电子系统设备是否安装雷电防护装置。
3.1.1 当N≤NC时,可不安装雷电防护装置。
3.1.2当N>NC时,应安装雷电防护装置。
3.2 按防雷装置拦截效率E的计算公式E=1-NC/N及建筑物电子信息系统的重要性、适用性确定雷电防护等级,共分为A、B、C、D四级。
3.3 网络中心选择的位置,及信息系统的设备等电位连接。
3.4 供电形式应采用TN-S或TN-C-S。
3.5 电涌保护器的选型、配置是否正确。
3.6 防雷、防静电接地。
4 消防控制系统.、有线电视系统、安全防护系统、程控数字用户交换机线路
4.1 电涌保护器的选型、配置。
4.2 等电位及防雷、防静电接地。
5 防雷审核中经常出现的几种错误
5.1 不注明防雷设计依据和防雷类别或防雷类别分类错误。
5.2 接地电阻设计错误,设计的过小(小于0.5Ω),过大(大于30Ω)。
5.3避雷引下线间距超过规定的要求(引下线间距应计算转弯处的长度)。
5.4 屋顶防雷平面不同高度未标注标高。
5.5 避雷带遇伸缩缝、温度缝、沉降缝时未设计补偿措施。
5.6 电气说明没有供电系统采取的接线方式。
5.7供电接地与防雷接地没有共用接地系统。
5.8 未设计玻璃幕墙、铁件工艺等电位连接。
5.9 配电室、消防控制柜只有一处与接地系统连接。
5.10 没有设计电涌保护器或只设计一级电涌保护器。
6 总结
在多层建筑物防雷装置施工图设计审核中,掌握防雷审核要点,能够快捷、高效、准确无误的审核防雷施工图,同时要求防雷审核人员要具有识别图纸能力,正确施图;熟练掌握防雷技术规范及行业防雷技术规范,就能快速准确无误的作出防雷审核意见。
参考文献:
1、苏邦理等《雷电与避雷工程》1997.
[关键词]建筑物 防雷设施 装置间距 跨步电压 埋地深度 接地电阻
一、前言
在建筑物防雷设计中,设计人员对一、二级防雷建筑物的防雷设计比较重视,疏漏差错很少,但对大量的三级防雷建筑物的防雷设计却常有忽视。由于设计质量管理规定:对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书,因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计,不再进行设计计算,仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算,因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性,使有些工程提高了防雷级别,增加了工程造价,而有些工程却未按规范设计、施工,造成漏错,带来很大隐患和不应有的损失。
二、建筑物防雷规范的概述及比较
现今建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92推荐性行业标准,1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057-94强制性国家标准。GB50057-94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨,设计施工更加规范化、标准化。
GB50057-94将民用建筑分为两类,而JCJ/T16-92将民用建筑防雷设计分为三级,分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全,而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的实质,特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16-92中的规定。
三、预计的年雷击次数确定设置防雷设施
除少量的一、二级防雷建筑物外,数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷,而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N,使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施,设计保守,浪费了人、材、物。现计算举例说明:
例1:在地势平坦的住宅小区内部设计一栋住宅楼:6层高层数不含地下室,地下室高2.2m,三个单元,其中:长L=60m,宽W=13m,高H=20m,当地年平均雷暴日Td=33.2d/a,由于住宅楼处在小区内部,则校正系数K=1。
据JCJ/T16-92中公式D·2-1、D·2-2、D·2-3、D·2-4得:与建筑物截收相同雷击次数的等效面积km2:Ae=L·
W+2L+WH200-H+πH200-H×10-6=60×13+2(60+13)20(200-20)+3.14×20(200-20)×10-6=0.02084km2
建筑物所处当地的雷击大地的年平均密度:
Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/km2·a
建筑物年预计雷击次数:
N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475次/a
