时间:2023-06-26 16:23:38
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇防雷建筑标准,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
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]
[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: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: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]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
【关键词】规范;防雷;设计
1.适用范围
新规范适用于新建、扩建、改建建筑物的防雷设计,增加了扩建、改建建筑物,删除了不适用范围。说明新规范的适用范围扩大了,与相关防雷法律法规条文相适应,只要属于新建、扩建、改建建筑物的防雷设计都适用于该规范。
2.从第一章总则来看区别
从第一章的总则1.0.1来看,为使建(构)筑物防雷设计因地制宜地采取防雷措施,防止或减少雷击建(构)筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失,以及雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或错误运行,做到安全可靠、技术先进、经济合理,制定本规范。在保护范围的内容中与原规范相比,增加了“雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或错误运行”这部分内容。这源于近年来现代化建筑的迅速发展,精密且昂贵的电气和电子设备也不断增加,因此增加这部分的保护,显得至关重要。
从第一章的总则1.0.2来看,原规范规定“本规范适用于新建建筑物的防雷设计”现修订为“本规范适用于新建、扩建、改建建筑物的防雷设计”。所以说适应的范围为新建、扩建、改建建筑物的防雷设计,故定期检测不适用。
3.从第二章新增术语的修改或者重新定义来看区别
新规范对原有的部分术语进行了修改或者重新定义,共新增了10条术语。其中包括三个感应术语(2.0.14 闪电静电感应 、2.0.15 闪电电磁感应、2.0.16 闪电感应)还增加了2.0.17 闪电电涌 、2.0.25 雷击电磁脉冲 二个术语。以及几个几个常用SPD参数术语(2.0.31 最大持续运行电压 、2.0.32 标称放电电流、2.0.33 冲击电流 、2.0.44 电压保护水平、2.0.37 Ⅱ级试验 、2.0.37 Ⅱ级试验 、2.0.39 Ⅲ级试验 )
在第2.0.8接闪器的术语,由原规范的避雷针、避雷带、避雷线、避雷网相应改为接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网。
4.从第三章建筑物的防雷分类看区别
4.1 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。
①根据重要性划分的有:国家级重点文物保护的建筑物,国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆,国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物,国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物,国家特级和甲级大型体育馆划分为第二类防雷建筑物。(不管建筑物的大小、当地的雷暴情况)
②根据使用性质划分的有:第一类防雷建筑物等。(不管建筑物的大小、当地的雷暴情况)
③发生雷电事故的可能性:是指预计雷击次数。
4.2 除第一类防雷建筑物增加了21区外,爆炸危险场所建筑物的防雷类别划分标准与94规范基本一致。
爆炸性粉尘环境区域的划分和代号采用国家标准GB 12476 . 3― 2007/IEC6124 1 -10: 2 004《可燃性粉尘环境用电气设备 第3 部分: 存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类》中的规定,故2010规范与94规范的分区标准有变化。
2010规范爆炸性粉尘环境区域的划分标准如下:
0 区:连续出现或长期出现或频繁出现爆炸性气体混合物的场所。
1 区: 在正常运行时可能偶然出现爆炸性气体混合物的场所。
2 区: 在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的场所, 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的场所。
20 区:以空气中可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地短时存在于爆炸性环境中的场所。
21 区:正常运行时,很可能偶然地以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所。
22 区:正常运行时,不太可能以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所, 如果存在仅是短暂的。
94规范爆炸性粉尘环境区域的划分标准如下:
0区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;
1区:在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境;
2区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境;
10区:连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境;
11区:有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境。
2010规范与94规范两者相比:0、1、2区定义一致,20区就是原10区,原来的11区(有时)细分为现在的21区(很可能偶然地)和22区(不太可能、如果存在仅是短暂的)。
4.3 将工业和民用建筑合并分类。94规范中工业建筑只有第三类。
4.4 预计累计次数的调整:0.3次/a调整为0.25次/a,0.06次/a调整为0.05次/a,0.012次/a调整为0.01次/a。
5.新规范在依据预计雷击次数分类上是否更加严格?
①雷击大地年平均密度计算
新规范:Ng=0.1×Td (广州:7.31次/km2・a)
旧规范:Ng=0.024×Td1.3 (广州:6.36次/km2・a)
当Td=116.4天时,新规范Ng=旧规范Ng
当Td旧规范Ng
当Td>116.4天时,新规范Ng
② 预计累计次数的调整
③ 建筑物等效面积计算
新规范需考虑周边建筑物的影响。
5.从第五章看防雷装置的区别
本章有大幅度的更新修改。主要区别有:
1)增加了防雷装置使用各种金属的相关规定,即第一节。
2)部分材料直径截面积厚度要求有变化。
3)新增了接闪导体和引下线的固定:明敷接闪导体固定支架的高度不宜小于150mm。检测规范要求:避雷带支持件间距是否符合水平直线距离为0.5m~1.5m的要求。每个支持件能否承受49N(5 kgf)的垂直拉力。引下线支持件间距是否符合水平直线部分0.5m~1.5m,垂直直线部分1.5m~3m,弯曲部分0.3m~0.5m的要求。
