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建筑防雷接地系统设计

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摘要:

建筑防雷接地是保证建筑电气安全的重要措施。为了使防雷接地系统能够高效、正常地运行,根据建筑实际情况进行合理的防雷接地设计至关重要。结合工程实例,对建筑防雷接地系统的设计要点进行了分析,并对系统设计的相关问题提出了优化措施,以供参考和借鉴。

关键词:

建筑物;防雷接地系统;等电位联结;浪涌保护器

随着科技的进步和城市化进程的不断推进,建筑电气设计要求越来越高,防雷接地设计也越来越重要。一旦建筑物遭到雷击,那么就会对建筑物本身和居民的生命财产安全造成严重的威胁。因此,为了保证建筑物、居民和设备等的安全,在高层建筑防雷设计中,必须综合考虑外部防雷和内部防雷,并做好建筑电气设计中的防雷接地设计,从而提高居民周围环境及建筑物的安全性。只有这样,才能有效降低雷击事故的发生。

1住宅建筑外部防雷系统

高层住宅建筑的外部防雷系统主要用来保护住宅建筑本身不遭受雷击,以防侧击雷和直击雷。外部防雷系统装置主要包括接闪器、引下线、接地装置和屏蔽装置。

2住宅建筑内部防雷系统

住宅建筑内部防雷系统的主要作用是防雷电感应和防雷电波侵入。内部防雷系统的安装既可以降低住宅建筑内雷电流产生的电磁感应,又可以防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电电磁脉冲造成的危害。内部防雷系统的安装包括等电位联结、电涌保护器安装和屏蔽等环节。

2.1等电位联结等电位联结是指用连接导线将处于防雷空间内的防雷物体、金属物体、外来导体、电气和电信装置连接在一起。等电位联结的目的是减少或消除电位差,使电位处于一个平衡的状态,从而降低接触电压。当采用等电位联结时,住宅建筑电源中的TN-CS系统可以将故障状态下的接触电压降至最低。综上可知,在对住宅建筑进行电气设计时,等电位联结是防止低压配电系统在运行过程中出现故障的重要措施之一。住宅建筑的等电位联结包括总等电位联结和局部等电位联结两种。在常见的住宅建筑中,卫生间和浴室是合二为一的。由于浴室环境较为潮湿,易发生触电事故,因此,在对浴室的电气设备进行安装时,必须装设防潮设备,并做好相应的等电位联结工作。卫生间的局部等电位联结就是将一个局部等电位连接端子与浴室内的各种金属管道、金属构件连接起来。

2.2合理选择浪涌保护器《建筑物防雷设计规范》对LEMP防护的重视程度达到了新的高度。根据雷电防护分区的原则,选择设置电涌保护器来快速泄放电涌电流,有效限制电涌电压,将危害降低到可接受的程度,是建筑防雷的一种关键措施。在建筑低压配电系统中,当需要安装电涌保护器时,其位置选择如下:①在LPZ0(A)区与LPZ1区交界面处穿过的供电和配电线路上应安装符合I级分类试验的浪涌保护器;②在LPZ0(B)区与LPZ1区交界面处穿过的电源线路上应安装符合II级分类试验的浪涌保护器;③当电源进线处安装的电涌保护器的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电箱的供电设备时,应在该级配电箱安装符合II级分类试验的电涌保护器。2.3合理的屏蔽措施对高层住宅建筑中的电气线路和电子设备进行合理的屏蔽是防雷电电磁干扰的主要措施。高层住宅建筑的电气主干线一般沿建筑物的电气竖井敷设。敷设时,应避免靠近引下线主筋位置。穿线的钢管和金属线槽都应与各楼层的等电位联结板和接地母线相连接。配电线路、配电设备、用电设备都应采取防雷电波侵入措施,从配电盘引出的线路应穿钢管,钢管的一端与配电盘外壳相连,另一端与用电设备外壳相连,并就近与建筑物钢筋相连。在配电盘内,开关电源侧与外壳之间应设置过电压保护器。

3建筑工程防雷接地设计要点

3.1工程概况以某工程为例,该工程建筑高83.4m,属于一类高层住宅建筑;地下2层为储藏间,地上26层,第1,2层为商业网点,第3层至第26层均为住宅层;结构形式属于框架剪力墙结构。

