防雷建筑标准(精选9篇)
防雷及接地安装施工工艺标准(HFWX·QB/1-6-013-2004)
1、范围
本工艺标准适用于电力系统建筑工程的建筑物和构筑物的防雷及防雷接地、保护接地、工作接地、重复接地及屏蔽接地装置。
2、施工准备 2.1 材料要求
2.1.1 镀锌钢材有扁钢、角钢、圆钢、钢管等,使用时应注意采用冷镀锌还是采用热镀锌材料,应符合设计规定。产品应有材质检验证明及产品出厂合格证。
2.1.2 镀锌辅料有铅丝(即镀锌铁丝)、螺栓、垫圈、弹簧垫圈、U型螺栓、元宝螺栓、支架等。
2.1.3 电焊条、氧气、乙炔、沥青漆、混凝土支架,预埋铁件,小线,水泥,砂子,塑料管,红油漆、白油漆、防腐漆、银粉,黑色油漆等。2.2 主要机具
2.2.1 常用电工工具、手锤、钢锯、锯条、压力案子、铁锹、大锤、冲击钻、电焊机、电焊工具等。2.3 作业条件
2.3.1 接地体作业条件:(1)按设计位置清理好场地。(2)底板筋与柱筋连接处已绑扎完。(3)桩基内钢筋与柱筋连接处已绑扎完。2.3.2 接地干线作业条件:(1)支架安装完毕。(2)保护管已预埋。(3)土建抹灰完毕。2.3.3 支架安装作业条件:(1)各种支架已运到现场。(2)结构工程已完成。(3)室外必须有脚手架或爬梯。2.3.4 防雷引下线暗敷设作业条件:
(1)建筑物(或构筑物)有脚手架或爬梯,达到能上人操作的条件。(2)利用主筋作引下线时,钢筋绑扎完毕。2.3.5 防雷引下线明敷设作业条件:(1)支架安装完毕。
(2)建筑物(或构筑物)有脚手架或爬梯达到能上人操作的条件。(3)土建外装修完毕。
2.3.6 避雷带与均压环安装作业条件: 土建圈梁钢筋正在绑扎时,配合作此项工作。2.3.7 避雷网安装作业条件:(1)接地体与引下线必须做完。(2)支架安装完毕。2.3.8 避雷针安装作业条件:(1)接地体及引下线必须做完。(2)需要脚手架处,脚手架搭设完毕。
(3)土建结构工程已完,并随结构施工做完预埋件。
3、操作工艺 3.1 工艺流程
接地体→接地干线→引下线暗敷(支架、引下线明敷)→避雷带或均压环→避雷针(避雷网)。3.2 接地体安装工艺
人工接地体(极)安装应符合以下规定:
3.2.1 人工接地体(极)的最小尺寸见表3-48所示。
3.2.2 接地体的埋设深度其顶部不应小于0.6m,角钢及钢管接地体应垂直配置。
3.2.3 垂直接地体长度不应小于2.5m,其相互之间间距一般不应小于5m。
3.2.4 接地体埋设位置距建筑物不宜小于1.5m;遇在垃圾灰渣等埋设接地体时,应换土,并分层夯实。
3.2.5 当接地装置必须埋设在距建筑物出人口或人行道小于3m时,应采用均压带做法或在接地装置上面敷设50~90mm厚度添置沥清层。其宽度应超过接地装置2m。电工之家
3.2.6 接地体(线)的连接应采用焊接,焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度,不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷,焊接处的药皮敲净后,刷沥青做防腐处理。3.2.7 采用搭接焊时,其焊接长度如下:
(1)镀锌扁钢不小于其宽度的2倍,三面施焊。(当扁钢宽度不同时,搭接长度以宽的为准)敷设前扁钢需调直,煨弯不得过死,直线段上不应有明显弯曲,并应立放。
(2)镀锌圆钢焊接长度为其直径的6倍并应双面施焊(当直径不同时,搭接长度以直径大的为准)。
(3)镀锌圆钢与镀锌扁钢连接时,其长度为圆钢直径的6倍。(4)镀锌扁钢与镀锌钢管(或角钢)焊接时,为了连接可靠,除应在其接触部位两侧进行焊接外,还应直接将扁钢本身弯成弧形(或直角形)与钢管(或角钢)焊接。
3.2.8 当接地线遇有白灰焦渣层而无法避开时,应用水泥砂浆全面保护。
3.2.9 采用化学方法降低土壤电阻率时,所用材料应符合下列要求:(1)对金属腐蚀性弱;(2)水溶性成分含量低。
3.2.10 所有金属部件应镀锌。操作时,注意保护镀锌层。3.3 人工接地体(极)安装 3.3.1 接地体的加工:
根据设计要求的数量,材料规格进行加工,材料一般采用钢管和角钢切割,长度不应小于2.5m。如采用钢管打入地下应根据土质加工成一定的形状,遇松软土壤时,可切成斜面形。为了避免打入时受力不均使管子歪斜,也可加工成扁尖形;遇土质很硬时,可将尖端加工成锥形,如选用角钢时,应采用不小于40×40×4mm的角钢,切割长度不应小于2.5m,角钢的一端应加工成尖头形状。3.3.2 挖沟:
根据设计图要求,对接地体(网)的线路进行测量弹线,在此线路上挖掘深为0.8~1m,宽为0.5m的沟,沟上部稍宽,底部如有石子应清除。
3.3.3 安装接地体(极):
沟挖好后,应立即安装接地体和敷设接地扁钢,防止土方坍塌。先将接地体放在沟的中心线上,打入地中,一般采用手锤打入,一人扶着接地体,一人用大锤敲打接地体顶部。为了防止将接钢管或角钢打劈,可加一护管帽套入接地管端,角钢接地可采用短角钢(约l0cm)焊在接地角钢一即可。使用手锤敲打接地体时要平稳,锤击接地体正中,不得打偏,应与地面保持垂直,当接地体顶端距离地600mm时停止打入。
3.3.4 接地体间的扁钢敷设:
扁钢敷设前应调直,然后将扁钢放置于沟内,依次将扁钢与接地体用电焊(气焊)焊接。扁钢应侧放而不可放平,侧放时散流电阻较小。扁钢与钢管连接的位置
距接地体最高点约100mm。焊接时应将扁钢拉直,焊好后清除药皮,刷沥青做防腐处理,并将接地线引出至需要位置,留有足够的连接长度,以待使用。
3.3.5 核验接地体(线):
接地体连接完毕后,应及时请质检部门进行隐检、接地体材质、位置、焊接质量,接地体(线)的截面规格等均应符合设计及施工验收规范要求,经检验合格后方可进行回填,分层夯实。最后,将接地电阻摇测数值填写在隐检记录上。3.4 自然基础接地体安装
3.4.1 利用无防水底板钢筋或深基础做接地体。
现批准《建筑物防雷设计规范》为国家标准, 编号为GB 50057—2010, 自2011年10月1日起实施。其中, 第3.0.2、3.0.3、3.0.4、4.1.1、4.1.2、4.2.1 (2、3) 、4.2.3 (1、2) 、4.2.4 (8) 、4.3.3、4.3.5 (6) 、4.3.8 (4、5) 、4.4.3、4.5.8、6.1.2条 (款) 为强制性条文, 必须严格执行。原《建筑物防雷设计规范》GB 50057—95 (2000年版) 同时废止。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
二○一○年十一月三日
关键词:建筑物防雷 防雷等级 防雷措施
在进行防雷设计和安装施工时,应首先弄清楚雷击的类型,根据建筑物的重要程度、使用性质、发生雷击事故的可能性及其可能发生的后果,以及建筑物周围环境的实际情况,按有关建筑防雷的设计规范来确定建筑物的防雷级别。
一、雷击的类型
云层之间的放电现象,虽然有很大声响和闪电,但对地面上的万物危害并不大,只有云层对地面的放电现象或是极强的电场感应作用才会产生破坏作用,按雷击的破坏作用可归纳以下三个方面:
(一)直接雷击
