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關(guān)鍵詞:規(guī)范 對(duì)比 低壓配電線(xiàn)路 電涌保護(hù)器 區(qū)別
Abstract: to make standard of the expression of more rigorous, more in line with the actual situation, combined with the recent research achievements of, the building lightningproof design specification of GB50057-2010 in the lightning transient invasion in many changes. In order to more comprehensive grasp of the old and new standard lightning transient into the difference between measures, by comparing the relevant provisions of the regulation of the old and new content, in view of the low voltage power distribution lines, from the basic rules, different types of lightning protection building measures taken different requirements of laying methods, this paper analyzes the low voltage distribution lines and lightning transient invasion of the modified content and measures difference, finally summarized the new standard of this overall change. Lightning protection technology staff need to grasp new standard standard requirements, right of low voltage distribution lines to the protective measures to protect more reasonable and effective.
Keywords: standard of low voltage distribution lines contrast surge protector difference
中圖分類(lèi)號(hào):TM642+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
0引言
閃電電涌侵入是指由于雷電對(duì)架空線(xiàn)路、電纜線(xiàn)路或金屬管道的作用,雷電波,即閃電電涌,可能沿著這些管線(xiàn)侵入屋內(nèi),危及人身安全或損壞設(shè)備[3]。低壓配電線(xiàn)路是采取防閃電電涌侵入措施的主要項(xiàng)目,《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010(以下簡(jiǎn)稱(chēng)新規(guī)范)與GB50057-94(2000年版)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)舊規(guī)范)對(duì)此方面的規(guī)定有比較大的變化,筆者就此部分內(nèi)容提出自己的一些理解,以供大家參考。
1基本規(guī)定
舊規(guī)范的基本規(guī)定:各類(lèi)防雷建筑物應(yīng)采取防直擊雷和防雷電波侵入的措施。
新規(guī)范的基本規(guī)定:各類(lèi)防雷建筑物應(yīng)設(shè)防直擊雷的外部防雷裝置,并應(yīng)采取防閃電電涌侵入的措施;在建筑物的地下室或地面層處,建筑物金屬體、金屬裝置、建筑物內(nèi)系統(tǒng)、進(jìn)出建筑物的金屬管線(xiàn)應(yīng)與防雷裝置做防雷等電位連接。
可見(jiàn),新規(guī)范將術(shù)語(yǔ)名稱(chēng)由“防雷電波侵入”改為“防閃電電涌侵入”,新舊規(guī)范都將該措施作為基本規(guī)定,但新規(guī)范增加了對(duì)建筑物的地下室或地面層處的要求,目的是為了防止在外部防雷裝置與上述部件之間(建筑物金屬體、金屬裝置、建筑物內(nèi)系統(tǒng)、進(jìn)出建筑物的金屬管線(xiàn))放生危險(xiǎn)的火花放電。具體到低壓配電線(xiàn)路,就是要求各類(lèi)建筑物入戶(hù)處低壓配電線(xiàn)路的金屬外皮、鋼管等均應(yīng)與防雷裝置做防雷等電位連接。新規(guī)范為強(qiáng)制性條文,必須嚴(yán)格執(zhí)行,要求明顯提高。
2第一類(lèi)防雷建筑物低壓配電線(xiàn)路的防閃電電涌侵入措施
第一類(lèi)防雷建筑物分為兩種情況,一是在條件允許下應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立接閃桿或架空接閃線(xiàn)或網(wǎng),即防直擊雷的接地裝置與防閃電感應(yīng)的接地裝置分設(shè);二是特殊情況下難以裝設(shè)獨(dú)立的外部防雷裝置(如建筑物高度很高),防直擊雷的接地裝置與防閃電感應(yīng)的接地裝置合設(shè),即采用共用接地。
2.1分設(shè)時(shí)采取措施
2.1.1首先對(duì)低壓配電線(xiàn)路的敷設(shè)方式及類(lèi)型提出要求,為防止雷擊線(xiàn)路時(shí)高電位侵入建筑物造成危險(xiǎn),新規(guī)范規(guī)定室外低壓配電線(xiàn)路應(yīng)全線(xiàn)采用電纜直接埋地敷設(shè),而舊規(guī)范則為宜。此時(shí)要求入戶(hù)處將電纜的金屬外皮、鋼管等接到等電位連接帶或防閃電感應(yīng)接地裝置上即可。
2.1.2當(dāng)難以全線(xiàn)采用電纜時(shí),應(yīng)采用鋼筋混凝土桿和鐵橫擔(dān)的架空線(xiàn),并應(yīng)使用一段金屬鎧裝電纜或護(hù)套電纜穿鋼管直接埋地引入,也就是說(shuō),不允許將架空線(xiàn)路直接引入建筑物內(nèi)。新舊規(guī)范架空線(xiàn)與建筑物的距離及電纜埋地長(zhǎng)度的要求對(duì)比如表1所示。
表1架空線(xiàn)與建筑物的距離及電纜埋地長(zhǎng)度的要求對(duì)比
舊規(guī)范GB50057-94(2000年版) 新規(guī)范GB50057-2010
架空線(xiàn)與建筑物的距離 未做要求 不應(yīng)小于15m
電纜埋地長(zhǎng)度 且不應(yīng)小于15m
從表1可以看出,新規(guī)范增加了架空線(xiàn)與建筑物的距離要求,對(duì)電纜埋地長(zhǎng)度的要求也有所不同。根據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-92規(guī)定,架空線(xiàn)路與爆炸性氣體環(huán)境的水平距離不應(yīng)小于桿塔高度的1.5倍。一般桿高為10m,故新規(guī)范要求為15m。規(guī)定架空線(xiàn)路與爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的間距,主要是考慮一旦發(fā)生架空線(xiàn)斷線(xiàn)或桿塔倒塌事故,線(xiàn)路短路或接地電火花(電?。┎粫?huì)作用到爆炸性氣體環(huán)境,不會(huì)形成電氣引燃源。對(duì)電纜埋地長(zhǎng)度的要求是考慮電纜金屬外皮、鎧裝、鋼管等起散流接地體的作用。舊規(guī)范要求電纜埋地長(zhǎng)度不得小于15m,也是為了滿(mǎn)足架空線(xiàn)和建筑物的距離要求,但是在實(shí)際操作中,因未做明確規(guī)定,會(huì)出現(xiàn)架空線(xiàn)距建筑物只有幾米,埋地電纜為滿(mǎn)足長(zhǎng)度要求而環(huán)繞建筑物敷設(shè)的情況??梢?jiàn),新規(guī)范的規(guī)定更為合理、科學(xué)。