4)新增了钢材要求热镀锌,热镀锌与冷镀锌的区别是:1.防腐蚀性不同,热镀锌是冷镀锌的几十倍。2.镀锌层厚度不同,热镀锌厚度远远大于冷镀锌。 3.表面光滑度不同,冷镀锌外表比热镀锌光滑好看。 4.价格不同,热镀锌价格高于冷镀锌。 5.冷镀锌可以只镀一面,热镀锌要得全镀。冷镀锌是电镀,是通过电荷吸附,电荷主要集中在边、角等尖端处,所以内表面和凹处会有镀不上的现象。 6.附着力不同,冷镀锌附着力不如热镀锌。
6.详细规定内部防雷的要求
原规范对电气系统和电子系统选用电涌保护器的规定不够具体,特别是电子系统方面几乎没有规定,电子系统选用电涌保护器一直按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)的要求。而新规范明确应安装内部防雷装置,对电气系统和电子系统选用和安装电涌保护器都做了具体要求,并且是强制性条文。对选用电涌保护器的相关参数、安装位置、连接导体截面和放电电流等都做了比较详细的规定和要求,具有可操作性。
7.结束语
新《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)参考和引用了一系列国际国家最新版本的防雷技术规范,也是对旧规范实施以来防雷实践的总结,在使用过程中应对一些新规定和新要点进行具体研究和分析,执行好规范的要求。
参考文献:
1建筑物的防雷分类
1.1爆炸火灾危险环境的区域划分
1.1.1爆炸性气体危险环境的区域划分根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间来进行划分0区:连续出现或长期出现爆炸性混合气体的环境1区:在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境2区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境
1.1.2爆炸性粉尘危险环境区域划分根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间来划分10区:连续出现或长期出现爆炸性粉尘混合物的环境11区:有时会将积留下来的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境
1.1.3火灾危险环境区域划分根据火灾事故发生的可能性和后果。以及危险程度及物质状态的不同来进行划分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、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维,虽不可能形成爆炸性混合物,但在数量和配置上能引起火灾危险的环境23区:固体状可燃物质,在数量和配置上能引起火灾危险的环境闪点:标准条件下能使液体释放出足够的蒸汽而形成能发生闪燃的爆炸性气体混合物的液体最低温度。
2防雷分类
建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。
2.1第一类防雷建筑物
(1)凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物.因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
(2)具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。
(3)具有一区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡者。
2.2第二类防雷建筑物
(1)国家级重点文物保护的建筑物。
(2)国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。
(3)国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。
(4)制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物.且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
(5)具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
(6)具有2区和11区爆炸危险环境的建筑物。
(7)工业企业内有爆炸危险的露d钢质封闭气罐。
(8)预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。
(9)预计雷击次数大于0-3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
2.3第三类防雷建筑物
(1)省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆
(2)预计雷击次数大于或等于0.012次/a,且小于或等于0.O6次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物
(3)预计雷击次数大于或等于0.06次/a,且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物
(4)预计雷击次数大于或等于0.06次/a一般性工业建筑物
(5)根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果,并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素,确定需要防雷的2l区、22区、23区火灾危险环境
(6)在平均雷暴日大于15d/a的地区,高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物:在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区,高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
3建筑物的防雷安全距离应对措施
(1)各类防雷建筑物均应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施,第一类防雷建筑物和规范2.O.3条四、五、六条规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。
(2)独立避雷针和架空避雷线(网)的支柱及其接地体至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离,应符合下列表达式的要求,但不得小于3m:地上部分:
(3)架空避雷线至屋面和各突出屋面的风帽和放散管等物体之间的距离,应满足下列表达式的要求。但不应小于3m:f0.2Ri+0.03(h+L/2)(h+L/2)<5RiSa2>~10.05Ri+0.06(h005Ri+006+L/2);h+L/2)≥5在发生直接雷击时,雷电流流过建筑物的防雷装置上所产生的暂态高电位会造成防雷装置对被保护建筑物或与其有联系的金属物发生反击。为了防止这种反击的发生,应使防雷装置与这些物体之间保持足够的安全距离。