据JCJ/T16-92第12.3.1条,只有在N≥0.05GB50057-94中:N≥0.06才设置三级防雷,而本例中:N=0.0475
根据以上计算步骤,现以L=60m,W=13m,分别以H=7m、10m、15m、20m四种不同的高度,K值分别取1,1.5,1.7,2,Ng=2.28km2·a进行计算N值,计算结果见表2。
从表2中的数据可知,在本区内:①当K=1时,举例中的建筑物均N
以上者,均设置三级防雷措施。
可见,有的建筑物在20m的高度,却不需设置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。
同时在峻工的工程中,我们也看到,例1中的民用建筑物,有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了,施工后的防雷接地装置如图1所示。
其中8组引下线均利用结构中的构造柱的412主筋,水平环路接地体埋深1m,距楼外墙1m。以上钢材均为镀锌件,则共需镀锌钢材0.192t,人工费2950元,定额预算工程直接费约0.75万元。类似这种三级防雷以外的住宅楼、办公楼及其他民用建筑,在我们地区1998年约竣工600~800栋,仅增设的防雷设施其工程直接费约为450~600万元。以此类推,在全省、全国因提高防雷等级而提高工程造价浪费的数字是巨大的。因此,设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算,根据计算结果,结合具体条件,确定是否设置防雷设施。
四、防雷设施与人、金属管道等的安全距离
1.雷电流反击电压与引下线间距的关系
当建筑物遭受雷击时,雷击电流通过敷设在楼顶的避雷网,经接地引下线至接地装置流入地下,在接地装置上升高的电位等于电流与电阻的乘积,在接地引下线上某点离地面的高度为h的对地电位则为
Uo=UR+UL=IkRq+L 1
式中Ik—雷电流幅值kA
Rq—防雷装置的接地电阻Ω
L—避雷引下线上某点离地面的高度的为h到接地装置的电感μH
雷电流的波头陡度kA/μH
1式中右边第一项UR即IkRq为电位的电阻分量,第二项UL即 为电位的电感分量,据GB50057-94有关规定,三类级防雷建筑物中,可取雷电流Ik=100kA,波头形状为斜角形,波头长度为10μs,则雷电流波头陡度 = =10kA /μs,取引下线单位长度电感Lo=1.4μH/m,则由1式可得出
Uo=100Rq+1.4×h×10=100Rq+14hkV 2
根据2式,在不同的接地电阻Rq及高度h时,可求出相应的Uo值,但引下线数量不同,则Uo的数值有较大差异。下面以例1中引下线分别为4、8根假定每根引下线均流过相同幅度的雷击电流,且忽略雷电流在水平避雷上的电阻及电感压降,计算出的UR/UL值列于表3。
由表3中可知,接地电阻Rq即使为零,在不同高度的接地引下线由于电感产生的电位电感分量也是相当高的,同样会产生反击闪络。
2.引下线与人体之间的安全间距
雷击电流流过引下线及接地体上产生的雷击电压,其电阻分量存在于雷电波的持续时间数十μs内,而电感分量只存在于波头时间5μs内,因此两者对空气绝缘作用有所不同,可取空气击穿强度:电感UL=700kV/m,电阻ER=500kV/m。混凝土墙的击穿强度等于空气击穿强度,砖墙的击穿强度为空气击穿强度的一半。
据表3计算的数据,下面计算引下线与人体之间的安全距离。因每组引下线利用构造柱中的412钢筋,可以认为引下线与人体、金属管道、金属物体之间为空气间隔,且认为引下线与空气之间间隔层为抹灰层,可忽略不计。
1当引下线为4组时,人站在一层,h1=3m,Rq=30Ω,则URI=750kVUL1=10.5kV人体与引下线之间安全距离L安全1>
方可产生的反击。人站在5层,h2 =15m,Rq=30Ω,则:UR2=750kVU12=52.5kV则安全距离L安全2>
1.575m
(2)当引下线为8组时,当站在一层房间内,h1=3m,Rq=30Ω,则UL1=5.25kVUR1=3.75kV 则安全间距L安全1>
0.757m。人站在5层时,h2=15m则UL2=26.25kVUR2=375kV则安全间距L安全2>
可见,引下线数量增加一倍,安全间距则减小一半。因此设置了防雷设施后,应严格按照规范设置引下线的数量及间距。同时建议可缩短规范内规定的引下线间距,多设一定数量的引下线,可减少雷电压反击现象。这样处理,对增加工程造价微乎其微。
3.引下线与室内金属管道、金属物体的距离
1当防雷接地装置未与金属管道的埋地部分连接时,按例一中数据:楼顶的引下线高度h=Lx=20m,Rq=30Ω时,据JCJ/T16-92第12.5.7条规定,Lx
Sal≥0.2KcRi+0.1Lx
式中Kc—分流系数,因多根引下线,取0.44
Ri—防雷接地装置的冲击电阻,因是环路接地体,Ri=Rq=30Ω
Sal—引下线与金属物体之间的安全距离/m
则
Sal≥0.2×0.44×30+0.1×20=2.816m。
2当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时,按式12.3.6-3,Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66