為防止雷擊線(xiàn)路時(shí)高電位侵入建筑物造成危險(xiǎn),新舊規(guī)范規(guī)定在電纜與架空線(xiàn)連接處,尚應(yīng)裝設(shè)電涌保護(hù)器,電涌保護(hù)器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應(yīng)連在一起接地。電涌保護(hù)器的設(shè)置及接地措施,起到限壓泄流的作用。其沖擊接地電阻舊規(guī)范要求不應(yīng)大于10Ω,新規(guī)范要求不應(yīng)大于 30Ω,對(duì)接地阻值的要求有所降低。并且新規(guī)范對(duì)安裝電涌保護(hù)器的條件、參數(shù)等做出了詳細(xì)的規(guī)定,操作性比較強(qiáng)。
需要注意的是,當(dāng)全線(xiàn)埋地或架空轉(zhuǎn)換埋地引入時(shí),入戶(hù)處總配電箱沒(méi)有明確要求安裝SPD,主要是因?yàn)椋?/p>
一、當(dāng)全線(xiàn)埋地電纜引入時(shí),電纜相當(dāng)于處于LPZ1區(qū),并且由于防直擊雷接地裝置和防閃電感應(yīng)接地裝置分設(shè),在兩者間隔距離滿(mǎn)足規(guī)范要求的前提下,當(dāng)防直擊雷裝置接閃時(shí),流過(guò)防閃電感應(yīng)接地裝置的感應(yīng)電流數(shù)值會(huì)很小,且在金屬物已普遍等電位連接和接地的情況下,電位分布均勻,雷電流引起的電位差也會(huì)很小。
二、當(dāng)架空轉(zhuǎn)埋地引入時(shí),為防止雷擊線(xiàn)路時(shí)高電位侵入建筑物造成危險(xiǎn),已在轉(zhuǎn)換處應(yīng)裝設(shè)SPD,此處裝設(shè)SPD后,亦相當(dāng)于形成一個(gè)防雷分區(qū)界面。
2.2合設(shè)時(shí)采取措施
除按分設(shè)時(shí)采取相應(yīng)措施外,舊規(guī)范規(guī)定在電源引入的總配電箱處宜裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器,而新規(guī)范明確規(guī)定在電源引入的總配電箱處應(yīng)設(shè)置電涌保護(hù)器,主要考慮此時(shí)接閃器遭受雷擊時(shí),感應(yīng)電流對(duì)建筑物有關(guān)線(xiàn)路上的影響比外部防雷裝置獨(dú)立設(shè)置時(shí)要求大得多。
新規(guī)范對(duì)此處裝設(shè)的電涌保護(hù)器的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型、電壓保護(hù)水平明確了具體要求(Ⅰ級(jí)試驗(yàn);Up≤2.5kV),每一保護(hù)模式的沖擊電流值,分屏蔽線(xiàn)路和非屏蔽線(xiàn)路兩種情況分別按公式進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)無(wú)法確定時(shí),應(yīng)取等于或大于 12.5 kA。而舊規(guī)范規(guī)定“當(dāng)線(xiàn)路有屏蔽時(shí),通過(guò)每個(gè)SPD的雷電流可按上述確定的雷電流的30%考慮”。相比而言,新規(guī)范更為合理。
3第二類(lèi)防雷建筑物低壓配電線(xiàn)路的防閃電電涌侵入措施
舊規(guī)范對(duì)于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的第二類(lèi)防雷建筑物的低壓架空線(xiàn),當(dāng)其處于平均雷暴日小于30d/a地區(qū)時(shí),才允許直接引入建筑物內(nèi),否則應(yīng)改換一段埋地金屬鎧裝電纜或護(hù)套電纜穿鋼管直接埋地引入,并且對(duì)埋地長(zhǎng)度、接地及接地電阻值有相應(yīng)的要求,并且轉(zhuǎn)換處應(yīng)裝設(shè)避雷器。而對(duì)于非爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的第二類(lèi)防雷建筑物,當(dāng)架空線(xiàn)轉(zhuǎn)換金屬鎧裝電纜或護(hù)套電纜穿鋼管直接埋地引入時(shí),其埋地長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于15m,其他要求同爆炸危險(xiǎn)環(huán)境;當(dāng)架空線(xiàn)直接引入時(shí),要求在入戶(hù)處裝設(shè)避雷器。
新規(guī)范將防閃電電涌侵入措施合并到防高電位反擊中。
新規(guī)范則取消了埋地長(zhǎng)度的要求,對(duì)低壓配電線(xiàn)路的穿鋼管等敷設(shè)方式也未做明顯的要求和區(qū)分,也就是說(shuō)允許架空線(xiàn)纜直接入戶(hù),但有強(qiáng)制性條文要求:低壓電源線(xiàn)路引入的總配電箱、配電柜處以及配電變壓器設(shè)在本建筑物內(nèi)或附設(shè)于外墻處,并在低壓側(cè)配電屏的母線(xiàn)上應(yīng)裝設(shè)電涌保護(hù)器。理論上,安裝適配的SPD是可以限制瞬態(tài)過(guò)電壓和分走浪涌的,能夠滿(mǎn)足防閃電電涌侵入的要求。但從工程實(shí)際應(yīng)用看,采用穿鋼管或鎧裝電纜埋地的方式更為實(shí)用、有效,因?yàn)槿绻话惭bSPD,在工程上有很多使SPD失效或降低效用的因素,如SPD的質(zhì)量問(wèn)題、未明確的參數(shù)選擇問(wèn)題、老化問(wèn)題、安裝工藝問(wèn)題等等,而采用穿鋼管或鎧裝電纜埋地僅在入戶(hù)處等電位接地即可,不存在SPD的這些問(wèn)題。
另外,新規(guī)范取消了舊規(guī)范中對(duì)低壓配電線(xiàn)路相關(guān)措施的接地阻值的要求,新規(guī)范強(qiáng)調(diào)采用共用接地,共用接地裝置的接地電阻值在新規(guī)范第4.3.6條中作出了規(guī)定,因此就沒(méi)有必要再做規(guī)定了。
4第三類(lèi)防雷建筑物低壓配電線(xiàn)路的防閃電電涌侵入措施
舊規(guī)范對(duì)埋地電纜及轉(zhuǎn)換處與第二類(lèi)相同,對(duì)低壓架空線(xiàn)允許直接引入,但應(yīng)在進(jìn)出處裝設(shè)避雷器。而新規(guī)范與第二類(lèi)的要求基本一致,只是具體公式上選值的不同,在此不做贅述。
5 結(jié)論
綜合分析新舊規(guī)范關(guān)于低壓配電線(xiàn)路防護(hù)措施的規(guī)定,其主要變化如下:
1、明確了各類(lèi)防雷建筑物(除一類(lèi)接地裝置分設(shè)視情況確定)總配電箱處均應(yīng)裝設(shè)SPD;
2、不同類(lèi)別的防雷建筑物采取的敷設(shè)方式及要求有所區(qū)別,尤其是對(duì)第二、三類(lèi)防雷建筑物的引入方式不做要求;
3、明確了各類(lèi)防雷建筑物低壓配電線(xiàn)路安裝的第一級(jí)SPD的類(lèi)型及參數(shù)要求及計(jì)算方法。
建筑物低壓配電線(xiàn)路的防護(hù)是整個(gè)防雷措施的重要環(huán)節(jié),新規(guī)范對(duì)其做了諸多修改,使規(guī)范的表述更加嚴(yán)謹(jǐn),更有利于實(shí)際操作,同時(shí)也體現(xiàn)了安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的理念。修改后部分低壓配電線(xiàn)路采取的措施及要求有所不同,本文所分析的關(guān)于新舊規(guī)范在此方面的區(qū)別及對(duì)新規(guī)范的理解提供給防雷技術(shù)工作人員參考,全面掌握新規(guī)范內(nèi)容,正確采取相應(yīng)措施,使建筑物低壓配電線(xiàn)路采取的防護(hù)措施更加符合防雷安全的要求,進(jìn)一步做好防雷減災(zāi)工作。
參考文獻(xiàn):
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[2] 化工部.爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50058-92[S].北京.中國(guó)計(jì)劃出版社.1992