当雷云离地面较近时,由于静电感应作用,使离云层较近的地面上凸出物感应出异种电荷,故在云层强电场作用下形成尖端放电现象,即发生云层直接对地面物体放电。因雷云上聚集的电荷极大,在放电的瞬时冲击电压与放电电流均很大,可达到几百万伏特和二百千安以上,往往会引起火灾、房屋倒塌和人身伤亡等事故,损害严重。
(二)感应雷害
当建筑物上空有聚集电荷量很大的云层时,由于极强的电场感应作用,将会在建筑物上感应出与雷云所带负电荷性质相反的正电荷。这样,在雷云之间放电或带电云层飘离后,虽然带电云层与建筑物之间的电场已经消失,但屋顶上的电荷还不能立即疏散掉,致使屋顶对地面还有相当高的电位。往往会造成对室内的金属管道、大型金属设备和电线等放电,从而引发火灾、电气线路短路和人身伤亡等事故。
(三)高电位引入
当架空线路上某处受到雷击或与被雷击设备连接时,便会将高电位通过输电线路而引入室内,或者雷云在线路的附近对建筑物等放电而感应产生高电位引入室内,均会造成室内用电设备或控制设备承受严重过电压而损坏,或引起火灾和人身伤害事故。
二、建筑物防雷等级的划分和相应措施
从防雷要求上,根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94),一般把建筑物划分为三类:
Ⅰ类防雷建筑。当遭受雷击伤害后,可能会造成重大政治影响、经济损失和人身伤亡事故的场所。Ⅰ类防雷建筑包括:国家的会堂、办公大楼、大型博物馆、展列馆、特等火车站、国际性航空港、通讯枢纽、国宾馆、大型旅游建筑等;属于国家一级重点文物保护的建筑和构筑物;超高建筑;还有在建筑物内存放易燃易爆物品或经常产生蒸气和尘埃的场所等。
Ⅰ类防雷建筑主要预防直接雷击和感应雷害,所安装的避雷带(网)的网孔应不大于5m×5m或6m×4m,即保证屋面上任何一点距避雷带(网)都不超过5m。突出屋面的建筑物或设备,应沿其顶部装设避雷针,所有避雷针可以用避雷带相互连接,避雷针和避雷带(网)的引下线应不少于2根,且引下线间距离不超过12m。每根接地引下线的接地电阻不应超过10Ω。
Ⅱ类防雷建筑。当遭受雷击伤害后,可能会造成较大的政治影响、经济损失和人身伤亡事故的场所。Ⅱ类防雷建筑包括:省、部级办公大楼、省级大型会场、博物馆、展览馆、体育馆、车站、港口、广播电视台、大型商场超市、影剧院等重要的或其人员密集的大型建筑;省级重点文物保护建筑;19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的民用和工业建筑等。
Ⅱ类防雷建筑主要預防直接雷击和感应雷害,一般采取在建筑物易受雷击的部位设置避雷带(网)兼作为接闪器,避雷带网空不大于10m×10m或12m×8m,并保证屋面上任何一点相距避雷带不超过10m。在屋面上突出部分可沿其外轮廓装设环状避雷带。避雷带的引下线也不应少于2跟,其引下线间距不超过18m,每跟接地引下线的接地电阻不应超过10Ω。
Ⅲ类防雷建筑。凡不属于Ⅰ、Ⅱ类防雷建筑物,都属于第Ⅲ类防雷建筑。这类建筑的年计算雷击次数为1%及以上。
对于Ⅲ类防雷建筑也应预防直接雷击和感应雷害,一般应在建筑物等重点部位和建筑物易受雷击的部位装设避雷带或避雷针。采用避雷带保护时,避雷带网孔不大于20m×20m或24m×16m,屋面上任何一点距离避雷带应不大于10m;采用避雷针保护时,两针间距不宜大于30m。避雷带或避雷针的引下线应不少于2跟,且引下线间距最大不超过25m。而对于周长不超过25m,高度不超过40m的建筑物和高度不超过40m的烟囱等,其防雷引下线可用1根,接地电阻不应超过30Ω。
为了防止雷电流沿低压架空线路侵入各类建筑物内,应在架空线进户线装置处或进户杆上将绝缘子铁脚和进入建筑物等进户线保护管等均与接地装置可靠连接。
参考文献:
[1]黄纯华等.工厂供电[M].天津:天津大学出版社,2001
[2]韩凤等.建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1991
当今人类科学技术的发展已进入了高度信息化的发展阶段,它给人类带来了前所未有的方便和快捷,在建筑领域表现的最为突出的是近年来大量兴建的智能楼宇。尤其是电子技术的飞速发展,各种先进的测量、控制、电信和计算机等电子产品正日益广泛的应用于其中,特别是计算机技术与通讯技术的发展相互结合,电子器件的集成化和超大规模集成化及新型网络通信技术的发展都为信息时代的发展起到了极大的推动和促进作用;但另一方面,这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低,过电压耐受能力差等致命弱点,一旦遭受雷击、浪涌过电压的冲击,轻则造成这些电子系统的运行中断,设备永久性损坏,重则造成其它相关系统的中断瘫痪,酿成不可估量的直接与间接的巨大经济损失和深远影响,对于金融、证券、医疗、保险、航空、航天、国防等国家重要机关尤其是这样,而且雷击侵害的程度已经越来越严重,发生的次数也越来越频繁。为此,我认为对雷电的防护,不但是必要的,而且是必须实施的。1 设计指导思想
系统防雷保护的应用涉及很多行业,系统防雷重点描述的是“计算机信息系统”的雷电防护设计原则。雷电防护设计是一项系统工程,那么从系统论的角度上讲,系统结构愈合理,系统的各个部分(要素)之间才可以有机结合,相互之间的作用就愈协调,从而使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。在系统防雷保护设计工作中,我们认为防雷设计工作主要的目的是将防雷设计工作与计算机信息系统的客观实际条件进行有机的结合,通过合理配置,使之溶为一体,确保系统的稳定工作,从而发挥出系统防护工作的最佳效果。2.系统防雷技术理念
直接雷击:雷电直接打在各种电力线数据线上,由此直接将雷电高压引入机房,直接破坏设备。雷电流波形为10/350us。由于直击雷脉宽较宽,雷电流较大,所以破坏力巨大,属于相对毁灭性破坏。直接雷击的防护是IEC1312标准规定的重点防范对象。
根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》2000年版的国家标准规定;与国民经济有重要意义的智能大厦属于2类防护单位,应该执行直击雷(波型为10/350us)防护标准,建筑物内部的计算机系统设备也必须承受10/350us 75kA的雷电流的冲击(IEC1312标准规定)。所以,在考虑机房系统防护时,必须首先考虑机房内10/350us 75kA的直接雷击防护。3.具体的防护方法
3.1 电源系统的防雷与过电压保护
由于计算机信息系统中心机房的电力供给是由大楼的建筑物配电室引入的,电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。因此,对于机房电源系统的雷电防护,我们采取以下的防雷保护方案:
大楼机房低压配电柜系统安装一级间隙放电防雷保护;
计算机专用配电回路设计安装防雷配电柜采取三级防雷保护(安装于 UPS输入端);
UPS电源输出端做一级过电压防雷保护;
终端设备电源输入端安装防雷箱进行末级电源防雷防护;见图-1
3.2 UPS电源系统的防雷保护