(4)防雷安全距离的计算在防雷装置上距地hx处的电位为:U=ImRi+L0hxdi/dt相应的安全距离为:S=UR/ER+U,ELdi/dt——雷电流I的波头陡度,kA/Ixs;Im——雷电流I的幅值,kA:I引下线单位长度电感。取其值等于1.5H/Ixm;UR——雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻电压降UI一雷电流流过防雷装置时引下线上的电感电压降ER——电阻压降的空气击穿强度(kV/m),取值为50OkV/mEI一电感压降的空气击穿强度(kV/m),EL=600(1+1/-r1)首次雷击波头时间,rl=10lxs、雷电流峰值Im=200kA/l~s波头平均陡度di/dt=Im/~''''l=20kA/tzsEL=600(1+l/''''r1)=660kV/mER=500kV/mSa1=ImRi/ER+(L0hxdi/dt)EL=0.4Ri+0.0455hxSal>t0.4(Ri+0.1hx)………………………(1)后续雷击波头时间~rl=0.251xs、雷电流峰值Im=50kA/~s波头平均陡度di/dt=Im/''''r1=200kA/ixsEL=600(1+l/-r1)=3000kV/mSal=ImRi/ER+(L0hxdi/dt)EL=0.1Ri+0.1hxSal≥0.1(Ri+0.1hx)………………………(2)取(1)、(2)式两边相等,解得hx=5Ri当hx<5Ri时,(1)式大于(2)式,所以取(1)式的值来计算Sal;当hx≥5Ri时,(2)式大于(1)式,所以取(2)式的值来计算Sal。研究表明.土壤的击穿场强大致为200—1000kV/m,将其数值取与电阻压降的空气击穿场强一样,亦为500kV/m,取Im=200kV,可得地中的安全距离为Se1≥0.4Ri安全距离Sa2是按雷击于避雷线档距中央来考虑的。由于此时在雷击点两侧的分流作用,对于任意一侧可近似地将雷电流的幅值和波头陡度减半来计算。这样就可以得到避雷线档距中央的电位U值。两根间距为300mm的平行管道,与引下线平行敷设。距引下线3m并与其处在同一个平面上,管道每隔30m用金属跨接一次。为了简化分析,将引下线视为为无穷长,这时在环路内的感应电压为:rI1:一d::譬一o.cU——感应电压,kV:l——平行管道构成环路的长度,取为30m;M——1m长两根间距为300mm平行管道环路与引下线之间的互感,其值可取为0.0191H/m。取引下线上雷电流的波头陡度为200kV/s,电感压降的空气击穿场强EL=3OOOkV/m,由计算结果知,在管道间距增大到300ram的情况下,所感应出的电压也仅能击穿0.038m的气隙。若间距减小到lOOmm,所感应的电压就更小了(由于互感M值减小了).这就更不足以将lOOmm间隙击穿。
关键词:房屋建筑;施工;质量管理
随着我国经济的快速增长,我国城镇化的脚步正在不断地加快着,而且由于土地资源的紧缺问题导致了现在的住宅建筑物朝着高层的方向发展着。虽然把公民住宅建成高层之后可以提高对土地资源的利用率,但是与此同时,这些很高的建筑物会很容易遭到雷电的侵袭。在公民的住宅中,有很多电器都会非常容易引起雷电的攻击,为了能够提高公民住宅建筑物的安全,一定要设计出科学合理的电气路线,在进行电气设计的时候首先就要考虑到建筑物的防雷效果,在不增加建筑成本的前提下做到最好的防雷效果是我们最愿意看到的结果。
一、我国对建筑物防雷等级的划分
1.第一类防雷建筑物
第一,可能会生产或者是储存易燃易爆物品的建筑物,因为这些物品危险系数比较高,一旦发生事故就会造成很严重的后果;第二,有零区或者是20区环境的建筑物,这种环境危险系数比较高;第三,一些比较微小的电火花就可能引起爆炸的建筑物,这些地方的危险物品爆炸会造成非常大的破坏,严重的会出现大量的人身伤亡事件。
2.第二类防雷建筑物
第一,我国重点保护的文物建筑物;第二,国家级的会堂、博物馆、展览厅等公众场所,还有就是火车站、城市给水水泵房等比较重要的建筑物;第三,国家级计算中心,同时包括一些安装有大量公共电子设备的建筑物;第四,国家优秀体育场所,比如北京的五棵松篮球馆,在北京举行的一些大型篮球赛事都是在那里进行的,在这个体育馆观看比赛的人员上万,如果没有一个很好地防雷措施,那么一旦出现雷击事故,那么将会造成非常严重的后果,同时会给我国带来很不好的影响;第五,有一区爆炸危险的建筑物,而且一些微小的电火花不会引起建筑物爆炸,爆炸发生之后也不会造成非常大破坏的建筑物;第六,一些小型的制造储藏易燃爆炸物品的建筑物;第七,有二区或者是二十二区危险爆炸物品的建筑物;第九,预计雷击次数比较小的一些省部级建筑物,或者是一些人员密集程度比较高的公共场所。
3.第三类防雷建筑物
第一,省级文物宝物建筑物还有就是省级档案馆,这些地方都会保存有比较重要的东西;第二,预计遭受雷击次数非常小的建筑物,主要是一些人员密集程度比较高的公共场所;第三,预计雷击次数非常小的公民住宅或者是一些小型企业的办公楼;第四,一些高度比较高的烟囱和水塔等孤立的高耸建筑物。我们在确定一个建筑物防雷等级的时候,上面的这些规定我们必须要遵守,除此之外,我们还应该在一些雷电活动比较集中地地区或者是雷电比较强的地区提高当地建筑物的防雷等级。对那些超过十九层的公民住宅,通常会按照二类防雷建筑物的标准去进行防雷设计,其他的按照三类防雷建筑物去进行电气设计。
二、公民住宅电气防雷措施
1.直击雷防护措施
在预防直击雷危害的时候,我们都是根据国际上出台的一些规范和措施去进行的,一般会采用避雷针改为接闪杆,避雷网改为接闪带,余同是一些导电性比较强的金属物体去把雷电引入大地中去,这样就可以把直击雷的危害降到最低了,因为一点雷击电流引入到大地中之后,大地就可以把这部分雷电弱化,直至没有任何影响。
2.对感应雷的防护措施
第一,电源防雷。在进行建筑物电器设计之前,肯定会对电源防雷有一个比较细致的分析,通常来讲在建筑物的配电系统中,电源防雷往往会用一体化的防护系统去进行保护,但是避雷器的生产厂家在进行避雷器设计的时候设计思想不尽相同,所以不同避雷器的性能也会有一些差别。第二,信号防雷。和电源防雷基本相同,通讯网络在进行防雷选择的时候也是应用避雷器进行防雷的。现在,互联网高度发展,人们常用的联系方式主要是通过手机和网络系统进行,而想要拨打电话就必须要在覆盖有手机信号的地方才能够顺利的拨通电话,想要在互联网平台上去进行交流沟通也必须要连接网络系统,这些发射信号的控制中心非常容易遭到雷电的攻击,这时候我们必须要采取相应的措施去保护这些发射机构,避雷器是我们的选择,同时它也能够完美的完成这项任务,因为我们是在每个通讯线路上都串连上了避雷器,这样就可以对每条线路都进行保护了,比单纯的在某个建筑物上放置避雷针的效果要好很多。第三,加防雷装置做等电位连接的内容。这是最重要的防护措施。如果把上面的那些防护措施都做好了之后,还应该进行金属屏蔽或者是重复接地的处理方法,这样就可以有效地避免一些架空电线进入一些比较重要的地方,如果条件允许的话可以直接在土壤中埋入电缆然后再引进那些建筑物之内,与此同时还应该用金属进行屏蔽,这样可以最大限度的降低雷电攻击建筑物造成的损失。
3.闪电电涌侵入的防护措施
为了能够防止闪电电涌侵入时出现的大量电波顺着电源线路进入公民住宅内部,在进行低压线路连接的时候最好是采用电缆埋地敷设的方式,并且在和用户端相连接的电缆处安装金属外皮或者是一些金属线槽,这些金属物体都必须要进行接地处理。如果使用架空线供电方式的时候,在户外有必要安装一组避雷器或者是小距离的保护间隙,同时还应该连接一些导电性比较强的金属进行接地处理。在建筑物防雷系统中,接地装置可以和一些电气设备同时使用。并且安装接地线路的时候,其接地电阻不能够超过三十欧姆。阀型的避雷装置应该安装在被保护物体的引入端,被保护物的上端连接线路,下端必须要进行接地处理。在正常情况下,避雷器装置上的间隙一直都是保持绝缘状态的,这并不影响整个系统的正常运行,如果出现了雷击,那么这时候就会有高压冲击波沿着正在正常进行的线路攻击过来,这时候避雷器的间隙就会被击穿,这时候避雷器也就很好地做到了接地,之后就可以把冲击波隔断,保护电气设备不受雷击的破坏。当雷击电流被大地弱化之后,避雷器的间隙就可以恢复到原来的绝缘状态了,这时候避雷器就可以重新进行工作了。
三、避雷装置
在进行建筑物防雷设计的时候也要考虑到应用何种防雷装置。经常会用到的防雷装置主要是由三个部分构成的:第一,接闪器。其实接闪器又可以叫做是受雷装置,当有雷电电流流过金属导体的时候,这时候再加上避雷针或者是安装避雷网都可以起到更好的效果。第二,引下线。这种装置又叫做引流器,这是把雷电电流从接闪器直接引导地下的一个导体。通常会暗敷在混凝土之内。第三,接地装置。这个装置是一种接地导体它还包括垂直连接地的一个总称。这个装置的作用就是把电流疏散到地下。
四、结语