3.2防雷等级的确定和防雷接地设计根据工程性质和《建筑物防雷设计规范》(GB50057—2010)规定,本建筑年预计雷击次数计算公式如下。

3.2.1.1建筑等效面积Ae本工程建筑高度H=83.4m<100m,其等效面积的计算公式为:

3.2.1.2雷击大地的年平均密度雷击大地年平均密度的计算公式为:本工程地处安阳市,据资料显示,安阳市年平均雷暴日Td=28.6d/年,将该数值代入式(2),可得Ng=2.86次/(km2•年)。

3.2.1.3住宅建筑年预计雷击次数住宅建筑年预计雷击次数的计算公式为:将相关数值代入式(3),可得N1=0.0029次/年。根据《建筑物防雷设计规范》和《住宅建筑电气设计规范》,本住宅建筑应划为第三类防雷建筑物。

3.2.2防雷接地设计

3.2.2.1接闪器本工程采用接闪带(网)作为接闪器,在屋顶上沿女儿墙、屋脊、屋角等易受雷击的部位设置接闪带,接闪带采用Φ10mm热镀锌圆钢。接闪带应与引下线可靠焊接,屋面所有金属物体、设备、围栏等均与接闪带可靠连接。屋顶接闪带网格不应大于20m×20m或24m×16m。屋顶接闪带的具体做法可参考99D501-1和03D501-3。在本建筑的核心筒处加装防雷装置,其做法参见QX/T106—2009第8条和第9条。在设计时,要注意高层住宅建筑物上的节日彩灯、航空障碍标志照明灯和其他电气设备均应处于接闪器的保护范围内。

3.2.2.2引下线本工程将构造柱内的主筋作为防雷引下线(当柱内钢筋直径Φ≥16mm时,将2根主钢筋焊接作为一组引下线;当柱内钢筋直径为10mm≤Φ≤16mm时,将4根钢筋焊接作为一组引下线)。引下线上、下应分别与接闪带和接地装置可靠焊接,在部分引下线距地0.5m处装设接地测试卡。本建筑接地测试卡共装设有6处,接地测试卡的具体装设方法可参考03D501-4和P38-40。

3.2.2.3防侧击雷为防侧击雷,自首层起每三层(30m以上每两层)沿建筑物四周设均压环一周,均压环利用圈梁内的两根主钢筋焊接成电气通路,并与防雷引下线焊接。建筑物内的金属结构和金属物体等与均压环连接,18层及以上外墙上的金属栏杆、金属门窗和太阳能热水器等较大的金属物体利用Φ10mm圆钢与均压环焊接,具体做法参见02D501-2。自标高57.9m以上,建筑物表面的尖物、边缘、设备和明显突出的物体均应按屋顶的保护措施处理。

3.2.2.4接地与等电位联结本工程将结构基础和地梁内的钢筋作为接地装置,将建筑物地下部分最外圈地梁内两根主筋可靠通焊成环形,并与基础内钢筋和室外地下接地扁钢搭焊作为接地极,接地电阻应小于1Ω,否则应增加接地极。本工程防雷接地与电气安全保护接地极弱电系统共用同一接地装置。对本建筑物进行总等电位联结。总等电位联结端子箱设于地下室电表间,将总水管、暖气管等所有进出建筑物的金属体和建筑物的金属构件与总等电位联结端子相连通。总等电位联结可参考02D501-2。需进行总等电位联结的导电体包括:电气接地装置和接地干线,PE、PEN干线,进入建筑物的金属管道,建筑物结构主筋和金属构件。设备房、住宅带浴室的卫生间等处均应进行局部等电位联结,且所有配电设备、动力设备的外壳,电缆金属外皮和穿线钢管,各弱电箱,金属桥架(不少于两处)均应通过接地系统可靠接地,电梯轨道和金属水暖管道两端要用25mm×4mm扁钢或25mm铜导线与接地系统可靠连接。

4结束语

总之,在保证建筑电气的安全方面,防雷接地系统起到了至关重要的作用。在进行建筑防雷接地设计和施工时,应特别注意一些经常出现的故障,结合现场实际情况严格进行接地安装,并按规范程序操作,从而保证施工质量。

参考文献

[1]李华仁.建筑电气系统的接地与防雷[J].建筑安全,2010(11).

[2]吴勇.一智能建筑防雷接地系统现状及改进建议[J].河南电力,2011(01).

作者:谭栋梁 单位:江门市雷讯电子防护有限公司

建筑防雷接地系统设计责任编辑:杨雪    阅读:人次