由此可見(jiàn),對(duì)建筑物內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行防感應(yīng)雷保護(hù)設(shè)計(jì)是必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容;設(shè)計(jì)的合理與否,對(duì)電氣設(shè)備的安全使用與運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。
目前,在感應(yīng)雷的防護(hù)當(dāng)中,電涌保護(hù)器的使用已日趨頻繁;它能根據(jù)各種線(xiàn)路中出現(xiàn)的過(guò)電壓,過(guò)電流及時(shí)作出反應(yīng),泄放線(xiàn)路的過(guò)電流,從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第6.4.4條規(guī)定:電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過(guò)它們的雷電流,并應(yīng)符合以下兩個(gè)附加要求:通過(guò)電涌時(shí)的最大鉗壓,有能力熄滅在雷電流通過(guò)后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。即電涌保護(hù)器的最大鉗壓加上其兩端的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。
現(xiàn)在,我們根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)附錄六規(guī)定的各類(lèi)防雷建筑物的雷擊電流值進(jìn)行電涌保護(hù)器的最大放電電流的選擇。
一、一類(lèi)防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)附錄六規(guī)定,其首次雷擊電流幅值為200KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為50KA,波頭0.25us;根據(jù)圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì),另外50%按1/3分配于線(xiàn)纜計(jì));首次雷擊:總配電間第根供電線(xiàn)纜雷電流分流值為200*50%/3/3=11.11KA;后續(xù)雷擊;總配電間每根供電線(xiàn)纜雷電流分流值為50*50%/3/3=2.78KA;如果進(jìn)線(xiàn)電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理,其每根供電線(xiàn)纜雷電流的分流值將減低到原來(lái)的30%,即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA,而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為11.11*8=88.9KA;即設(shè)計(jì)應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為100KA,以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例,選用PU100型。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規(guī)定,該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規(guī)定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20us),故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例,選用PU40型。
二、二類(lèi)防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)附錄六規(guī)定,其首次雷擊電流幅值為150KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為37.5KA,波頭0.25us;根據(jù)圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì),另外50%按1/3分配于線(xiàn)纜計(jì);首次雷擊:總配電間每根供電線(xiàn)纜雷電流分流值為150*50%/3/3=8.33KA;后續(xù)雷擊:總配電間每根供電線(xiàn)纜雷電流的分流值為37.5*50%/3/3=2.08KA;如果進(jìn)線(xiàn)電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理,其每根供電線(xiàn)纜雷電流的分流值將減低到原來(lái)的30%,即8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA,而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為8.33*8=66.6KA;即設(shè)計(jì)應(yīng)選用
電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為65KA,以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例,選用PU65型。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規(guī)定,該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規(guī)定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20us),故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例,選用PU40型。
三、三類(lèi)防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)附錄六規(guī)定,其首次雷擊電流幅值為100KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為25KA,波頭0.25us;根據(jù)附圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì),另外50%按1/3分配于線(xiàn)纜計(jì);首次雷擊:總配電間每根供電線(xiàn)纜雷電流分流值為100*50%/3/3=5.55KA;后續(xù)雷擊:總配電間每根供電線(xiàn)纜雷電流分流值為25*50%/3/3=1.39KA;如果進(jìn)線(xiàn)電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理,其每根供電線(xiàn)纜雷電流的分流值將減低到原來(lái)的30%,即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA,而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為5.55*8=44.4KA;即設(shè)計(jì)應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA,以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例,選用PU40型,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規(guī)定,該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規(guī)定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20us),故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例,選用PU40型。
在供電線(xiàn)路中,電涌保護(hù)器的具體安裝以較常用的TN-S系統(tǒng),TN-C-S系統(tǒng),TT系統(tǒng)為例,示意如下:
1)TN-S系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)方式
2)TN-C-S系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)方式
3)TT系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)方式
綜上所述可見(jiàn),在防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中,總的防雷原則是采用三級(jí)保護(hù):1、將絕大部分雷電流直接引入地下基礎(chǔ)接地裝置泄散;2、阻塞沿電源線(xiàn)或數(shù)據(jù)、信號(hào)線(xiàn)引入的過(guò)電壓;3、限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過(guò)電壓幅值(過(guò)電壓保護(hù))。這三道防線(xiàn),缺一不可,相互配合,各行其責(zé)。目前通常作法是以下三點(diǎn):
1)建立聯(lián)合共用接地系統(tǒng),形成等電位防雷體系
將建筑物的基礎(chǔ)鋼筋(包括樁基、承臺(tái)、底板、地梁等),梁柱鋼筋,金屬框架,建筑物防雷引下線(xiàn)等連接起來(lái),形成閉合良好的法拉第籠式接地,將建筑物各部分的接地(包括交流工作地,安全保護(hù)地,直流工作地,防雷接地)與建筑物法拉第籠良好連接,從而避免各接地線(xiàn)之間存在電位差,以消除感應(yīng)過(guò)電壓產(chǎn)生。
2)電源系統(tǒng)防雷
以建筑物為一個(gè)供電單元,應(yīng)在供電線(xiàn)路的各部位(防雷區(qū)交接處)逐級(jí)安裝電涌保護(hù)器,以消除雷擊過(guò)電壓。
3)等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94(局部修訂條文)明確規(guī)定,各防雷區(qū)交接處,必須進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié);尤其建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)房等弱電機(jī)房,遭受直擊雷的可能性比較小,所以在此處除采取電涌保護(hù)器進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)外,還應(yīng)采用等電位聯(lián)結(jié)方式來(lái)進(jìn)行防雷保護(hù),本文不再敘述。
作為電氣設(shè)計(jì)人員都非常清楚,建筑物的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)既簡(jiǎn)單又繁瑣的內(nèi)容,但對(duì)建筑物的安全使用,電氣設(shè)備的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用,所以還有待于各位電氣設(shè)計(jì)人員作進(jìn)一步的研究與探討;同時(shí)必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范,善為謀劃,精心設(shè)計(jì)。本文僅此設(shè)計(jì)作了一點(diǎn)粗淺的探討,所以文中不足之處,望同行不吝賜教。
參考文獻(xiàn)
1、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94(2000年版)北京中國(guó)計(jì)劃出版社2001
關(guān)鍵詞:加油站防雷防雷改造 綜合防雷防感應(yīng)雷中圖分類(lèi)號(hào):TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
汽車(chē)加油站一旦發(fā)生雷擊并引發(fā)火災(zāi)將造成不可估量的損失。本文就中山市一家汽車(chē)加油站在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)與安裝過(guò)程中,總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)做一些分享。
一、汽車(chē)加油站現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)
1)地理位置:中山市XX加油站地處五鎮(zhèn)山鎮(zhèn)城桂路旁,地處偏僻曠野,周?chē)鸁o(wú)高聳建筑物,如若在此地區(qū)發(fā)生雷擊,此加油站容易遭受雷擊。
2)建筑物防直擊雷系統(tǒng):汽車(chē)加油站建筑主要由站房、營(yíng)業(yè)廳、加油亭、輔助用房等,已安裝防直擊雷裝置。
3)電源系統(tǒng):未安裝任何電涌保護(hù)器。
4)電子信息系統(tǒng):液位儀、監(jiān)控系統(tǒng)、傳真電話(huà)、網(wǎng)絡(luò)等未安裝電涌保護(hù)器。
5)每年雷雨季節(jié),該站液位儀、監(jiān)控等系統(tǒng)都會(huì)受雷電影響造成設(shè)備損壞,嚴(yán)重影響加油站的正常工作。
從雷電防護(hù)角度來(lái)看,汽車(chē)加油站屬于易燃易爆場(chǎng)所,任何防雷系統(tǒng)必須符合規(guī)范要求,因此需要采取強(qiáng)有力的防護(hù)措施。根據(jù) GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB15599-95《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》、 GB 50074-2002《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及 IEC61312 《雷電電磁脈沖的防護(hù)》 標(biāo)準(zhǔn),除了需要安裝完整的直擊雷防護(hù)裝置外,還必須安裝防雷電感應(yīng)的防護(hù)裝置。
二、設(shè)計(jì)目的及范圍
目的:為減少雷電對(duì)建筑物電子信息系統(tǒng)造成的危害,降低油罐區(qū)由于雷擊而發(fā)生重大事故的可能性。
范圍:在進(jìn)行建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)建筑物電子信息系統(tǒng)的特點(diǎn),將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施協(xié)調(diào)統(tǒng)一,按工程整體要求,經(jīng)行全面規(guī)劃,做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理。本次防感應(yīng)雷改造工程,受加油站現(xiàn)狀限制,應(yīng)建設(shè)單位的要求,其內(nèi)部防雷措施僅在加油站內(nèi)抑制線(xiàn)路過(guò)壓(安裝SPD)及接地系統(tǒng)改造兩方面作考慮,其線(xiàn)路屏蔽、合理布線(xiàn)均不予考慮(油罐信號(hào)線(xiàn)及加油槍信號(hào)線(xiàn)已采取屏蔽措施),所以只對(duì)一、二級(jí)電源、液位儀系統(tǒng)進(jìn)行安裝專(zhuān)用浪涌保護(hù)器與接地處理。
三、加油站防雷等級(jí)的確認(rèn)
該汽車(chē)加油站占地510㎡,其中站房長(zhǎng)23米,寬8米,高4.2米;營(yíng)業(yè)室長(zhǎng)10.6米,寬6米,高3.8米;中山市年雷暴日為84.5d,依據(jù)GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》,
建筑物及入戶(hù)設(shè)施預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N值可按下式確定:
N=N1+N2
㈠、N1= k·Ng·Ae ; N g = 0.1Td
式中 N1 建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/年);
k 雷擊次數(shù)校正系數(shù);在此類(lèi)型情況下取2;