总而言之,在具体的建筑防雷设计以及施工过程中,首先要把外部防雷装置和内部防雷装置统一的结合起来,并能够把分流、屏蔽、布线以及均压等问题能够综合的考虑好,这样才能够把建筑物防雷工作做好,能够给公民提供一个更好的居住环境,保证他们的人身财产安全。
参考文献:
[1]李大生.住宅建筑电气防雷措施分析[期刊论文]《价值工程》ISTIC-2010年第18期.
关键词:水文站;防雷设施;设计方案;
目录
一、水文站防雷工程设计规范及依据 1
二、广西水文站防雷等级划分 1
三、广西水文站防雷特点 1
四、广西水文站防雷要求和综合性防雷方案 2
(一)水文站防雷目的 2
(二)水文站综合防雷方案 2
1.水文站各类建筑物直击雷的防护措施 2
2.水文缆道直击雷的防护 3
3.电源系统防雷与接地 3
4.通信与测验数据线路的雷电防护 3
5.ADCP系统的雷电防护 4
6.接地系统 4
(1)接地装置一般要求 4
(2)广西水文站接地装置的设计 4
7、等电位连接 6
(1)等电位连接的作用 6
(2)水文站电子信息系统等电位措施 6
五、结语 7
六、参考文献 8
浅谈广西水文站综合防雷技术
近年来,随着通信技术、计算机技术、网络技术的发展和广泛应用,水文站也逐渐配备了计算机、通信电台、自动化测验设备等电子设备,这些电子设备耐雷击水平低,遭受雷击的概率较大,一旦遭受雷击过电压的冲击,轻则造成这些电子系统的运行中断、设备损坏,更重要的是这些系统所担负的那些须实时运行的后续工作的中断瘫痪所造成的不可估量的直接与间接的经济损失。为了保护水文站区域内建筑物、人员及设备不受雷击危害,最大限度降低雷击事故所造成的人身伤亡和财产损失,需对水文站采取有效的防雷措施。要做到有效的防雷,必须进行综合性的防雷设计,分析各个水文站直击雷和感应雷的危害特点,结合水文站设施设备现状,提供水文站建筑物及露天设施应采取防直击雷的设计方案;提出水文自动测验系统,水情信息传输系统等电子设备应采取防雷电感应及防雷电波侵入的设计方案;提出水文站建筑物设施、设备系统接地及等电位连接方案,做到安全可靠、技术先进、经济合理。
一、水文站防雷工程设计规范及依据
水文站防雷设计没有本行业的技术规范,《建筑物防雷设计规范》(国家标准GB50057-2010)和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(国家标准GB50343-2012)是所有建筑物防雷及建筑物电子信息系统防雷设计共同遵守的依据,水文站也不例外。根据设备的相似程度和使用功能,建议水文站设施防雷设计参考下列标准:
① 国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
② 国家标准GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
③ 中国电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》
④ 各地市防御雷电管理办法
二、广西水文站防雷等级划分
广西区内主要地区年平均雷暴日见下表《广西区内主要地区年平均雷暴日数表》
从上表可以看出广西属多雷区和强雷区。
水文站一般建筑面积小,根据(GB50057―2010)《建筑物防雷设计规范》对预计雷击次数的规定,广西各地水文站达不到三类防雷建筑物的要求,但水文站内有大量的信息系统,故宜将水文站划入第三类防雷建筑。根据(GB50343―2012)《建筑物电子信息防雷技术规范》第4.2.5条例第4.3条规定,水文站建筑物的电子信息系统雷电防护等级应划入C级。
三、广西水文站防雷特点
①水文站一般布设在空旷的河流岸边,站房孤立,容易成为雷击的主要目标,雷击概率极高。
②水文站建筑面积一般较小,不便于多级防雷方案的实施。
③水文缆道系统处于直击雷非防护区且跨度大,极易遭受雷击。水文缆道系统拥有大量信号线路,耐受雷击能力极差,虽然水文缆道的主索和信号索有一定的绝缘隔离(几十欧姆--几百欧姆),但两者间的电磁场及电压场的安全距离不够,当主索受到直接雷击或闪电静电感应雷击时,信号缆索会瞬间感应出很高的电动势窜入机房,击毁设备。在水文站,水文缆道系统是雷击事故的多发区。
④一般水文站380V供电线路都是架空明线接入,没有进行屏蔽埋地措施,非常容易感应雷电电磁脉冲。
⑤水文站的ADCPD多普勒流速仪系统,其工作电压只有12v,对雷电干扰极为敏感,特别是ADCP系统的传输线,从水下探头到监控机房的终端设备线路较长,室外敷设、雷电电磁场环境恶劣,也很容易感应雷电电磁脉冲将两端的电子设备击坏。
⑥水文站的水位传输线、雨量传输线、水文缆道测流信号线、公网电话线、短波发射天线、卫星接收天线等大部分暴露在室外,没有进行有效的屏蔽措施,这些信号线很容易受到雷电电磁脉冲的感应和干扰。
⑦大部分水文站建筑及机房电子信息系统的接地装置在土建阶段建成的,经过长时间的运行很多站接地装置的接地电阻已经不符合规范要求。
四、广西水文站防雷要求和综合性防雷方案
水文站防雷工程是个点面结合的体系,既要满足一般防雷工程的整体性、系统性、综合性防护,又要根据水文站自身的特点,对特殊部位采取重点防护。
(一)水文站防雷目的
水文站防雷的目的就是将诸如各类建筑物,水位铁塔或水位房、独立支架等杆塔,跨河测流缆索,电源系统,通信设备天馈线系统,水文测报设施及各种附属设施保护起来。水文站防雷包括防直击雷和感应雷。直击雷的防护主要是靠避雷针、避雷线、避雷带等接闪器把雷电引泻入地措施来保护建筑物和设备;感应雷的防护主要是通过屏蔽、等电位连接、分流泄放及安装电涌保护器等技术保护仪器、设备不因过压、过电流和电磁脉冲而导致损坏。
(二)水文站综合防雷方案
1. 水文站各类建筑物直击雷的防护措施
水文站的建筑物包括办公生活用房,缆道房及水位房。根据国家规范GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》的有关规定,各类建筑物外部防直击雷措施宜在各建筑物顶部装设接闪网,接闪带或接闪杆,也可采用由接闪网,接闪带和接闪杆混合组成的接闪器。并通过专设引下线和接地装置将雷电引入指定的地点泄放入大地。广西各地水文站的建筑物有三种类型,大部分办公生活用房和缆道房天面为平屋面,可通过安装接闪带,接闪网为主进行直接雷防护。有一些办公生活用房(例如宜州水文站)天面为多个坡度较大的琉璃瓦屋面,不易安装接闪带及接闪网,可通过敷设避雷线或竖一至二根提前预放电避雷针,进行直击雷防护。第三种建筑物类型为水位房,基本上是二层钢筋混凝土结构,第一层为水位观测井筒,第二层为水位自记仪器房,天面为六角形,屋顶为圆体尖状,装饰琉璃瓦,要在屋顶敷设接闪装置比较困难,可以通过在建筑物一侧安装一支独立避雷针进行直击雷防护。
防直击雷装置,在设计时应严格执行国标《建筑物防雷设计规范》的要求,避雷针必须按滚球法计算避雷针高度和保护范围,避雷针可选用国外或国内提前预放电避雷针,此避雷针有降低雷电流幅值,衰减雷电流陡度,减小雷电感应高电压的作用。平顶屋面的接闪带应用Rφ10mm热镀锌圆钢沿女儿墙面明敷,高度R150mm,每隔500mm至1000mm支撑一次。三类防雷建筑物的接闪网格尺寸不应大于20m*20m或24m*16m;引下线一类、二类、三类防雷建筑物不应少于两根,引下线间距第三类防雷建筑物应不大于25m。
2.水文缆道直击雷的防护
水文缆道是水文站进行流量及泥沙测验的基本载体,由于水文缆道架设在室外开阔,空旷的河面上,另外缆道的主索、工作索等均是钢材,属导电体,是受直接雷击和闪电静电感应雷击,将强大的雷电流引入缆道房内,造成设备和人员损害,故应对缆道进行雷电防护。其措施是在支撑缆索两端头的钢筋水泥杆或铁塔顶端安装1.5m-2m避雷针,在主缆索上方3m处敷设架空避雷线,架空避雷线按缆索跨度大小采用截面积不小于50mm2的裸铝钢芯绞线或镀锌钢缆。架空避雷线应设置专用雷电电流引下线与两岸边的接地装置焊接相连。