从机房目前的情况来分析,一般机房均采用大型 UPS不间断电源设备为机房内的部分负载提供安全可靠的供电运行方式,由于UPS是用于为机房内计算机信息系统各用电设备提供稳定、可靠和高质量用电环境的唯一重要设备,并且是由市电供电输入机房的主要途径,所以我们将电源系统防护的重点放在了对UPS不间断电源的输入和输出端的保护上。
即防雷保护设计采取第一级火花间隙放电保护,在UPS电源输入端安装两级半导体过电压防雷保护,在三级雷击电流放电器间安装解耦器来协调各级间对雷电波或浪涌电压的有效吸收和释放。
在三级防雷保护中,第一级防护为粗保护,对直击雷进行防护,吸收约90%的大能量雷电流;第二级为中级保护,选用浪涌电压雷电放电器,即半导体放电器,对雷电流进一步吸收;第三级为细保护,同样采用浪涌电压放电器,将残余的雷电流基本吸收,通过地线泄入大地。
在第二级及第三级采用过电压保护器件,进行有效的吸收,在第二级将第一级变量解耦后的4000伏残压降至900伏,第三级将第二级变量解耦后的900伏残压限制在550伏以下,同时第三级还将起到吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入线电压的保护。3.3终端设备的电源防雷保护
计算机信息系统中心机房设备包括小型机、服务器、交换机、路由器等,为了确保设备万无一失,考虑从电源配电室至机房有一定距离,而感应雷害又无孔不入,同时因考虑到电网的浪涌可能带来对设备的冲击,我们在网络设备电源输入端安装电源防雷箱,实施对终端用电设备的精细防护。同样我们还将采用以上的防护原理对其它重要设备实施同样电源终端的防雷保护,以确保整个计算机信息系统核心部分的安全运行。3.4 通讯、网络系统的防雷与过电压保护
通讯系统防雷包括由户外引至户内的通讯线路,主要线路包括电话线、专线、微波通信线(馈线),3.5 电话线及专线的保护
这两部分线路由户外传输线路直接引入机房,与传真机、调制解调器、路由器等设备相连。通常这两部分线路是最易将过电压引入室内击坏通信设备的,是机房通讯设备防护的重点,因此在与这些进线相连接的设备处,均需安装防雷器。
一般来讲,网络设备安装集中,MODEM、SWITCH、ROUTER、HUB等设备均安装于19″标准机柜中,由于剩余空间位置较小,我们推荐选用组合式防雷器件,即每10对线1组,可插拔模块结构,可大大节省安装位置,同时也便于安装与更换。3.6 局域网线路的保护
虽然局域网线路通常均布在室内,但由于设备接口耐压很低,加上线路的屏蔽、布线距离、布线方式等诸多因素的影响,感应雷击、浪涌过电压都可能通过网络线对设备连接端口造成破坏。考虑到网络带宽的现状及发展,防雷保安器的传输速率选用100M Bit/S,它可满足将来网络带宽不断升级的要求。3.7 卫星接收系统天馈线的防护
天馈线做为雷击电流的主通道,要特别注意防雷。应在馈线电缆进入机房时安装同轴天馈线保护器。对于卫星的N型粗缆接口应能截止频率3GHz功率700W,泄放电流20KA(8/20us)都可以安装在配线架上的主馈线与下跳线之间。3.8 接地系统
依据国家标准GB50174-93《电子计算机机房设计规范》规定,交流工作接地和安全保护接地,接地电阻均不应大于4W,根据IEC1024标准,机房交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置。
但是由于某些计算机设备的工作状态差异不同,接地系统的共地很难实现时,我们建议应该采用等电位理论,达到瞬间等电位方式和常态独立接地方式(即机房接地系统与其它交流地、安全保护地、防雷地进行软连接)。
目前大部分中心机房的市电供电系统采用三相四线制送入机房电源室,机房地线接地电阻应<1W,地线与大楼避雷系统接地网相连。中心机房应做等电位连接,安装均压等电位带。
均压等电位连接机房的各种地线间及地线与大楼结构的主钢筋之间,必须进行有效的连接,即全部采用共用接地系统,当雷电引起地电位高压反击时,整个大楼及机房呈现系统等电位,防雷系统呈现工作状态,保证网络系统的安全。
关于均压等电位带的实施,我们建议在机房的主机房、电源室、其他机房的地板下铺设均压等电位地线带,以25mm×3mm的紫铜带,在各室内分别形成网型(M型)结构的均压等电位带,且作好此带的绝缘支撑,最终以星形(S型)形式与机房的直流逻辑地线接通,另外机房UPS供电系统电源插座及信号地均在最近的距离内与均压等电位带直线相连,避免因设备间电势差而使设备损害。
4.总结
综上所述,我们可以借用IEC/TC-81的技术定义将系统防雷工作总结为:DBSE技术—即分流(Dividing)、均压(Bonding)、屏蔽(Shielding)、接地(Earthing)四项技术加之有效的防护设备的综合,如果从设计阶段开始体现这种综合系统的防护设计原则,必将起到事半功倍的理想防护效果,见图-3。
设计中应从建筑物结构本身、电源防护(以UPS为重点)、弱电各系统(网络通讯、楼控、安防等)的器件保护、接地系统几方面综合考虑。
参考文献:[1]温伯银.智能建筑设计技术.同济大学出版社,2002.12 [2]梁华.建筑弱电工程设计手册.中国建筑工业出版社,1998.6 作者介绍:王顺巍生于1974.1男工程师
摘要:本文主要以《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010和《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010为依据,结合检测工作实践,详细介绍如何充分应用设计图纸做好新建建筑物防雷装置隐蔽工程跟踪检测(施工过程检测)工作,在确保防雷装置隐蔽工程施工质量的同时节省检测成本的经验方法。
关键词:设计图纸;新建防雷装置;跟踪检测;
新建建筑物防雷装置设计基本上是利用建(构)筑物的自身的结构钢筋为主,包括接地装置、引下线、接闪器(暗敷)、均压环(网)、大格栅屏蔽、各种等电位连接接地端子板预留等。本文着重阐述如何针对新建建筑物防雷装置施工过程中的检测(即:隐蔽跟踪检测),因为土建施工过程直接影响防雷装置的质量,进而影响建(构)筑物的整体综合防雷性能,一旦隐蔽工程施工不符合设计或规范要求进入下一道工序施工,有些安全隐患后续检测也难以发现,特别是高层建筑如引下线缺失、未预留均压等电位连接端子板等诸多问题,即使发现也难以整,必将留下永久性的安全隐患,导致无法合格验收。因此,检测人员在防雷装置隐蔽工程施工检测前,首先需要仔细查阅工程设计图纸,从设计的角度了解建筑物的特点和防雷设计意图,准确把握基础层、中间层、关键层、转换层和天面层等防雷装置施工检测关键点,切实做好新建建筑物防雷装置施工过程中的检测,既能大大减少检测工作成本,又能确保防雷工程施工质量和防雷安全。
1查阅设计图纸目的
在新建防雷跟踪检测工作实践中,发现大多数施工、监理和检测人员都只看“屋面接闪器、引下线布置平面图”和“基础接地装置平面图”(电气施工图)两张防雷设计图纸,忽视查阅建筑、结构、设施等方面设计图纸,对新建建筑物的过程检测知其然而不知其所以然,仍然按照年检的方式去做跟踪检测,根本无法保证隐蔽工程施工质量。在新建防雷跟踪检测工作中,需要仔细查阅的设计图纸有结构施工图、建筑施工图、电气施工图、给排水和给暖通风施工图,以及地质勘探报告等资料,目的就是要在检测前对建筑的整体外形特征、建筑高度、电气设备和设施分布、综合布线、结构钢筋等关联防雷装置安全,或直接是防雷装置不可分割部分进行全面了解,以便确定检测重点部位和检测的项目,同时制定跟踪检测计划。