由以上计算的Sal≥2.816m,Sa2≥0.66m,在实际施工时,均很难保证以上距离,因为金属管道靠墙0.1m左右安装,又由于Sa2≤Sal,因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分连接起来,同时,在楼层内应将引下线与金属管道物体连接起来,防止雷电反击。
4.引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed
据JCJ/T16-92第12.5.7条及公式12.3.6-4:Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m,而在实际施工中,地下水暖管道交错纵横,先于防雷及电气接地装置施工,等施工后者时,已经很难保证Sed≥3.96m了,也难于保证不应小于2m的规定,因此可将防雷接地装置与各种接地装置共用,即实行一栋建筑一个接地体。将接地装置与地下进出建筑物的各种金属管道连接起来,实行总等电位联结。
综上所述,在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后,在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来,在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结,即引下线在经过各个楼层时,将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来,于是不论引下线的电位升到多高,同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位,方可消除雷电压反击。
五、跨步电压与接地装置埋地深度
跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差,一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。当接地体为水平接地带时,
3
式中ρ—土壤电阻率/Ω.m
L—水平接地体长度m
Ik—雷电流幅值kA
K—接地装置埋深关系系数,见表4
Ukmax—跨步电压最大值kV
按例一中的接地装置计算,接地体长度L=146m,取Ik=150k,土质为砂粘土,ρ=300Ω.m,则按埋深深度0.3m,0.5m,0.8m,1m时相应的K值取2.2,1.46,0.97.0.78。按3式计算:
其Ukmax值分别为107.97,71.66,47.61,38.28/kV。
世界各国根据发生的人身冲击触电事故分析,认为相当于雷电流持续时间内人体能承受的跨步电压为90~110kV。从计算结果可知,该工程的防雷接地体埋深0.8m时,跨步电压已在安全范围内。JCJ/T16-92第12.9.4规定接地体埋设深度不宜小于0.6m,第12.9.7条规定:防击雷的人工接接地体距建筑物入口处及人行道不应小于3m,当小于3m时,接地体局部埋深不应小于1m,或水平接地体局部包以绝缘物。包以绝缘物易增大其接地电阻,因此还是以埋深大于1m时为好。这样处理,只增加少量工程造价,却将接地装置处理得更加安全可靠,起到事半功倍的效果。
若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体,但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础,毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右,较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求,因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级防雷建筑物。
六、区别工频、冲击接地电阻
工频、冲击接地电阻两者的区别及关系,许多施工技术人员不能区别与明晰,使部分工程的防雷装置接地电阻已达到设计值,而仍然盲目采用降阻措施,增加了工程造价。
工频接地电阻是按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻。可以认为是接地体20m以内土壤的流散电阻,距接地体20m以外的大地是电气上的零电位点。用接地电阻测量仪测量的电阻,即为工频接地电阻。
自表4中可知,当接地体为环绕建筑物的环路接地体与敷设于陶粘土、沼泽地、黑土、砂质粘土等电阻率ρ≤100Ω的土壤内的接地体,其工频接地电阻与冲击电阻相等。但当敷设于砂、砂砾、砾石、碎石、多岩山地的环境时,其工频接地电阻是冲击接地电阻的2~3倍。因此如在上所述地面内敷设接地体时,如用接地电阻仪测出的工频接地电阻,只要不超过设计要求的冲击接地电阻值的2~3倍,即可为符合设计要求,不需再采取降阻措施。如不分析接地装置敷设地点的土质、接地环境条件,发现接地电阻仪摇测值大于设计要求值,就盲目再增加人工接地体或采用降阻剂来追求达到设计值,必须造成人力、物力浪费,提高了工程造价,而这一现象却有普遍性。
七、结束语