根据防雷技术中的分流原理,为了减小缆道房侧的雷电流,应在缆道房对岸的缆道支架附近设置2组集中接地极以便雷电流经对岸入地泄放,由于对岸无市电,无法电焊,故集中接地极采用镀铜钢绞线为水平地级,用镀铜钢棒作为垂直深井地极,每组集中深井地极长6m,接地极的焊接采用放热焊接新技术。有条件时,集中接地极应与支架拉线锚定基础钢筋,支架基础钢筋焊接。缆道架空避雷线接地装置的接地电阻应不大于10Ω,对岸的接地电阻越小越好,以便多导雷电流,减小缆道房一侧雷电流的侵扰。
3.电源系统防雷与接地
广西各地水文站外供380v交流电源基本上都是架空进入,故交流供电线路都有可能遭受到直接雷击、静电感应和雷电电磁脉感应而将雷电高电位、强电流带入室内,击毁设备及危及工作人员的人身安全。故水文站的低压交流线路应尽可能穿金属管进行屏蔽再进入基站,并在进站的总配电空开处安装电源避雷器作为一级保护,设计通流容量大于15KA(10/350us),此级防雷器并联安装。第二级电源防雷,是在进入通信与数据处理机房、操作控制室的二级配电输入端并联安装电源避雷器作为二级保护,设计通流容量40KA(8/20us)。第三级电源防雷,是在各设备前端并联或串联加装避雷器作为设备的三级保护,设计通流容量10KA(8/20us)。
水文站的所有信号电源,基本上都是由太阳能电源供给,应在太阳能电源箱端口安装相适电压等级的直流电源避雷器。
4.通信与测验数据线路的雷电防护
水文站的通信天线分为短波和超短波以及卫星地面站天线,这些通信设备天线应在接闪器的保护范围之内,天线同轴电缆的屏蔽层应在两端作可靠接地,有条件时,天线的同轴电缆宜穿金属套管进入机房,金属套管两端接地,同轴电缆在靠近设备的一端应根据不同的频率安装合适的电涌保护器。
水文站的测验数据信号线主要由水位计传输线、雨量计传输线、水文缆道测流信号线、ADCP流速测验传输线及公网电话线等组成,室外的数据信号线和电话线尽量做到套金属管屏蔽埋地敷设,金属管道间导电贯通,两端在防雷交界处作等电位连接。信号线缆屏蔽金属层及电缆内的空线对均应两端接地。各种信号线缆在靠近设备的一端或两端根据不同型号电压等级及工作特性安装合适的电涌保护器。
5.ADCP系统的雷电防护
广西各地目前有多个水文站使用ADCP-多普勒流速仪系统,此系统由ADCP换能器探头,操作软件系统,计算机及连接设备等组成,由于此系统工作电压只有12V,对雷电干扰极为敏感,故必须做好布线、屏蔽、均压等电位连接,安装浪涌保护器和接地等综合性处理。
6.接地系统
(1)接地装置一般要求
接地是电子信息系统综合防雷工程的重要组成部分,是防雷工程的重点和难点,接地系统分为工作接地(交流工作接地、直流工作接地)、保护接地、防雷接地和防静电接地。根据国家防雷规范要求,以上各类接地应共用一个接地装置,在电子设备有特殊要求时,应采用瞬变共地等电位技术,以消除建筑物上及建筑物内所有设备之间危险的电位差,防止或消除地电位反击给电子设备带来的损害。共用接地装置的接地电阻值应按GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的第5.2.5条规定:防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时,接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。对照广西壮族自治区地方标准DB45/T446-2007《防雷装置检测技术规范》第4.1.4.1.4表5《接地电阻允许值》要求,广西水文站接地装置的接地电阻值由以下确定:第三类防雷建筑物防雷装置接地电阻值允许值≤30Ω(冲击接地电阻),防静电保护接地装置接地电阻允许值≤100Ω,防雷接地电阻允许值≤10Ω,交流工作接地电阻允许值≤4Ω,信息系统直流工作接地电阻允许值≤4Ω,其中最小值为4Ω。那么广西水文站共用接地装置的接地电阻值应确定为≤4Ω。
(2)广西水文站接地装置的设计
广西是典型的喀斯特(岩溶)地貌,河流的总体特征是山地型,多峡谷和险滩;各水文站站址大多数建在河边的河床上,石多土薄,土壤电阻值较高。建造地网比较困难。因此,对于水文站地网的设计应根据各站设备的特点,基站建(构)筑物的形式,地理位置,周边环境,土壤组成,土壤电阻率等因素制定不同的设计图纸和施工措施。但地网设计的一般原则和基本方案是大同小异,内容如下:
①一般原则
水文站的地网设置应按均压等电位的原理和采用联合共地的接地方式。
②地网的设计
a、环形接地网:
接地装置应优先利用建(构)筑物的自然接地体(基础钢筋、金属管道),当自然接地体的接地电阻达不到要求时应围绕建筑物四周敷设人工环形接地体。人工接地体由水平地极和垂直地极组成;水平地极材料采用40*4热镀锌扁钢,埋深上端距地面不宜小于0.6m,水平接地体周边应形成闭合式。在土壤较薄的石山或碎石多岩地区根据具体情况确定接地体埋深。垂直接地体宜采用长度不小于2.5m的热镀锌角钢,镀铜钢棒等接地体,也可根据埋设地网的土质及地埋情况确定。垂直接地体间距不宜小于5m,具体数量可根据地网大小,地理环境及土壤电阻率情况确定。垂直接地极埋设在水平地极下方,与水平地极焊接连接。最后,人工接地极与建筑物自然接地极各面多点焊接连通,形成地网。
b、外延伸辐射形接地极
在大地土壤电阻率较高的水文站,当地网接地电阻值难以满足要求时,可在环形接地体外缘或四角增设外延伸辐射形接地体,外延伸辐射形接地体长度L=2 ( 为土壤电阻率)。
c、敷设水下地网
水文站基本上都是在河边,水的电阻率较低(广西天然河水电阻率一般在5~60Ω*m之间),应充分利用这一资源,必要时敷设水下地网。水下地网的设计及计算篇幅较大,本文就不过多陈述。
d、水文站地网应根据各站址实际情况,采取不同形状,不同埋设方式,水平与垂直接地体相结合等方法,获取最大接地效果。
e、广西来宾某水文站地网建设案例图,见下图《水文站地网设置示意图》。
图《水文站地网设置示意图》
7、等电位连接
(1)等电位连接的作用
等电位连接是当今世界防雷理论的重要组成部分,是现代防雷技术的重要手段。等电位连接的目的是减小防雷保护区内端口与端口、端口与地面的电位差。将端口间的电位差降至设备的绝缘水平范围内,实现这一技术措施的手段就是等电位连接。由一个系统的诸外露导电部分(指电源线、信号线、金属管道、金属门窗、大尺寸金属物架、建筑物内钢筋等)都必须通过电涌保护器或直接进行等电位连接,各保护区界面处同样要彼此进行局部等电位连接,各局部等电位相互连接后,最后与主等电位连接,构成一个完整的等电位连接网络。
(2)水文站电子信息系统等电位措施
①在机房建筑物LPZ0B区与LPZ1区交界处应设置总等电位端子板,总等电位接地端子板与接地装置的连接不应少于两处,连接导体为最小截面积≥50mm2多股铜芯导线或铜带。将进入建筑物内的电源线、信号线、金属管道、光缆加强钢芯、电力电缆外铠、金属门窗等用浪涌保护器(对带电体而言)或导线(不带电导体而言)进行等电位连接。
②在电子信息系统设备机房设置局部等电位接地端子板,接地端子板材料为40*4铜板,局部等电位接地端子板用连接导体最小截面积≥16mm2多股铜芯导线或铜带与建筑物总接地端子板及本机房建筑物主结构钢筋连接,形成等电位网络。然后用截面积不小于6mm2的多股铜芯导线将机房内的电气和电子信息设备的金属外壳和机柜、机架、金属屏蔽线缆外层、直流工作地、安全保护地及各种SPD接地端以最短的距离与局部等电位接地端子板直接连接。水文站机房等电位连接宜采用S型,见下图《S型星型结构》
图《S型星型结构》
图中EPR表示接地基准点;― 表示建筑物的共用接地系统和等电位连接网;
表示设备;・表示等电位连接网与共用接地系统的连接。
③水文过河缆道有主索和工作索(信号索),一般要求主索接地而信号索采用闸刀人工控制接地,也就是当采集水文信息时,拉开闸刀,信号索不接地;水文信息采集结束,合上闸刀,信号索接地。这种接地方式被动也不安全,因为雷暴来临之时,正是水文站设备开机之时,此时受雷击概率极高。近几年,瞬变共地技术及产品已较成熟,目前常用的产品是隔离火花间隙(浪涌保护器),其方法是将独立接地体通过隔离火花间隙浪涌保护器与共用接地装置连接。在正常情况下,独立接地体与共用接地装置相对绝缘,当过河缆索或水文站建筑物遭受雷击时,独立接地体与共用接地装置之间产生电位差,当电位差达到一定值(700V~1000V)时,隔离火花间隙导通,瞬变联合共地,消除了电位差,使之等电位,防止瞬变雷电过电压反击到弱电设备而损坏,当瞬变电压过去后,隔离火花间隙恢复到高阻状态,两地之间又呈相对绝缘状态。