Ng 建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度[次/(km2 ·a)];
Ae 與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積(km2 );
Td 該地區(qū)的年平均雷電日數(shù);
在下列情況下 k取相應(yīng)數(shù)值:
a、位于曠野孤立的建筑物取2;
b、金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7;
c、位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物,以及特別潮濕的建筑物取1.5;
根據(jù)以上年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)參數(shù),該加油站位于公路旁邊,由此計(jì)算出該加油站的預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為:
N1 = kN g A e ≈ 0.15次/a
㈡、N2=Ng·Aeˊ=(0.1·Td )
·(Ae1ˊ+ Ae2ˊ)
式中N2 入戶(hù)設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/年)
Ng 建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度[次/(km2 ·a)];
Td 該地區(qū)的年平均雷電日數(shù);(中山市的年均雷暴日84.5天)
Ae1ˊ電源線(xiàn)纜入戶(hù)設(shè)施的截收面積(K㎡);低壓埋地電源電纜2·ds·L·10-6( L取最大值為1000m,ds取最大值500)
Ae2ˊ信號(hào)線(xiàn)纜入戶(hù)設(shè)施的截收面積(K㎡);埋地信號(hào)線(xiàn) 2·ds·L·10-6 (L取最大值為1000m,ds取最大值500)
由此計(jì)算 N2≈15.35次/a
所以N=N1+N2=15.5次/a
按防雷裝置攔截效率E的計(jì)算式E=1-Nc/N確定其雷電防護(hù)等級(jí):
式中Nc=5.8X10-1.5/C
由此算得E≈0.96。當(dāng)0.90
建筑物電子信息系統(tǒng)年平均最大雷次數(shù)按下式計(jì)算: Nc=5.8×/C
C-各類(lèi)因子C1,C2,C3,C4,C5,C6之和;
C1為信息系統(tǒng)所在建筑物材料結(jié)構(gòu)因子,此加油站屋頂和主體結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土材料,故C1取1.0;
C2為信息系統(tǒng)重要程度因子,此加油站安裝的是D類(lèi)電子信息系統(tǒng),即一般用途的電子信息設(shè)備,故C2取1;
C3為電子信息系統(tǒng)設(shè)備耐沖擊類(lèi)型和抗沖擊過(guò)電壓能力因子,此加油站的電子信息系統(tǒng)設(shè)備耐沖擊類(lèi)型和抗沖擊過(guò)電壓能力較弱,故C3取值1.0;
C4為電子信息系統(tǒng)所在防雷防護(hù)區(qū)的因子,此加油站的設(shè)備在LPZ1區(qū)內(nèi),故C4取值1.0
C5為電子信息系統(tǒng)發(fā)生雷擊事故的后果因子,此加油站信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)原則上不允許中斷,但在中斷后無(wú)嚴(yán)重,故C5取1.0
C6表示區(qū)域雷暴等級(jí)因子,中山地處多雷區(qū),故C6取1.2
綜上所述 C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=6.2
Nc=5.8×/C≈0.093
綜上所述,參照 GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.0.3條的要求,其屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“ 具有 1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者”。因此應(yīng)定為二類(lèi)防雷建筑物,電源線(xiàn)路至少應(yīng)采取兩級(jí)雷電防護(hù),信號(hào)線(xiàn)路至少應(yīng)采取一級(jí)雷電防護(hù)才能達(dá)到雷電防護(hù)的要求。
四、設(shè)計(jì)內(nèi)容
⑴ 電源部分
根據(jù) IEC 61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》、GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50074-2002《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》及GB 50058-92《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)計(jì)規(guī)范》中防雷及過(guò)電壓規(guī)范有關(guān)防雷分區(qū)的劃分和各級(jí)電源系統(tǒng)雷電及過(guò)電壓保護(hù)要求,針對(duì)汽車(chē)加油站配電系統(tǒng)的特點(diǎn),可將其分為三個(gè)防雷區(qū)分別加以考慮。由于如前所述單級(jí)防雷可能會(huì)帶來(lái)因雷電流過(guò)大而導(dǎo)致的泄流后殘壓過(guò)大或者保護(hù)能力不足引起的設(shè)備損壞。因此選用電源系統(tǒng)多級(jí)保護(hù),可防范從直擊雷到操作浪涌的各級(jí)過(guò)電壓的侵襲。
A、電源一級(jí)防雷
依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第 6.3.4條及第6.4.7條規(guī)定,在LPZOA或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處,從室外引來(lái)的線(xiàn)路上安裝SPD當(dāng)線(xiàn)路有屏蔽時(shí),每個(gè)SPD的雷電流按雷電流的幅值的30%考慮,汽車(chē)加油站為二類(lèi)防雷建筑物,首次雷電流幅值為150KA,電源線(xiàn)路為非屏蔽埋地的TN配電模式,因此首次直擊雷在低壓配電線(xiàn)路上每線(xiàn)的分配電流為:在建筑物已安裝合格的防直擊雷措施后,有 50%的雷電流通過(guò)引下線(xiàn)流入接地裝置,因此每線(xiàn)分配電流為: In =[150 KA×50%]÷4 = 18.75KA ,按 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第 6.4.7條要求每線(xiàn)標(biāo)稱(chēng)放電電流不宜小于15KA。同時(shí),依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.4.4條及 IE C61312 《雷電電磁脈沖的防護(hù)》第三部分:浪涌保護(hù)器的要求,浪涌保護(hù)器可以將數(shù)萬(wàn)伏的感應(yīng)雷擊過(guò)電壓限制到 4KV以下。
在加油站 380V低壓總配電箱安裝防爆型電源電涌保護(hù)器 ,用于整個(gè)加油站所有用電設(shè)備的第一級(jí)電源防護(hù) (該浪涌保護(hù)器的基本參數(shù):標(biāo)稱(chēng)工作電壓為:380V/50HZ,沖擊電流為:25KA(10/350us),響應(yīng)時(shí)間為:小于等于25NS)。
B、電源二級(jí)防雷
根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第 6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對(duì)電涌保護(hù)器(SPD)的要求及GB 50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定,依據(jù)雷電分流理論,需使用8/20μs波形,通流容量20KA?!督ㄖ锓览自O(shè)計(jì)規(guī)范》第六章對(duì)于配電盤(pán)、斷路器、固定安裝的電機(jī)等第Ⅲ類(lèi)耐沖擊過(guò)壓,其耐壓為4KV。為防止浪涌保護(hù)器遭受雷擊后損壞后,電源對(duì)地短路,需要在浪涌保護(hù)器前安裝空氣開(kāi)關(guān)作為短路保護(hù)裝置。