2结构施工图在防雷装置施工过程检测中的作用
2.1检查基础接地装置设计(施工)是否符合规范要求
对于利用基础内钢筋作接地装置情况,本人检测实践发现并不是所有基础内钢筋都能被利用作接地装置,如有些基础外侧与土壤接触的部分有防潮、防腐层,使得基础与四周外侧土壤隔离,此情况下仍机械的利用,其接地装置实际放电性可能会很差。当基础的外表面有其他类的防腐层且无桩基可利用时,宜在基础防腐层下面的混凝土垫层内敷设人工环形接地装置。[1]通过查阅基础平面图、大样图以及基础尽寸配筋表等设计图纸才能获得有关基础标高(即接地装置的埋深)和钢筋规格、是否有防腐层等信息,确定基础是否可以直接利用、是否需补加人工接地体等。
a.基础平面图、大样图以及基础尽寸配筋表。一般有地下室的建筑,在四周室外地坪以下部分都有防水层,有人工桩或灌注桩等的基础可以利用该基础作接地装置。对无桩基的满堂基础应考虑是否要在防水层外增加人工接地装置,每根引下线处均需外引预留接地连接端子,以便增加外引人工接地体。利用建筑物条形、板形和槽形基础内钢筋所包围的面积(长×宽)是否大于等于79m2,需考虑是否要增加人工接地装置。另外还需考虑是否要采取防跨步电压措施。
b.基础柱钢筋图。可提供柱定位、截面、钢筋(直径、数量)等信息,对照接闪器布置平面图,检查作引下线柱内钢筋规格、利用的钢筋数量和布置(间距、阳角位置等)是否符合规范要求。在引下线设置问题上,为防止跨步电压和雷电流流经引下线时的高电位反击,在条件允许时应尽可能地利用不少于10根及以上且从底层到屋面钢筋连续的结构柱,同时尽量避开人员出入口、重要的场所(室)等位置的结构柱,阳角位置结构柱应首先利用,而不能仅从规范规定的间距不大于12m、18m、25m要求机械地设计。
一些条形基础和独立基础等浅基础的地梁埋地深度小于0.5m的,其钢筋就不能计入接地装置。每根引下线在地面0.5m以下连接的桩、承台钢筋表面积总和是否大于等于4.24kc2/m2,即钢筋的材料规格、直径、数量等是否满足要求。
2.2检查引下线(柱)、均压环(圈梁)设计是否符合规范
a.各楼层的柱钢筋图。楼层的柱钢筋图能够清楚的反映从基础开始到顶层柱的定位、截面、钢筋规格和数量,以及梁钢筋布置等信息。通过各层之间柱位置、截面、钢筋直径、柱纵筋连续性等方面的比较,就可以选出最合适作引下线的结构柱。通过图纸查阅才能够确定检测关键层、转换层和重点部位。
b.各楼层的梁钢筋图。查阅各层梁配筋可以掌握均压环(网)、建筑大格栅屏蔽以及突出建筑外墙部分的钢筋布置情况,便于更好的检测和检查等电位连接端子板的设置(预留)、作引下线柱(梁)之间的过渡连接。特别是要注意复式、跃式和错层等部位的作引下线柱(梁)之间的过渡连接或引出屋面预留。
3建筑施工图在防雷装置施工过程检测中的作用
多年的检测工作实践发现,建筑物外墙突出物和金属物(装饰、钢挂、广告、设备)等,以及建筑内部电气设备、金属物等电位连接和屏蔽措施等方面的防雷设计较为薄弱,甚至无设计。一些从事防雷检测的技术人员仅关注各楼层结构柱钢筋(引下线)的纵向连接情况检测,往往也忽视外墙(特别是高层建筑)突出物和金属物的防雷装置预留连接板方面,以及内部预留连接板和大格栅屏蔽措施的检测,或是不知该阶段需要检测的项目,防雷安全隐患十分突出。因此,检测人员应充分了解建筑施工图,查找设计缺陷,优化设计方案,同时落实到施工当中,确保中间各楼层部分的防雷安全。
(1)建筑正(背、侧)立面图、剖面图。对照电气图中的接闪器布置图,检查突出建筑外墙部分的`管道、窗檐、露台雨蓬、屋角、空调板等是否需要安装接闪器,以及外墙装饰是否需做等电位连接等方面情况。
一方面根据立面标高计算屋面接闪器是否能够保护建外墙的突出物,另一方面根据外墙装饰判断是否有钢挂或其他钢构架等金属物,以确定是否要配合土建施工做好防雷装置连接导体(接闪器、引下线)的预留。
(2)各楼层平面图。检查配发电室、消防给水泵房、监控室、信息系统机房、电梯机房、管道井等功能间,以及屋面空调机组、太阳能发电、风机、消防、管道等设施是否就近设置接地连接端子板。
引下线一般应尽可能的避开重要设备和人员活动密集的部位。可根据设计图纸中的功能间布置,大致判断各功能间设备的重要性和人员密集程度,在不影响设备正常运行和人员安全的情况下,优化指导选择合适的结构柱作引下线。
4电气施工图在防雷装置施工过程检测中的作用
(1)接闪器引下线平面图和接地装置平面图。这两张图的作用这里就不再多介绍,检测人员基本上都会查阅。
(2)强(弱)电施工图。涉及防雷方面的图纸主要包括高、低压配电系统图、低压配电柜(箱)系统图,通过系统图可非常直观地理解电气线路的走向,电涌保护的安装级数,系统制式等项目。由于电气设备大都要求等电位连接接地,因此,检测人员可根据规范要求和实际需要及时指导施工人员预留等电位连接端子板。
(3)在综合布线方面,应注意防止雷电流流经引下线(结构柱钢筋)时对附近线路产生的雷电反击,从设计图纸中可查阅得到电气线路与引下线之间的间隔距离、布设方式,通过《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010公式Sa≥0.06kclx计算(第二类),如果不满足要求则应改变引下线的位置,或改变电气线路的布设路径,同时还应注意环路感应电压问题。
5采暖通风和水施图在防雷装置施工过程检测中的作用
查阅暖通和水施图,就能够指导施工人员在需做等电位连接的位置(如:进出建筑物处,地下室或底层、顶层,管道两端等部位)就近预留等电位连接端子板,以便以后安装管道时及时做等电位连接。
6地质勘探报告在防雷装置施工过程检测中的作用
目前在南方一些中小城市的建设用地中,许多来自于挖山平整得到,就不可避免的有些建筑的基础在岩石上或四周是回填的碎石。因此对提高防雷接地性能来说是十分不利的,这就有必要及时查阅地质勘探资料了解基础周围的土壤性状,以便及时指导施工人员采取如外引接地体或施放降阻剂或换土等措施,对于不做地质勘探的建设工程只能现场勘察视情况采取对应措施。
如果遇土壤电阻率大的情况,接地电阻难以达到设计值或规范规定的特定值时,可按《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.2.4条、第4.3.6条、第4.4.6条和第4.5.6条规定要求优化设计,以保证接地装置的接地性能。
7总结
总之,对新建建筑物的防雷装置检测(施工)人员来说,涉及防雷的图纸不仅是电气施工图,还应认真仔细查阅包括结构、建筑、设施等设计图纸和地质勘探报告以及其他相关资料,对该建筑物所在的地理环境和建筑结构(外形、层次)、可利用作防雷装置的结构钢筋、内部设备及管线布置都有了解,才能更好地利用建筑结构内的钢筋,进而确定检测关键层、转换层和重点部位,制定检测计划,确保防雷装置各环节的施工质量。
参考文献
[1]林维勇,黄友根,焦兴学,等.(GB50057-2010)建筑物防雷设计规范[S].北京:中国计划出版社,2011.