五、结语
近几年,我们在河池、来宾两个市对水文水资源局所属的20多个水文站进行了综合防雷技术整改,过去有些水文站每年遭受多次雷击损坏设备的现象得到了有效的控制,整体雷击事故率大大降低,保证了水文信息系统的安全运行及为政府防汛抗洪工作的顺利展开起到了至关重要的作用。
六、参考文献
[1]国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
[2]国家标准GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
关键词:人员密集;公共建筑物;防雷设计评价;防雷级别分类
中图分类号:TU856 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)06-0061-03
新建建(构)筑物防雷装置设计方案技术评价,是指根据国家法律、法规、技术标准与规范,对设计单位所作的防雷设计施工图或方案,就安全性、有效性、稳定性和强制性标准、规范执行情况等进行的技术评价。目前我们开展这项工作所依据的规范主要是:《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)、《防雷装置技术评价规范》(QX/T 106-2009)及《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)等。
而对公共建筑物,《防雷装置技术评价规范》(QX/T 106-2009)给出的定义是指用于公共目的的建筑物,而结合《消防法》(2009版)给出的解释能让我们更深入地理解“人员密集的公共建筑”这个概念,新《消防法》(2009版)第七十三条:(四)人员密集场所,是指公众聚集场所,医院的门诊楼、病房楼,学校的教学楼、图书馆、食堂和集体宿舍,养老院,福利院,托儿所,幼儿园,公共图书馆的阅览室,公共展览馆、博物馆的展示厅,劳动密集型企业的生产加工车间和员工集体宿舍,旅游、宗教活动场所等。
随着城市建设的高速发展,出于社会公益目的或者是纯商业目的的公共建筑建设项目越来越多,单个项目规模也越来越庞大,且其建设地址常位于城市的繁华地带,人员流动量大,建筑物内容纳的人员数量多、密度大。对此类建筑物的防雷设计评价关系到人民群众的的生命财产安全,关系到如何充分发挥防雷减灾为经济发展和人民生活保驾护航的作用。
下面就分别从几个方面就此类建筑的防雷设计方案技术评价要点进行简要阐述。
1 防雷级别分类方面
根据2011年10月启用的新规范《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010),预计雷击次数大于0.05次/a的人员密集的公共建筑物为第二类防雷建筑物,预计雷击次数大于或等于0.01次/a且小于或等于0.05次/a的人员密集的公共建筑物为第三类防雷建筑物,这与之前的旧规范在防雷类别的划分上有些许差别,在实际评价工作中应查阅设计图中的防雷平面图和立面图,取其长宽高数值,计算该建筑的等效截收面积,结合当地的年平均雷暴日,来计算该人员密集公共建筑的年预计雷击次数,以便给予其准确的防雷分类。因为建筑物的防雷类别决定了应以什么样的的标准对其设计方案进行评价,所以准确的防雷类别划分,是设计方案评价重要的第一步。
若建筑物的形状较复杂,难以直接量取其长宽高尺寸,有条件的话建议联系设计单位,获取该项目设计图纸的电子版,通过计算机CAD作图法,来计算其等效截收面积。
2 直击雷防护方面
人员密集公共建筑的直击雷防护,是此类建筑设计方案评价的重点。其评价方法,主要审阅该项目的天面防雷平面图、基础接地平面图及立面图等,评价其天面避雷网格是否符合该防雷类别标准,引下线间距是否达到该防雷类别要求。天面各类金属物是否与防雷装置良好连接,非金属物是否在防雷装置滚球法的保护范围之内,接闪带支架的高度是否达到150mm的要求等。
若该人员密集的公共建筑设计高度超过45m,依照《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)相关规定,查看其接闪带是否沿屋顶周边敷设,是否敷设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,如若未按规范执行,则应提出意见。屋面设计有阳角的,我们出于防雷安全的考虑,建议其在阳角处设置短接
闪杆。
3 均压环及侧击雷防护方面
均压环,顾名思义,主要作用就是均压,其可将高压均匀分布在该环周围,保证在环形各部位之间没有电位差,避免因高电位差而产生的危险放电现象。一些设计单位会在设计有均压环楼层的防雷平面图上详细画出均压环的敷设方法,这比较容易让我们评价该建筑均压环的设计,而较多的设计单位则是在电气设计总说明里以文字方式表述其均压环的设计方案。《防雷装置技术评价规范》(QX/T 106-2009)里,对于人员密集的公共建筑物,明文要求其从首层起每两层设计一个均压环,并将每层的金属门、窗与均压环的预留端子作电气连接。由雷电学的相关原理可知,建筑物高度超过45m时,雷电流,特别是电流值较小的雷电流,不单只会从建筑物的天面击中建筑物,还可能会从建筑物的侧面击中建筑物,所以在设计均压环的同时,我们也要求将每层的金属门、窗与就近均压环可靠连接,做侧击雷防护使用。
而目前有许多像大型商场之类的人员密集公共建筑,在设计上为了美观都喜欢采用玻璃幕墙做外墙,对于这种设计有玻璃幕墙的建筑,我们要求其每层均应设计均压环,并将每层的玻璃幕墙与均压环进行可靠的电气连接。
对于人员密集公共建筑内常设计有的自动扶梯,其自动扶梯导轨上下两端应接地,以实现等电位连接。
4 SPD设置方面
SPD即浪涌保护器,其作用主要是为了防止雷电电磁脉冲引起的过电压和过电流产生的瞬态波对建筑管线系统的破坏。新版的《建筑物防雷设计规范》对于SPD的要求较为详细,除了对其安装的位置做了要求之外,还对SPD的具体参数做了详细要求。所以我们在评价其电气系统图时,除查看其SPD是否安装、安装位置外,还要查看其所示的参数值,即SPD的电压保护水平值和保护模式的冲击电流值是否在规范要求范围之内。对于人员密集公共建筑内常设计有的封闭式电梯和自动扶梯,由于封闭式电梯作为一种特殊场所,若电力线路遭受雷电电磁脉冲侵入,导致线路损坏,人员会被困于封闭的空间内,造成危险。而自动扶梯作为一种载人的活动装置,其电力线路若遭受雷电电磁脉冲侵入,同样由于电力中断、运转突然停止而导致人员挤压和摔倒,造成危险。所以我们要求电梯和自动扶梯各自的专用配电箱内都应加装一级适配的SPD。
对于人员密集公共建筑里常设计有的自动消防报警装置,其连接至消防报警中心的119电话外线也应加装一级SPD,以保障其与城市消防指挥中心的通信畅通,及时将火灾危险情况通知消防指挥
中心。
人员密集的公共建筑,无论是其设计方案还是建成后使用,都存在其特殊性,要做好此类建筑的技术评价,首先要了解这类建筑的特殊性,包括建设地址、建筑规模、内设装置、内部布线方式、今后大致的使用人数等等,只有了解了这些信息,才能充分地、准确地利用相关规范,对其做出一个客观的、正确的技术评价。
参考文献
[1] 建筑物防雷设计规范(GB50057-2010)[S].北京:中国标准出版社,2010.
[2] 防雷装置技术评价规范(QX/T 106-2009)[S].北京:气象出版社,2009.
[3] 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)[S].中华人民共和国建设部,2004.
[4] 虞昊,等.现代防雷技术基础[M].北京:气象出版社,1995.