在加油站 380V低壓營(yíng)業(yè)廳配電箱安裝電源電涌保護(hù)器 ,用于整個(gè)加油站所有用電設(shè)備的第二級(jí)電源防護(hù) (該浪涌保護(hù)器的基本參數(shù):標(biāo)稱(chēng)工作電壓為:380V/50HZ,沖擊電流為:20KA(8/20 us),響應(yīng)時(shí)間為:小于等于25NS)。
⑵ 信號(hào)部分
在雷擊發(fā)生時(shí),產(chǎn)生巨大瞬變電磁場(chǎng),在 1KM范圍內(nèi)的金屬環(huán)路,如網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)及通訊金屬連線(xiàn)等都會(huì)感應(yīng)到雷擊,將會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)及通訊系統(tǒng)的正常運(yùn)行甚至徹底破壞系統(tǒng)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)及通訊方面的防雷工作是較易被忽視的,往往是當(dāng)系統(tǒng)受到巨大破壞、資料損失慘重時(shí)才想到應(yīng)該做預(yù)先的防范。本設(shè)計(jì)中網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)設(shè)備防護(hù)方面,依據(jù)GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和加油站的相關(guān)技術(shù)規(guī)范中信號(hào)系統(tǒng)雷電及過(guò)電壓防護(hù)要求,在進(jìn)入營(yíng)業(yè)廳液位儀總控制線(xiàn)上安裝4個(gè)信號(hào)電涌保護(hù)器, 用于4臺(tái)液位儀總控制線(xiàn)路的保護(hù)(該浪涌保護(hù)器的基本參數(shù):標(biāo)稱(chēng)工作電壓為:24V,標(biāo)稱(chēng)放電電流為:5KA,響應(yīng)時(shí)間為:小于等于1NS)。
⑶接地設(shè)計(jì)
㈠電源系統(tǒng)的接地:加油站總配電電源電涌保護(hù)器連接至原有接地裝置上。在營(yíng)業(yè)廳的電源避雷器安裝處安裝一個(gè)等電位接地端子,接地端子引至原有加油站地網(wǎng)上。
㈡信號(hào)系統(tǒng)的接地:營(yíng)業(yè)廳內(nèi)安裝的信號(hào)避雷器接地線(xiàn)(2.5㎡銅線(xiàn))也均引到室內(nèi)等電位接地端子上。
五、實(shí)施效果
該加油站的防雷改造工程于2008年春節(jié)完工,交付甲方使用。根據(jù)售后訪問(wèn),至今已經(jīng)歷五年多時(shí)間,多個(gè)雷雨季節(jié)的考驗(yàn),沒(méi)有再發(fā)生由于雷擊而導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失及電子系統(tǒng)的損害,甲方對(duì)此次防雷改造工程的效果滿(mǎn)意。
六、總結(jié)
對(duì)于汽車(chē)加油站防感應(yīng)雷設(shè)計(jì)中應(yīng)注意幾點(diǎn):
1.現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)應(yīng)該注意細(xì)節(jié),如:配電系統(tǒng)的形式、電子信息系統(tǒng)的重要性、使用性質(zhì)和價(jià)值;
2.設(shè)計(jì)前應(yīng)結(jié)合實(shí)際確定防護(hù)類(lèi)別;
3.設(shè)計(jì)全面考慮各類(lèi)防護(hù)因素和甲方需求;
4.施工中應(yīng)注意安全性與投資的協(xié)調(diào)性;
參考文獻(xiàn)
1、《雷電與避雷工程》 蘇邦禮等 中山大學(xué)出版社
關(guān)鍵詞:建筑幕墻;防雷設(shè)計(jì);施工要點(diǎn)
中圖分類(lèi)號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
幕墻是一種由面板與相應(yīng)承力結(jié)構(gòu)組成的能夠承受一定變形而直接懸掛在墻體主體結(jié)構(gòu)上,這種建筑結(jié)構(gòu)不但能夠承擔(dān)一定的荷載,而且具有著良好的防護(hù)作用與美觀作用。就目前的建筑工程施工項(xiàng)目而言,幕墻除了應(yīng)有較為成熟的技術(shù)體系之外,其施工方法和工藝也較為完善。通過(guò)多年的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)分析總結(jié)而言,目前幕墻結(jié)構(gòu)按照其施工材料可以分為玻璃幕墻、金屬幕墻、石材幕墻和混凝土幕墻等。但隨著近年來(lái)建筑工程項(xiàng)目的不斷增加,新型的氣循幕墻、智能幕墻和光電幕墻也較為常見(jiàn),成為幕墻工程的主要結(jié)構(gòu)形式之一。在當(dāng)前的建筑工程領(lǐng)域中,幕墻是現(xiàn)代建筑派系特征的主要體現(xiàn)者,在整個(gè)工程項(xiàng)目中具有著不可替代的藝術(shù)地位和藝術(shù)特色。在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中,建筑幕墻結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于人群較為密集的商業(yè)和大型的公共建筑物外墻上。正因?yàn)槠湮挥诮ㄖY(jié)構(gòu)最為,因此其在應(yīng)用的過(guò)程中存在著極大的雷擊隱患。這主要是由于幕墻結(jié)構(gòu)多數(shù)由玻璃、石材等組成,而這些材料本身是一種脆性材料,抗雷擊的能力較差,當(dāng)發(fā)生高溫時(shí)極容易引起炸裂和破碎現(xiàn)象。
一、雷電對(duì)建筑物的危害
地上建筑物千姿百態(tài)、高矮不一,對(duì)雷電的形成和發(fā)展也有著促進(jìn)作用。特別是高層或超高層的建筑物,使地面的電場(chǎng)分布發(fā)生了嚴(yán)重的畸變,其電場(chǎng)強(qiáng)度比一般建筑物大得多。而建筑物本身的電場(chǎng)強(qiáng)度的分布也不是均勻的,往往在建筑物的尖頂及邊緣上的電場(chǎng)強(qiáng)度最大,而又由于建筑物本身構(gòu)造及其附屬構(gòu)件積蓄的電荷,雷電就自然被吸引向這些地方,這就是高聳突出的建筑物容易遭受雷擊的緣故。如金屬屋頂、金屬天溝、金屬水箱、金屬欄桿等,都是易遭受雷擊的部位。遭受雷擊的對(duì)象,本身的直接經(jīng)濟(jì)損失有時(shí)并不太大,而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)損失和影響就難以估計(jì)。例如一九九九年八月二十七日凌晨2點(diǎn).某尋呼臺(tái)遭受雷擊,導(dǎo)致該臺(tái)中斷尋呼數(shù)小時(shí),其直接損失是有限的,但間接損失將大大超過(guò)直接損失。再有,雷電襲擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫與巨大的電流,高溫會(huì)引起火災(zāi),電流會(huì)引起觸電事故的發(fā)生。因此,建筑物需要設(shè)防雷裝置。
二、建筑幕墻防雷設(shè)計(jì)
1、建筑幕墻防雷設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)規(guī)范