随着现代化社会的发展, 建筑物采用的各种信息化电气设备越来越多。而这些设备如何避雷, 就成了建 (构) 筑物首先要解决的问题。常见的雷电类型有直击雷和感应雷两种, 防雷接地施工均能有效地避免建筑物受雷电打击。防雷接地施工的主要工序有接地装置安装、引下线安装、接闪器安装、等电位联结等。影响防雷接地工程施工质量的因素较多, 施工监理时主要从人员、材料、施工环节等方面进行分析, 并采取有效的控制措施, 努力提高防雷接地工程施工质量, 确保建筑物防雷功能的发挥。
1 防雷接地施工中易存在问题的工序
掌握好施工中易存在的问题, 是监理质量控制标准化的主要工作之一, 实际工作中虽然不能做到“按图索骥”, 但也能对症下药, 做到有的放矢。
1.1 接地装置安装问题
接地体分自然接地体和人工接地体, 安装问题一般表现为以下几个方面:如采用自热接地时桩基主钢筋与底板梁主钢筋的焊接数量、焊接长度等不符合要求。采用人工接地时因土质过硬, 接地极深度不够, 接地极与接地线之间的搭接长度、边数不符合相关规范, 接地引出线没有实施防腐处理;接地施工后未进行接地电阻测试等。
1.2 材料焊接问题
材料焊接问题主要有:基础接地未按照设计要求焊接成环状电气通路;引线下、均压环、避雷带等构件的焊接长度不够;扁钢或圆钢的搭接长度和施焊范围不符合要求;焊接部位存在缺陷等;应防腐处理的未处理等。
1.3 防雷装置安装及连接
防雷装置在安装及接地连接中会出现以下问题:避雷针未进行热镀锌, 安装完毕后成品保护不到位, 避雷针严重变形;避雷带所用钢材厚度不足, 避雷网格间距不符合要求;高层建筑的金属门窗、栏杆等未与均压环连接, 建筑物内的金属管道、各类设备的金属外壳没有和防雷装置连接在一起。
2 监理人员应采取的标准化控制措施
针对以上问题, 监理人员应采取有效的控制措施, 形成工作标准, 保证施工质量, 主要表现在以下几点。
2.1 施工前控制
施工前控制主要有:严格执行图纸会审制度, 不仅要熟悉电气布置位置, 还要对建筑结构、整体布局有所了解, 当与防雷接地施工有冲突时, 应及时提出并协调解决;严格执行人员资格审查制度, 施焊人员必须持证上岗, 施工前要对施工人员的能力进行考核, 合格后方可进行现场施工作业, 并且施工人员要严格按照技术交底的内容施工, 明确焊接技术的标准与要求, 确保焊接质量;严格材料验收制度, 所有材料进场后要认真进行验收, 对质量有异议时, 按批抽样送有资质的实验室检测。做到严把材料质量关。
2.2 施工中质量控制措施
防雷接地工程主要工作根据部位的不同可分为:地基基础接地焊接、避雷引下线焊接、均压环焊接、避雷针和避雷带安装、等电位联结及其他接地部位焊接, 具体质量控制点如下:
2.2.1 基础接地焊接
当利用建筑物基础作接地体时, 应检查底板梁主钢筋与桩基主钢筋、柱子主钢筋等的跨接是否符合设计与规范要求。当采用型钢作为人工接地体时, 应根据设计要求检查开挖沟槽的路径、长度、深度等。垂直埋设的接地体顶部距地面应不小于0.6m, 接地体的水平间距不小于5m。水平埋设的接地体敷设于地下, 距地面至少要0.6m。接地体与接地线、接地干线与接地支线之间均应采用搭接焊接, 焊接长度、边数应符合规范要求。
2.2.2 避雷引下线焊接
当采用建筑物柱内主钢筋作避雷引下线时, 首先应检查其数量不应少于两根, 主钢筋的直径不应小于16mm, 焊接采用电渣压力焊后要敲净焊渣, 焊肉应饱满无裂纹。重点查看引下线的间距是否符合设计要求, 如设计不明确, 可以规范要求确定。最后在距地面0.5处做接地测试点。
2.2.3 均压环焊接
在施工时应随时检查均压环的设置情况, 均压环从那一层开始设置、间隔距离等应由设计确定。当利用圈梁主钢筋做均压环时, 钢筋的直径不应小于12mm。重点检查圈梁钢筋是否与避雷引下线相互连接, 若漏焊及时要求施工人员整改, 确保与避雷引下线形成闭合通路。此外, 高层上的金属门窗、栏杆等应采用扁钢或圆钢与均压环连接。
2.2.4 避雷针和避雷带安装
进行避雷针和避雷带的安装焊接中, 要加强施工监察的力度, 确保施工质量不受影响。一是避雷针的材质和厚度应符合要求, 并进行整体热镀锌。二是避雷针与引下线要焊接牢固, 接地装置的紧固件都应使用镀锌制品。三是避雷带所用材料厚度应符合要求, 一般应大于4mm。四是避雷带的搭接长度、避雷网格的间距应符合规范要求。
2.2.5 等电位联结
等电位联结干线应从与接地装置有不少于2处直接连接的接地干线或总等电位箱引出, 等电位联结干线或局部等电位箱间的连接线形成环形网路, 环形网路应就近与等电位联结干线或局部等电位箱联接。支线间不应串联联接。施工时, 要检查总等电位联结端子板、辅助等电位联结端子板、等电位联结干线的数量、位置、规格、型号是否符合要求。等电位采用焊接时, 焊接处不应有夹渣、气孔及未焊透的情况, 应采用搭接焊接, 焊接长度应符合规范要求。
2.3 完工验收
防雷接地工程施工完毕, 应在施工单位自检合格的基础上, 监理单位要组织相关单位进行验收工作。验收时应认真复核和审阅竣工图及各种技术资料, 隐蔽工程实测资料必须能如实地反映工程的实际情况。还要对工程进行全面的观感检查, 同时必须复测接地体的接地电阻, 检查其是否达到设计及规范要求。
3 总结
防雷与接地工程的施工质量决定着建筑物的安全性与使用性。在实际施工时监理人员要充分考虑到可能影响工程质量的各种因素。在施工前详细查阅设计方案及施工图纸, 明确施工意图;在施工中以图纸和规范为标准, 对防雷接地施工质量控制不断加强, 发现问题及时解决;在施工完毕后认真组织验收, 对建筑物的防雷接地系统进行全方位的检查。只有这样形成监理作业标准化, 才能提高工程质量, 避免建筑物后期使用存在的安全隐患, 使建筑物、电气设备及人身安全得到保障。
摘要:防雷与接地工程是电气工程的一个子分部工程, 却是建筑工程的重要组成部分, 其施工质量直接关系到电气设备使用寿命及人们的生命财产安全。本文结合实际情况, 阐述防雷接地工程施工时常见的问题, 并总结了施工质量监理控制要点, 以便进行质量控制标准化建设。
关键词:防雷接地工程,质量问题,监理控制,标准化建设
参考文献
[1]邓春林.防雷与接地技术概论[M].华南理工大学出版社, 2011.