关键词:工业厂房防雷设计对策
工业厂房不同于普通的民用住宅,由于其种类繁多,用途各有特点,再加上单层层高较高,单间面积大,动力负荷多,因此,其中大多数工业厂房所在环境有着严重的火灾隐患以及爆炸危险。所以设计前要对设计对象有深入的了解,才能具体问题具体解决。比如:预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑划归为三类防雷建筑,爆炸危险环境的建筑物根据具体情况划归一、二类防雷建筑,关于避雷带规格、网格大小、引下线间距、规格做法等等,也要做出准确的判断。
一、工业电气设计概述
(1)防雷设计的原理
建筑物防雷系统是由避雷针、避雷网(带)或混合组成的接闪器,主体结构的柱、梁、板钢筋或外接引下线组成的引下装置,及利用基础自然接地体(桩基、地梁、承台或底板钢筋)或人工接地体组成的接地装置合成,整个建筑形成一个法拉第笼,将雷电流引入大地。
(2)弱电设备的一般防雷措施
按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为两类,内部防护和外部防护。外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护,可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施,这种防护措施人们比较重视、比较常见,相对来说比较完善。内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护,其措施有:等电位连接、屏蔽、保护隔离、合理布线和设置过电压保护器等措施。
二、常见工业建筑的防雷设计
工业厂房应根据其使用性质,是否具有火灾、爆炸危险环境确定其防雷类别。在进行防雷设计时,不能按一般的民用建筑,而是应根据其特点,采取有针对性的防雷措施。笔者就两种常见的厂房防雷设计谈谈自己的看法。
1.接闪器
根据轻钢结构的建筑物的特点,金属屋面具有保温性能好、自重轻、防水性能好的特点,同时使整个建筑物能起到一定的屏蔽作用,防止建筑物内的弱电系统受到外部其他信号的干扰,但金属板屋面容易遭受雷击,所以在防雷方面则比普通屋面的建筑物要求高。采用避雷针显的笨重,与整个建筑外观不相协调,可采用金属屋面做接闪器。这就需满足《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000版)第4.1.4条给出的四个要求。轻钢结构建筑物的围护系统为非燃体,当利用金属板做接闪器时,厚度不应小于0.5mm即可。厚度达到0.5mm的轻钢结构建筑物的屋面夹芯板(或压型钢板)可以作为接闪器。
2.引下线
对于轻钢结构建筑物,彩色压型板的种类很多,分为单板和复合型板,施工中我们要求土建专业与电气专业配合,保证屋顶金属压型板、屋架、檩条与钢柱可靠连接,于是施工中均利用钢柱做为引下线。这一点,《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000版)第4.2.3条也已经做了规定,建筑物的消防梯、钢柱等金属构建宜作为引下线。从实际效果来看,已经超过了规范的标准。良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时,应利用基础内的钢筋作为接地装置。接地装置利用建筑物的基础作接地装置,具有经济、美观和有利,一般结构的钢筋经过绑扎不容易达到电气连接的要求,不宜用绑扎的方法。利用基础作接地装置时要将各段地梁的钢筋连成一个环路,这样才能将各个基础连成一个联合接地装置,而且地梁的钢筋可以形成一个很好的水平地环,综合成一个完整的接地系统。
3 建筑物防雷设计具体方案
建筑物防雷设计方案具体措施主要包含:直击雷防护、感应雷防护(电源、信号系统的防雷包含)、等电位处理和接地。
3.1 直击雷防护。由于直击雷(雷电)具有强大的机械效应、热效应和电效应,直击雷击中物体后会造成严重的损害。直击雷防护主要采用避雷针、避雷带进行防雷保护。
3.2 电源防护。统计表明,微电子网络系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的。因此,做好电源线的防护是整体防雷中不容忽视的一环。对于电源防雷,由于电源线路上出现的雷电流(浪涌电流)最大,电源防雷应进行分级分区防雷保护。首先,总配电的电源进线端并联安装第一级电源防雷器(如LKX-B380/100或LKX-M380/4/ 100电源防雷器);在各楼层的总配电进线端安装第二级电源防雷器(如LKX-B220/60或LKX-M220/2/60电源防雷器);在机房配电进线端并联安装第三级电源防雷器(如LKX-B220/40或LKX-M220/2/40电源防雷器),重要电子设备由于其耐压水平低应在其前端安装精细级电源防雷器(如LKX-E220-4PT/10防雷插座)。所有防雷器均应良好接地。
3.3 建筑物防雷设计方案信号防护。雷击时产生巨大的瞬变磁场,在1公里范围内的金属环路,如网络金属连线等都会感应到极强的感应雷击;另外,当电源线或通信线路传输过来雷击电压时,或建筑物的地线系统在泻放雷击时,所产生强大的瞬变电流,对于网络传输线路来说,所感应的过电压已经足以一次性破坏网络。在信号线路上安装信号防雷器,对防感应雷是一种行之有效的办法。对于网络集成系统,可在网络信号线进入到广域网路由器之前安装(LKX)专用信号防雷器;在系统主干交换机、主服务器以及各分交换机、服务器的信号线入口处分别安装雷科星(LKX)RJ45接口的信号防雷器。信号防雷器的选型应综合考虑工作电压、传输速率、接口形式等。所有防雷器均应良好接地。
3.4 等电位连接。集成网络系统主干交换机所在的中心机房应设置均压环,将机房内所有金属物体,包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳以及所有进出大楼的金属管道等金属构件进行电气连接,并接至均压环上,以均衡电位。另外就是防雷地网的制作,地网是避雷针、避雷带、避雷器等设施有效发挥作用的保障。
综上所述,总之,为使建筑物防雷设计因地制宜地采取防雷措施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失,做到安全可靠、技术先进、经济合理,在设计时应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律,以及被保护物的特点等的基础上,详细研究防雷装置的形式及其布置,其设计设计必需符合国家现行有关标准和规范的规定。
参考文献:
[1]林道煜;王文生.浅析建筑物的防雷设计与安装.科技风;2011,(20)
[2]尹星,杨勇伟,季敏海.浅谈水泥厂防雷接地设计及施工.河南建材;2011,(06)
[3]张峰,刘春兰.浅谈建筑物防雷装置检测工作.中国高新技术企业;2012,(01)
关键词:防雷接地 ;接地故障;电气设计;
1 防雷接地设计应注意的问题
1)对存在有1区、2区爆炸危险环境的建筑物重视不够,像市政污水厂的沼气压缩机间、沼气控制室、二氧化氯发生间等应根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000年版)第2.0.3条第五款、第六款的规定,按二类防雷建筑物进行设计,而设计人员经常按水厂大部分构筑物一样,按三类防雷进行设计。
2)对一些内部设有信息系统的建筑物,只考虑经计算年预计雷击次数小于0.06次/a,不做防雷设计,根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000年版)第6.1.3条 “在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下,当该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其它建筑物或物体的保护范围内时,宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施”的规定,应考虑按第三类防雷建筑物设计避雷装置。
3)对于像仓库、车库等一些辅助建筑物,计算年预计雷击次数小于0.06次/a,也没有信息系统的建筑物一律按三类防雷建筑物考虑防雷设计,随意抬高防雷类别,尽管对防雷击安全有好处,但也造成了一定的浪费,设计人员在设计中宜按《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000年版) 第2.0.3条的具体规定执行,避免造成浪费。
4)在三类防雷建筑物屋顶利用屋面彩钢板作为避雷接闪器,在屋顶还按20m*20m或24m*16m设置避雷带网格,金属屋面本身是允许作为接闪器的,没必要在做屋面避雷带,可根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000年版) 第4.1.4条的规定核实屋面板的厚度、搭接长度、绝缘被覆层满足要求即可,需要注意的是,该条别注明“薄的油漆保护层或0.5mm 厚沥青层或1mm 厚聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层”,设计人员往往觉得屋面板有绝缘涂层就人为地增设避雷带,造成不必要的浪费。