《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057―2010與《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50601―2010是建筑物防雷設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收上位規(guī)范的現(xiàn)行版本。這兩本標(biāo)準(zhǔn)的修訂和制訂均參照和采納了國(guó)際電工委員會(huì)IEC62305系列標(biāo)準(zhǔn),是與國(guó)際雷電防護(hù)新標(biāo)準(zhǔn)體系接軌、技術(shù)水平先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。與建筑幕墻防雷設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范還有《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16、《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102和《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133。JGJ16由于并未采納國(guó)際雷電防護(hù)新標(biāo)準(zhǔn)體系,存在一些與《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057―2010相抵觸的規(guī)定。JGJ102和JGJ133目前正在進(jìn)行修訂,其中有關(guān)幕墻防雷設(shè)計(jì)的條文也將參照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057―2010和《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50601―2010的規(guī)定進(jìn)行修訂。
2、幕墻防雷設(shè)計(jì)原則
幕墻的防雷設(shè)計(jì)原則是:首先把幕墻自身的橫、豎龍骨通過(guò)導(dǎo)體連接在一起,根據(jù)該建筑物的防雷等級(jí)要求的網(wǎng)格尺寸將幕墻自身制做成為一套防雷體系,再將幕墻與建筑自身的防雷裝置進(jìn)行可靠連接,使其兩部分成為一個(gè)整體,形成一個(gè)完整的防雷系統(tǒng),把雷電襲擊幕墻時(shí)的巨大電流,迅速地輸送到大地,共同起到保護(hù)幕墻和建筑物免遭雷電破壞的作用。
二、建筑幕墻的防雷設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)
建筑幕墻的骨架主要為金屬材質(zhì),在遇到雷電時(shí)容易成為導(dǎo)體。如果建筑幕墻沒(méi)有進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和施工,一旦遇到雷電側(cè)擊會(huì)造成很大的危害和損失,還容易引發(fā)火災(zāi)。因此,建筑幕墻在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮防雷問(wèn)題,在施工時(shí)也需要做好防雷措施。
1、建筑幕墻的防雷設(shè)計(jì)
經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試,建筑幕墻超過(guò)50m以后雷電通過(guò)幕墻的時(shí)間極短,只有幾十微秒,但每米電位差卻能夠達(dá)到萬(wàn)伏以上,因此建筑幕墻必須要做好相應(yīng)的防雷設(shè)計(jì),否則會(huì)對(duì)建筑本身造成極大的損害。因此,為了保證建筑幕墻能夠具備較好的防雷能力,則需要其形成自身的防雷網(wǎng),該防雷網(wǎng)要和主體的防雷體系相互連接,一般防雷網(wǎng)的設(shè)置不能超過(guò)100m2,否則會(huì)影響防雷效果。建筑每隔一段距離要設(shè)置均壓環(huán),每隔均壓環(huán)之間的垂直距離要控制在12m之內(nèi)。均壓環(huán)內(nèi)部具有鋼筋,其縱向鋼筋需要進(jìn)行接地處理,將引下線(xiàn)、金屬設(shè)備等連接到均壓環(huán)上。
在進(jìn)行主材料的選取時(shí)盡量選用單層鋁板和飛鋁塑復(fù)合板,單層鋁板的接地效果更好,而復(fù)合板之間有聚乙烯填充物,由于聚乙烯不能導(dǎo)電,因此復(fù)合板無(wú)法實(shí)現(xiàn)接地。因此為了預(yù)防雷電對(duì)建筑幕墻的損害,則需要選擇導(dǎo)電性能較好的單層鋁板,該種材料不易受雷電損害,較為耐用。單層鋁板能夠保持?jǐn)?shù)十年不變形,其使用年限比一般材料要長(zhǎng)很多,并且該材料能夠達(dá)到較好的防火、防雷效果,因此常用于作為建筑幕墻的材料。
2、建筑幕墻的防雷施工
建筑幕墻防雷施工需要注意以下幾點(diǎn):第一,在進(jìn)行建筑主體結(jié)構(gòu)施工時(shí),要將每個(gè)埋件的直錨筋和樓板中的鋼筋進(jìn)行焊接,也可以使用綁扎法進(jìn)行連接。對(duì)采用的后設(shè)錨板要將每個(gè)錨板于主結(jié)構(gòu)的鋼筋連接,錨板之間的連接可以形成較好的電氣通路效果。在進(jìn)行建筑防雷施工時(shí)要注意一項(xiàng)重要內(nèi)容,即避雷針的安裝或避雷帶的設(shè)置。對(duì)于建筑而言,安裝避雷針或避雷帶是進(jìn)行避雷的最有效措施。避雷帶一般可以設(shè)置在建筑幕墻的女兒墻外側(cè),沿著屋頂周邊進(jìn)行布設(shè)。在屋頂可以設(shè)置金屬物作為接閃器,接閃器要事先做好接地處理。接閃器也可以設(shè)置在建筑幕墻和女兒墻之間,該種設(shè)置需要設(shè)置較厚的金屬板,一般保持大于0.5mm。
四、防雷設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)
在玻璃幕墻的防雷過(guò)程中應(yīng)注意以下三點(diǎn):一是,充分利用建筑物的接閃器、引下線(xiàn)、接地裝置。二是,將均壓環(huán)層的幕墻橫豎向龍骨聯(lián)結(jié)成一個(gè)電氣通路,并與建筑物防雷網(wǎng)聯(lián)通。三是,將首層的幕墻的橫豎龍骨聯(lián)結(jié)成一個(gè)電氣通路,并與建筑物的防雷網(wǎng)聯(lián)通。通過(guò)以上,玻璃幕墻在遭受雷擊的過(guò)程中,由于其玻璃幕墻的防雷與建筑物防雷聯(lián)成一體,則玻璃幕墻將能獲得的電能,通過(guò)建筑物的接地系統(tǒng)迅速地輸送到地下,從而達(dá)到保護(hù)建筑物和玻璃幕墻免遭雷電的破壞。
高層玻璃幕墻的頂部為了美觀,一般都采用鋁板,鋁板是入地較好的導(dǎo)體,它沿建筑物頂部分布,其電場(chǎng)強(qiáng)度很大,雷電就很容易被吸引過(guò)來(lái),受雷擊最大的部位,鋁板則是很好的接閃器,可以接受雷電流,將固定鋁板的主橫擔(dān)與建筑物避雷系統(tǒng)聯(lián)成一體,這樣就可以安全的將雷電流導(dǎo)入大地。高層建筑的玻璃幕墻頂部的接閃器可以有效地防雷直擊,但不能防止側(cè)雷擊,在玻璃幕墻防側(cè)雷時(shí),其要根據(jù)建筑物防雷等級(jí)來(lái)確定其作法:一類(lèi)防雷30米,二類(lèi)防雷在45米,三類(lèi)防雷在60米,綜合建筑物的防雷等級(jí)在30米、45米或60米以上的高層玻璃部位,每層設(shè)一個(gè)均壓環(huán),并將建筑物防雷網(wǎng)及玻璃幕墻防雷系統(tǒng)聯(lián)通,形成一個(gè)電氣通路,為了防止球形雷,將玻璃幕墻首層的橫豎龍骨聯(lián)結(jié)成一個(gè)電氣通路,并與建筑物的接地網(wǎng)聯(lián)成一體。
結(jié)束語(yǔ)
總之,建筑幕墻的防雷施工是保障其使用效果和安全的重要措施,在施工之前要進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)單位必須要具備專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)資格。在進(jìn)行施工時(shí),要保證施工單位具有合格的技術(shù)水平才能著手操作。施工需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行操作,將每一個(gè)細(xì)節(jié)都做到位,確保建筑幕墻能夠做好嚴(yán)密的防雷工作,為日常的使用排除安全隱患。
參考文獻(xiàn)
[1]侯憲法.建筑物防雷措施與防雷裝置安裝研究[J].科技促進(jìn)發(fā)展(應(yīng)用版),2010(02).