[2]梅钰.建筑电气与电梯工程监理[M].中国建筑工业出版社, 2013.
[摘要]防雷装置是新建建筑物的重要内容,其设计审核质量直接关系到建筑物防雷防护效果的发挥。为此,本文结合笔者多年的实践经验,重点就建筑物防雷装置设计审核工作进行探讨,并针对性提出了工程设计审核过程中的注意事项,以供类似工程研究参考。
[关键词]建筑物;防雷装置;设计审核;注意事项
[中图分类号]F407.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158(2013)06-0017-02
随着我国城市化进程的不断加快,城市建筑建设方向逐渐向多功能化、高度化、大型化和综合化的趋势发展,建筑内部设计结构及服务设施变得越来越复杂,伴随着这些发展,建筑物防雷装置设计也变得愈加复杂化。防雷装置是建筑物的重要组成部分,其设计审核工作是工程项目建设前的最后一道技术关,若设计审核的质量不过关,不仅会影响到防雷工程投入使用后雷电防护效果的发挥,而且也会给建筑物的带来一定的安全隐患,严重情况下还可能造成人员的伤亡和财产的损失。因此,建设单位必须重视建筑物防雷装置设计审核环节的工作,确保防雷工程的施工质量,从而充分发挥出建筑物雷电防护的效果。
1 总平面图
总平面图往往最容易被忽略。作为整套施工图纸中不可或缺的一部分,总平面图包含与防雷有关的重要信息。
1.1 地理位置
各地的年平均雷暴日数差异很大,且各种版本的技术规范所提供的数据也不尽相同。应以当地气象主管部门公布的该地年平均雷暴日数Td作为计算雷击大地年平均密度Ng的依据。
如果有雷电监测系统,通过输入经、纬度数据,可得到该建筑物所处位置一定半径范围内在监测历史时间内的雷闪资料,得出精确的雷闪密度、雷电流幅值、闪电月变化及日变化规律等雷电活动规律与数据。这些数据也可作为设计的参考依据。
1.2 周边环境
该建筑物是否为孤立建筑物,周边有无其他建筑物或树木,各自高度如何,是否处于旷野或山头,是否处于水陆交界处,地质条件和土壤电阻率如何?根据上述信息,确定在计算建筑物年预计雷击次数N时校正系数K的取值。
2 施工设计说明
电气施工设计说明(有时也称为强电施工设计说明等),其主要内容是表述各专业的概况和基本要求。
2.1 工程概况
建筑物使用性质是住宅、办公、厂房、文物还是其他,是否为人员密集场所,建筑物内是否有爆炸物质,是否具有火灾或爆炸危险环境,属于哪类防火类别,是否有重要的信息机房?结合年预计雷击次数N确定建筑物防雷分类,同时也与等电位接地的设计要求有关。建筑物高度则关系到防侧击雷措施的设计。
2.2 设计依据
2.2.1 国标
设计依据的国标有:GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》、GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、GB16895,222004《建筑物电气装置第5-53部分:电器设备的选择和安装隔离、开关和控制设备第534节:过电压保护电器》。
2.2.2 图集
设计依据的图集有:99(03)D501-1或99D501-1《建筑物防雷设施安装》、02D501-2《等电位联结安装》、03D501-3《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》、03D501-4《接地装置安装》。当图纸中的某项参照标准化图集时,应同时注明图集名称、图集号、页次。
2.3 防雷、接地及安全
2.3.1 防雷分类及分级
根据总平图中确定的雷击大地年平均密度Ng、校正系数K、屋面防雷平面图中的长、宽、高尺寸,计算该建筑物年预计雷击次数N,结合施工设计说明中的工程概况信息。依据GB50057-2010的条款确定该建筑物的防雷分类。此外,根据工程概况信息,可依据GB50343-2012中的表4.3.1确定该建筑物电子信息系统雷电防护等级。
高度超过100m的民用建筑,依据JGJ16-2008《民用建筑物电气设计规范》第11.2.3条第1款规定,应划为第二类防雷建筑物。
2.3.2 直击雷防护
一般地,现多采用接闪带作为直击雷防护措施。审核时应注意以下几点问题:
(1)接闪网尺寸应符合对应防雷分类的要求。
(2)接闪带所选用材料的材质及其规格尺寸应符合GB50057-2010等国标的规定,非标尺寸可能造成施工阶段材料购买和施工的困难,应避免出现此类问题。
(3)接闪带沿女儿墙敷设时,应结合女儿墙的宽度来综合考虑避雷带的支持卡高度、间距及转角距离。对于过宽的女儿墙,按常规做法将避雷带设置在女儿墙正中,将无法起到有效保护作用。此时,应尽量靠近女儿墙外沿,当建筑物高度大于其相应防雷类别滚球半径高度时,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直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。结合实际情况,宜在转角、有高度差的部位增设避雷短针以增强防护效果。
(4)如果采用金属屋面或彩钢板作为直击雷防护措施,应符合GB50057-2010等国标的规定,注意厚度的不同要求。
(5)对于是否可采取暗敷接闪带,不能一概而论。一般的建筑物,特别是人员较密集场的高层建筑不能暗敷;别墅等建筑体量较小的低层建筑物,当其N值达不到第三类防雷建筑物的规定值时,应当允许暗敷。但接闪带暗敷可能造成在接受雷闪时,其上面的混凝土或瓦片等碎裂、坠落而伤人、毁物。采取暗敷方式的,建议结合接闪杆增强防护效果,进一步降低风险。
2.3.3 引下线
新建建筑物一般利用结构柱内的主钢筋作为引下线,利用结构柱内对角线的两根主钢筋作为引下线,钢筋直径不应小于16mm,利用四角的四根主钢筋作为引下线,则钢筋直径不应小于12mm。
2.3.4 防侧击雷
超过建筑物对应滚球半径高度的部分均应按GB50057-2010规范的要求采取防侧击雷措施,每隔不大于6m的位置设置均压带并与引下线相连,外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物也应与防雷装置连接。
2.3.5 等电位及接地
审核时应注意如下几个问题:
(1)该建筑物采用何种接地系统,是共用接地系统还是单独接地系统(有些特殊用途的设备对接地系统有特别要求)。共用接地系统的接地电阻值应不高于接人各系统、设备要求接地电阻的最小值。
(2)强弱电竖井内应在每层预留与楼层主钢筋电气连接的局部等电位接地端子,并与接地干线焊接连通,其他部位局部等电位接地端子也应与楼层主钢筋电气连接。
2.4 供配电系统
根据建筑物防雷中的防雷分类及电子信息系统雷电防护等级判断SPD的设置分级及各级参数是否符合要求。
2.5 弱电系统