5)在建筑物采用联合接地时,接地电阻值未按要求设计,根据国标《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)第5.2.5条“接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时,接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定”。再根据国标《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第12.7.2条第2款 “电子计算机的三种接地系统宜共用接地网,当采用共用接地方式时,其接地电阻应以诸种接地系统中要求接地电阻最小的接地电阻值为依据,当与防雷接地系统共用时,接地电阻值不应大于1欧姆”,可将联合接地电阻最小值取值为1欧姆。
6)一些设计人员在建筑物总配电箱装设了浪涌保护装置后,认为进线电缆不再需要设置防止雷电波侵入的措施,因此进线电缆金属外皮在入户处不再接地及等电位连接,这种做法不妥,浪涌保护器是用于限制暂态过电压和分流浪涌电流的装置,是为了保护连接于电气回路的一些电气设备的安全而设,而进线电缆金属外皮接地及等电位连接是为了防止雷电波侵入及人身安全服务,尽管都有防止大电流、高电压击穿设备的作用,但二者的作用不近相同,应根据相关的规范要求结合工程需要综合考虑,不可利用浪涌保护装置替代接地及等电位连接,反之亦然。
7) 在工程设计中有些设计人员将计算机系统单独接地,没有做等电位连接,这种做法是错误的,不满足国标《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)第5.1.2条“需要保护的电子信息系统必须采取等电位连接与接地保护措施”。
10 kV系统经低电阻接地后 , 1 0/0.4kV配变电所电气设计应注意的问题
我国 10kV配电网一直采用中性点不接地或 经消弧线圈接地系统 ,其主要优点是在单相接地 后可带故障继续运行 142小时,不致立即中断 供电,相对提高了供电可靠性。随着我国城市10kV网络电缆的增多,对地电容电流大大超过 20A的限值。发生单相接地故障时由于电弧能量 的增大而使其自熄的概率极小 ,从而转化成相问 短路 ,反而扩大了事故,使原有的优点不复存在。 因此 ,近年来一些城市电网根据电网电缆不断增 多的趋势开始改变 10kV不接地系统而采用经低 电阻接地的系统,这对于系统单相接地时降低异 常过电压、改善电气设备运行条件十分有利,但 此系统接地故障时的接地电流可达数百上千安 , 这将给 10/0.4kV配变电所的设计造成一定影响 和变化 。在 10kV中性点不接地系统条件下 , 10/0.4kV配变电所的高压保护接地与低压的系 统接地共用接地极,其接地电阻不大于 4a.10kV 系统发生单相接地故障时,只发出故障报警信号 等等,这些做法我们都已很熟悉。但对 10kV系统 经低电阻接地后会产生什么问题重视不够,在工 程设计中很少去关注和了解作为供电电源的 1 0kV系统采用的是何种接地方式。笔者在审查某大型污水处理厂施工图设计时 ,发现该工程35/10kV总降是由供电局设计的,其 10kV侧利用兼做所用变的接地变压器中性点经 15~/小电阻接地,而厂内 10/0.4kV配变电所的设计仍沿用了1 0kV不接地系统时的做法,设计者完全没有注意到作为电源端的 10kV系统这一改变。 10/0.4kV配变电所作为建筑物配电装置 (有关标准简称为B类电气装置 ),既是 10kV系统的负荷端,同时也是低压系统的电源端 ,当其高压侧工作于低电阻接地系统时,配电设计会有较大的变化。
1)10kV配电系统的电气设计在中性点经低电阻接地后,发生接地故障时故障信号应作用于跳闸,而非只作用于信号;接地故障保护采用零序电流保护,且由于接地故障电流与故障点所在位置无关 ,仅与接地点的过渡电阻 、线路的分布电容和中性点接地电阻有关 ,故只能采用带阶梯时限的零序电流保护来保证上、下级保护动作的选择性;电压互感器的接线由于不再检测零序电压作用于信号 ,而改为V―V接线;10kV系统经低电阻接地后,可降低谐振过电压的幅值 ,抑制了弧光接地过电压,且由于电源的迅速切断,对系统元件的绝缘水平可大为降低 ,如电力电缆的电压等级 u可由 8.7/10kV降为选择 6/10kV等,可见一、二次线的设计都要有所改变。
2)对于低压系统主要是对 10kV侧接地故障过电压对人身和设备危害的防范,如图 l所示,在变电所高压侧发生接地故障时,接地故障电流Id在变 电所接地 电阻 R日上产生 的故障 电压Uf=I承 由于 Id的增大而增大,由于低压系统中性点接地与高压保护接地共用同一 R啦接地极 ,对于 TN系统 ,此一上千伏的故障电压 u 将沿 PE(PEN)线传导至低压系统引起工频暂态过电压引发人身电击事故,对于 TT系统,故障过电压 u虽不会传导到低压电气装置的外露导电部分上而引起电击事故,但却存在对电气设备和线路对地绝缘产生 Uf+U。(相电压 )的工频过电压,造成短路或接地火灾等危害。在设计上应采取的防范措施主要有:
(1)按 《交流电气装置的接地》(DL/T621―1997)标准的要求 ,当变电所和低压用户不在同一建筑物内时,低压系统不得与电源配电变压器的保护接地共用接地装置,即分设两个接地,低压系统 电源接地点应在距该配电变压器适当的地点设置专用接地装置,其接地电阻不大于建筑物户外不具备总等电位联结条件的电气装置则改为局部 TT系统,以防人身电击事故。
(2)当变电所和低压用户在同一建筑物内时,由 于具有总等电位联结的作用,可以共用接地装置。
(3)当变电所和低压用户不在同一建筑物内 时,TT系统应注意降低 10/0.4kV变电所接地电 阻 RB,使 I 和 RB的乘积小于 1200Vt 1,以防低压 装置内绝缘击穿事故。
3 构筑物电气装置的接地 、等电位联结问题
在建筑物的电气设计中,另一个 常见的问题是每一个工艺构筑物 (如各种类型钢 筋混凝土结构的池子 )都设有人工接地极,其接 地电阻有的要求不大于,有的要求不大于 10f2。在图纸的设计说明中有的称其为 “重复接 地”,有的称其为 “等电位接地”,甚至于有的设 计还将整个厂区若干个构筑物的这些接地与向 其供电的配变电所的接地通过用镀锌扁钢相互 连在一起。那么,这样的做法是否正确?有无必要 呢?这其中涉及到对 “重复接地”和 “等电位联结”作用的理解及二者防电击有何不同效果的认 识问题。也反映出在接地与等电位联结关系上的 一些模糊认识 ,正如不少人认为等电位联结就必 须接地,还有的认为等电位联结就是接地 ,实际 二者既有区别又有联系。 按照我国的习惯做法 ,TN系统在进线处设 置接地极作重复接地似乎是必不可少的,规范规定在电气装置距低压系统电源接地点的距离超 过 50m时,PE或 PEN线应重复接地。重复接地 的作用是降低 PE或 PEN线的对地电位 ,从而降 低漏电设备的接触电压;对于三相四线供电线路 PEN线的重复接地还可减轻因 “断零”而烧坏单相用电设备的程度。但 IEC国际标准则更强调等 电位联结在电气安全上的作用,它在防人身电击 、防雷 、防火以及信息设备防干扰等方面都比 接地(指接大地 )有更好的效果。现以水处理构 筑物上的末端回路用电设备一般均为三相电力 设备,且由MCC采用电缆放射式供电,当发生图 2(a)所示的(其中虚线所示为重复接地,点划线 所示为局部等电位联结 )接地故障时,如仅做重 复接地 ,其接地电阻为 RA,则其等效图如图 2 (b)所示。由图可知施加于人体的预期接触电压 为 PE线压降在 RA上的分压 ,其值为 I ×z × D 。试举例如下: K B十K‘A 假设该用电回路为 4芯等截面 16mm PVC 铜芯电缆 ,长度 100m,ZL=Z~e=O.13f/(线芯温度 T T一’一'n 0=70~C),Id=丽 万 =846A,Ut d D 1nh z u_ ‘A =8460・131078・6V > 50V PE 4+(接触电压限值 );如取 R =4Q,则 U,--55V>50V。 可见仅做重复接地时,无论其接地电阻是 10t"/ 或均存在电击危险的可能。
如果不做重复接地,而只将电气装置外露可 导电部分与伸手可及范围 (2.5m)的装置外导电 部分 (如金属栏杆等 )以及人站立处的构筑物钢 筋这三者之问做辅助或局部等电位联结,则漏电 设备与人体之间不存在电位差,因而也就无由发 生人身电击危险。 我国的接地规范推荐充分利用自然接地体 做接地极 ,不但节省土石方工作量和钢材 ,而且 寿命长,电阻低。在利用构筑物的结构钢筋实施等电位联结的同时,也达到了重复接地的目的。可见,采用等电位联结是消除电击危险最为经济 有效的办法。IEC标准认为,I类设备的外露导电