1.基本原則:
防雷設(shè)計(jì)的技術(shù)措施應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行防雷分類(lèi),參照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相應(yīng)要求,采用滾球法計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍,采用等電位聯(lián)結(jié)這一保障安全的最重要措施。
2.防直擊雷的措施,應(yīng)符合下列要求:
(1)接閃器采用避雷針、避雷帶(網(wǎng)),或兩者混合的方式,還宜利用建筑物的金屬屋面作為接閃器,但應(yīng)符合規(guī)范要求。不應(yīng)采用裝有放射性物質(zhì)的接閃器。其他形式的消雷器,只宜用于屋面上架設(shè)有高桿鐵塔的建筑物上。
屋面上的突出物,如衛(wèi)星和共用天線(xiàn)接收裝置、節(jié)日彩燈、航空障礙燈和屋面風(fēng)冷機(jī)組等,應(yīng)在防雷裝置保護(hù)范圍內(nèi),若按滾球法計(jì)算不在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí),應(yīng)另設(shè)避雷針、帶加以保護(hù),并與屋面防雷裝置相連。
(2)引下線(xiàn)應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土柱或剪力墻中的主鋼筋,還宜利用建筑物的消防梯、鋼柱、金屬煙囪等作為引下線(xiàn)。
當(dāng)利用鋼筋混凝土柱中的鋼筋、鋼柱作為自然引下線(xiàn),并同時(shí)采用基礎(chǔ)鋼筋作為接地裝置時(shí),不設(shè)斷接卡,但應(yīng)在室外適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)若干與柱內(nèi)鋼筋相連的連接板,供測(cè)量、外接人工接地體和作等電位聯(lián)結(jié)用。
磚混結(jié)構(gòu)的建筑物,在外墻四周另設(shè)引下線(xiàn),并在離地1.8米出裝設(shè)斷接卡。其1.7米至地下0.3米一段應(yīng)采取保護(hù)措施。
(3)接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋。有鋼筋混凝土地梁時(shí),應(yīng)將地梁內(nèi)鋼筋連成環(huán)形接地裝置;沒(méi)有鋼筋混凝土地梁時(shí),可在建筑物周邊無(wú)鋼筋的閉合條形混凝土基礎(chǔ)內(nèi),用-40x4鍍鋅扁鋼直接敷設(shè)在槽坑外沿,形成環(huán)形接地。
當(dāng)將變壓器和柴油發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)工作接地、電氣保護(hù)接地和弱電系統(tǒng)工作接地等共用接地裝置時(shí),接地電阻值應(yīng)不大于1歐。采用共用接地裝置時(shí),弱電系統(tǒng)應(yīng)將各自設(shè)備機(jī)房的、與建筑物絕緣的接地線(xiàn)柱,用25平方毫米以上的銅芯電纜或?qū)Ь€(xiàn)穿焊接鋼管做單獨(dú)的引下線(xiàn),在建筑物基礎(chǔ)處與接地板相連。弱電系統(tǒng)一般要求接地電阻不大于4歐,如若設(shè)獨(dú)立的接地系統(tǒng),其與防雷接地系統(tǒng)的距離不宜小于20米。
3.防側(cè)擊雷的措施,應(yīng)符合下列要求:
高度超過(guò)30米的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑物,應(yīng)采取下列防側(cè)擊雷和等電位聯(lián)結(jié)的保護(hù)措施:
(1)鋼構(gòu)架和鋼筋混凝土的鋼筋應(yīng)互相連接;
(2)應(yīng)利用鋼柱或鋼筋混凝土柱內(nèi)鋼筋作為防雷裝置引下線(xiàn);
(3)應(yīng)將30米及以上外墻上的欄桿、門(mén)窗等較大的金屬物與防雷裝置相連;
轉(zhuǎn)貼于
(4)豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和低端應(yīng)與防雷裝置連接;
(5)沒(méi)有組合柱和圈梁的建筑物,應(yīng)每隔三層在外墻內(nèi)敷設(shè)一圈¢12的鍍鋅圓鋼做均壓環(huán),有組合柱和圈梁時(shí),利用圈梁的鋼筋作均壓環(huán)。將建筑物的各種豎向金屬管道每三層與均壓環(huán)連接一次。均壓環(huán)應(yīng)與防雷裝置引下線(xiàn)連接。
4.防雷電感應(yīng)的措施,應(yīng)符合下列要求:
(1)被保護(hù)建筑物內(nèi)的金屬物接地,是防雷電感應(yīng)的主要措施。因此,建筑物內(nèi)的設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等主要金屬物,應(yīng)就近接到防雷接地裝置或電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置上。
(2)平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮的長(zhǎng)金屬物,其凈距小于100mm時(shí)應(yīng)采用金屬線(xiàn)跨接,跨接點(diǎn)的間距不應(yīng)大于30m;交叉凈距小于100mm時(shí),其交叉處亦應(yīng)跨接。
5.防雷電波入侵的措施,應(yīng)符合下列要求:
(1)低壓線(xiàn)路宜全線(xiàn)采用電纜直接埋地引入,在入戶(hù)端將電纜金屬外皮或保護(hù)鋼管接到防雷接地裝置上;若為架空線(xiàn)應(yīng)換接50m電纜進(jìn)戶(hù),線(xiàn)纜換接處應(yīng)裝設(shè)避雷器,并將其與電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等連在一起,其沖擊接地電阻不應(yīng)大于10歐。若采用架空線(xiàn)引入時(shí),引入處應(yīng)裝設(shè)避雷器。
(2)架空和埋地的金屬管道,應(yīng)在進(jìn)出建筑物處與防雷接地裝置相連。
固定在建筑物上的節(jié)日彩燈、航空障礙燈及其他用電設(shè)備的線(xiàn)路,應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性采取相應(yīng)的防雷電波侵入的措施:
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