施工图审核是在工程开工前进行,一般在此阶段弱电设计尚未作深化设计(通常由弱电承包商完成),所以在施工图中很少注重弱电系统线路和设备的防雷设计,审核时应注意以下几点:
(1)弱电机房的位置设置应遵从“尽可能远离屋顶和立柱”的原则,即远离可能流经大的雷电流的区域。
(2)进出建筑物的信号线路应穿金属管埋地敷设入户,进户处应做好等电位接地,包括金属管道、弱电线缆的金属屏蔽层、光缆加强筋等。
(3)机房内应在防静电地板下设置s型或M型等电位联结网络(一般做法为铺设铜排),将机房内所有正常时不带电的金属物体采取等电位联结。
3 屋面防雷平面图
屋面防雷平面图审核时应注意一下几点:
(1)各类防雷建筑物的接闪网尺寸有两种(如第三类防雷建筑物的接闪网要求是20m×20m或24m×16m),满足任一种皆可。
(2)对于外立面或屋面形状比较特殊、复杂的建筑物,要特别留意是否所有易遭受雷击的部位均敷设了接闪带。对伸出屋檐的部分要结合其尺寸及与女儿墙的高度差判断是否处于接闪器保护范围内。
(3)设于屋面的屋顶花园、网球场、或咖啡吧等人员公共活动场所,应采取相应的直击雷防护措施(如设置合适高度的接闪杆褓护人员和设施安全。
(4)采光天窗应采取相应的防直击雷措施。
(5)当非金属屋面有玻璃采光顶时,应向相关设计人员核实采光顶是明框还是隐框,如支撑玻璃的金属构架在玻璃下方(隐框),则除金属支架可靠接地外,应对玻璃增设避雷装置加保护。
(6)卫星天线应处于接闪器的保护范围之内,若架设接闪杆保护时,接闪杆与天线的水平距离不应小于3m,天线底座应可靠接地。
(7)引下线应沿建筑四周均匀或对称设置,条件限制时,局部的引下线间距可稍超出规范规定的间距值,但应确保建筑物整体的引下线平均间距不大于对应防雷分类的间距要求。
4 基础接地平面图
基础接地平面图审核时应注意以下几点:
(1)利用建筑物基础中的自然接地体时,应将桩基、承台、地樑、底板内的结构主筋可靠连接以构成共用接地装置。
(2)地梁内的结构主筋应与所经过的结构柱内主筋可靠连接以构成环型接地体。
(3)引下线位置应逐一对应屋顶防雷平面图中标志的引下线位置。
(4)结构柱内的钢筋作为雷电流的主要对地释放通道,对附近的设备与人有一定程度影响,故弱电设备应尽可能远离结构柱和引下线。重要的设备机房应避免设置在建筑物的顶层和底层。
(5)各接地干线一般均为从大地板引出至各个部位,注意文字标注是否有误。
(6)如有特别注明设备机房等电位接地措施的,应检查是否设置等电位联结网络,等电位联结网络与大地板之间的连接方式、连接材料及规格型号,网络是否能为机房将来可能存放的机柜、机架、线槽提供足够的等电位联结点,网络的材质是否达标。
5 配电系统图
配电系统图审核时应注意以下几点:
(1)在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下,应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设I级试验的SPD。SPD的电压保护水平值应小于或等于2.5kV,每一保护模式的冲击电流值,当无法确定时应取等于或大于12.5kV。
(2)不同部位的配电箱在SPD配置方面的要求也不尽相同,并不是所有的配电箱都安装In或Iimp值相同的SPD就能解决问题,应按照配电箱所处的不同位置进行分级,相应确定合适的Inl或Iimp值。
(3)应结合低压配电系统的不同接地制式来确定安装何种类型SPD。
(4)图纸中设置的SPD应标明标称放电电流In(见表1)、电压保护水平Up、持续工作电压Uc等基本参数。
6结束语
综上所述,建筑物防雷装置设计审核是一项复杂的工作,这就要求审核人员提高对建筑物雷电装置设计的认识,在熟练掌握相关规范及标准的基础上,结合防雷工程的实际情况,做到综合分析、客观判断、灵活处理,同时工程各参与方应积极参与施工现场管理与指导,为项目建设单位把好技术关,从而确保防雷工程的施工质量。
参考文献
[1]罗丽红,高层建筑物工程防雷设计的审核[J]城市建设理论研究,2012年第07期
乙类(重点设防类):指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑。
丙类(标准设防类):指大量的除甲类、乙类、丁类以外按标准要求进行设防的建筑。
雷电因其电压高达数百万伏,瞬间电流可高达数十万安培,为建筑物内部设备和人员构成极大破坏。为此大部分建筑物均采取避雷针防雷。实践表明避雷针可防止直接雷击,但却破坏大量电子设备。经笔者分析总结,现代建筑物防雷技术措施应该从建筑物外部和内部采取防雷方案。即建筑物外部采取避雷针、避雷带、引下线、接地极等等,使建筑物的雷电通过这些防雷设置泄放入大地。而建筑物内部对被保护设备安装防雷器,使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体,把雷电流泄放入地。
1建筑物雷害分析
为了對建筑物采取相应的防雷设计措施,对建筑物所遭受的雷害进行分析是有其必要性。经笔者总结分析,一般雷电对建筑物造成的危害主要有以下几方面:
(1)直击雷。雷电直接击中建筑物,不到50%的能量将会从引下线等建筑物外部防雷设施泄放到大地,其40%的能量通过建筑物的供电系统分流,其5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流,其余能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。当然,能量比例分配会随建筑物内部的布线状况以及管线结构而随之发生变化,见图1所示。
图1建筑物物受直击雷后能量分配图2传导雷示意图
(2)传导雷。这种雷电危害是在建筑物较大范围内,雷电击中电力或信息通讯线路,然后沿着传输线路侵入设备,见图2所示。其中地电位反击是主要的一种,即雷电击中附近建筑物或附近其他物体,导致地电压升高,并在周围形成巨大的跨步电压。雷电通过接地系统入侵雷电延建筑物内部设备从而形成地电位反击,见图3所示。
图3地电位反击示意图 图4感应雷电示意图
(3)雷电波感应。这种雷害可以发生在雷击周围1000公尺左右范围内,距离随着雷击大小以及屏蔽措施而随之发生变化。发生雷击时,LEMP 在上述有效范围内,所有的导体上将产生足够强度的感应浪涌,分布于建筑物内外的各种电力、信息线路,从而感应雷电对建筑物的设备构成危害。而可以预测,随着建筑物内现代高科技设备等的应用感应雷电波将会对精密仪器以及网络系统等构成极大危害,而且这种危害所带来的损失将是巨大的。因此,对感应雷电的防雷设计是迫不及待的。
2建筑物防雷系统设计
从以上的建筑物雷害分析可表明,为了有效地避免建筑物遭受以上三种雷害,建筑物完整的防雷系统应有接闪器、避雷器件、均压等电位体、接地装置等构成。防雷系统应具体有:
(1)采取外部防雷,即由外部防雷装置,如接闪器、引下线和接地装置承接50%以上的雷电流泄入大地。
(2)采取内部防雷,即采用等电位连结、屏蔽、防闪络技术和装置阻塞雷电波沿金属导线和空间电磁场入侵的途径。
(3)采取电涌保护。即利用某些元件的非线性特性,组成电涌保护器同时将其连结在配电和信号线路中,将累计的过电流和过电压利用SPD泄入大地。
2.1 引下线
引下线为连接接闪器与接地装置的金属导体,其将接闪器收到的雷电流引至接地装置,引下线宜采用圆钢或扁钢,优先采用圆钢。明敷设是沿建筑物和构筑物外墙敷设,暗敷设是将引下线砌于墙内或利用建筑物柱内的对角主筋可靠焊接而成。在易受机械损坏和防人身接触的地方,地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地线应采用暗敷或镀锌角钢、改性塑料管或橡胶管等保护措施。
2.2 接地装置
接地装置的作用是接收引下线传来的雷电流,并以最快的速度泄入大地。接地装置由接地体和接地线组成,其是电流泄放到大地中的重要步骤。接地体采用50*5mm²角钢,水平接地体采用截面100mm²、厚度为4mm的扁钢,接地体埋深应不小于0.5m。防直接雷人工接地体距建筑出入口或人行道不应小于3m,当小于3m时候,加大接地极的埋深应(不小于1m)或在上面敷设50~80mm厚的沥青层(宽度应超过接地体2m)。埋入土壤的接地装置,其连接应采用焊接,并在焊接处做防腐处理。
为了有效地确保计算机系统的接地阻值,尽量减小上引线的电阻值。此次设计上引线选用载面积为16 平的铜芯地线电缆。接地体的具体位置和上引线的具体路由,在施工时以尽可能的情况下,减少上引线的长度。通过增大导线载面和减小导线长度的措施,来尽量减小接地引线的电阻值。
2.3 电源系统防雷
对于重要系统的防雷应采取三级防雷加以考虑,只做单级防雷可能出现,因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏现象。对电源系统采取多级保护,可有效地防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭,其电源系统三级防雷保护示意图见图5所示。
(1)设计时在电源输入端加装相应的各级浪涌吸收装置,从而形成多级的电源防雷体系。第一级:采用LGA601P-II 型电源防雷器,并联安装于单位总配电低压侧,作为整个单位总电源的前级防护。外接金属线路进入建筑物之前从埋地穿金属管槽15 米以上的距离进入建筑物,且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。低压端的总电源防雷器安装在电源的进入端,由外部线路引入的雷击高电压引至大地泄放,以有效地保证后接设备的安全。
具体措施是选用型号 LGA601P-II 型三相电源避雷器该型号的避雷器通流容量达60 kA,经过本级防雷可将大部份雷电流泄入大地,但是其产生的残压很高,通过供电线路进入的雷电危害依然很大。安装在机房总配电的电源线进线端。
(2)第二级防雷保护是采用限压型防雷器,并联安装在各楼层电源前的分配电柜或机房UPS电源的进线段。作为分级配电柜的次级防雷器,可将几千伏的过电压进一步限制到2 千伏以内,要求具有20KA 以上的通流容量。防雷器并联安装在机房得分配电柜的电源进线端处。可以对已经经过初级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器10-15 米,以使防雷器的动作分级起效。
具体措施是对于避雷保护选用LGA401P-II 型单相电源避雷器安装在各楼层分配电电源端;另外,在机房的分配配电柜端并联安装1套40kA的电源防雷器,要求放电电流40kA 以上,限制电压小于1.3 kV。
(3)第三级防雷保护是系统防雷中最容易被忽视,鉴于现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件,如果不采取第三级的防雷保护,将对机房的后接设备导致损坏。因此作为第三级的防雷器,其要求有10kA 以上的通流容量。采用电源防雷插座,串联安装在各需要保护终端设备前端。
具体措施是在需要防护的各终端电子设备的前端,分别安装LGA201P-II 型单相电源避雷器,雷电通量20kA,限制电压小于≤1.3kV,作为各电子设备的电源第三级防雷保护。
图5电源系统三级防雷示意图
2.4网络系统的防雷措施
在雷击发生时,产生巨大瞬变电磁场,在1 kM 范围内的金属环路,如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击,将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络、信号及通讯方面的防雷工作是较易被忽视的,往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。
随着现代化网络发展,计算机网络中大量使用集成电路芯片等微电子元器件。这些器件的击穿电压往往只是几十伏,最大允许工作电源也只是mA级的,对感应雷、静电干扰、电磁辐射干扰等引起的瞬间过电压及浪涌电压的承受能力大为减弱,因此必须在信号线中安装防雷器:如RS232串口防雷器、RJ45接口防雷器、馈线防雷器等;从而保证计算机网络系统的正常工作。
具体采取以下措施进行网络系统的防雷保护:
(1)在网络机房或楼层的交换机进线端设置有网络防雷器RJ45N-24E(24口网络防雷器)、RJ45N-16E(16口网络防雷器)、RJ45N-8E(8口网络防雷器),数量根据实际情况而定。
(2)在网络机房的服务器网络进线端设置有网络防雷器RJ45N-E100/4S,数量根据实际情况而定。
(3)在电话中继线端设置有电话线路防雷器RJ45-TELE/2S、SR-E170V/4S,数量根据实际情况而定。
3结 论
该工程竣工后,该建筑物经历了多次大雷实践,结果表明,本建筑物所采取的防雷设计措施可有效地保护电源系统以及网络系统的安全性,可为类似建筑物的防雷设计提供参考实例。
参考文献
[1] 刘潇忆.浅谈高层建筑的防雷设计[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009,23(03):31-33.
[2] 郭文.防雷设计系统中的接地分析[J].电脑与电信,2008,26(04):101-103.
[3] 谢政.浅议建筑物防雷设计六要素[J].井冈山医专学报,2007,21(03):293-294.
【防雷建筑标准】推荐阅读:
建筑防雷验收规范06-30
建筑物防雷图纸审核方法06-05
浅论建筑物防雷问题06-20
防雷行政执法07-06
防雷整改验收报告07-22
防雷及接地技术交底06-21
消防、防雷、防震安全制度10-21
《防雷减灾管理办法》07-18
防雷检测考试题库09-29
防雷装置检测实施细则10-02