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【關(guān)鍵詞】農(nóng)村防雷;工程設(shè)計(jì);原則;雷擊途徑;防雷措施
山東省成武縣現(xiàn)有12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)電教中心和453個(gè)村級(jí)遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)。成武縣氣象局防雷中心在對(duì)全縣遠(yuǎn)程教育電教室防雷設(shè)施調(diào)查中,發(fā)現(xiàn)大部分遠(yuǎn)程教育接收設(shè)備防雷設(shè)施存在問題,遠(yuǎn)教終端是教育部為了促進(jìn)農(nóng)村的發(fā)展而專門設(shè)置的接收系統(tǒng),在全縣范圍逐步安裝。該系統(tǒng)由接收天線、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、電視機(jī)、微機(jī)、顯示器組成,系統(tǒng)的電源線路、信號(hào)線路應(yīng)全天侯與設(shè)備連接。由于設(shè)備安裝在各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村辦公室,接收天線露天設(shè)置,因氣象、地理等原因,存在不同程度的雷擊隱患。同時(shí),由于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不平衡,許多村莊公共積累較少,依據(jù)規(guī)范統(tǒng)一安裝高標(biāo)準(zhǔn)防雷系統(tǒng),存在著一定的困難。因此,按照客觀實(shí)際設(shè)置防雷設(shè)施十分重要。為了保證遠(yuǎn)程設(shè)備設(shè)施的安全及師生的人身安全,農(nóng)村現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程的衛(wèi)星接收系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室必須正確安裝防雷系統(tǒng)?,F(xiàn)對(duì)農(nóng)村遠(yuǎn)程教育防雷工程設(shè)計(jì)作一探討。
1、防雷設(shè)計(jì)的原則、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范
現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育終端系統(tǒng)的設(shè)置是一項(xiàng)利國利民的富民工程,防雷設(shè)施的設(shè)置應(yīng)本著安全有效、客觀實(shí)際、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則,在對(duì)當(dāng)?shù)乩纂娀顒?dòng)特點(diǎn)充分了解的基礎(chǔ)上,對(duì)終端系統(tǒng)實(shí)施相對(duì)應(yīng)的防護(hù)方式。農(nóng)村遠(yuǎn)程教育防雷設(shè)計(jì)原則是保證師生的人身安全,保護(hù)農(nóng)遠(yuǎn)設(shè)備及被保護(hù)對(duì)象不受損害。其主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范有《gb50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)》《gb50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》《gb173-1998計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷安全規(guī)范》《gb5 0174-93電子計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》《jgj/t16-92民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》《iec61312雷電電磁脈沖的防護(hù)》《iec6164 3spd電源防雷器》《iec6 1644spd通訊網(wǎng)絡(luò)防雷器》。
2、確定建筑物保護(hù)級(jí)別及系統(tǒng)雷擊途徑分析
根據(jù)《gb50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定[1],將各現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)劃分為第3類防雷建筑物。遠(yuǎn)教終端正常工作時(shí)的線路連接基本構(gòu)成為:架空低壓線路直接架空進(jìn)入建筑物的低壓配電盤、電源自配電盤直接與終端設(shè)備連接,接受天線與同軸信號(hào)線相連架空進(jìn)入終端設(shè)備,pe直接接地。自此可以分析,該系統(tǒng)遭受雷擊的危害主要有“路”與“場”2條途徑造成。
2.1終端設(shè)備由“路”徑造成的危害
一是信號(hào)線路。由于接收節(jié)目的需要,終端天線須處于較開闊地帶,因而接收天線高頻頭存在著直接雷擊的可能性,一旦接受天線遭受雷擊,雷電流便沿信號(hào)線路進(jìn)入設(shè)備,造成遠(yuǎn)教終端整體損壞。二是電源線路?,F(xiàn)在農(nóng)村用電99%為架空線路,線路走向設(shè)置難以避開落雷區(qū),因而加大了輸電線路遭受雷擊的概率。雷電通過電源線路產(chǎn)生的危害主要由以下原因造成:雷電擊在高壓線路l或雷電反擊中性n線造成l—n間高電壓;雷電擊在低壓線路上l、n皆帶有高電壓;靜電及電磁感應(yīng)造成l、n皆帶有高電壓。三是終端設(shè)備接地裝置(pe)。若接地裝置附近金屬構(gòu)件遭受雷擊,雷電放電過程中對(duì)該接地裝置產(chǎn)生反擊,從而造成l—pe間的高電壓。四是雷電直接擊中建筑物與設(shè)備。由于農(nóng)村建房一般采用土墻或磚砌房屋,房頂采用木棒磚瓦,因而增大了設(shè)備直接遭受雷擊的可能。
2.2終端設(shè)備由“場”徑造成的危害
雷電通過“場”徑對(duì)遠(yuǎn)教終端產(chǎn)生的危害主要是電磁干擾,當(dāng)遠(yuǎn)教終端處于雷電放電通道附近時(shí),受雷電放電產(chǎn)生的電磁干擾,遠(yuǎn)教終端設(shè)備將產(chǎn)生雷電感應(yīng)。
3、防雷措施
3.1衛(wèi)星地面接收站直擊雷防護(hù)措施
衛(wèi)星地面接收站應(yīng)加裝避雷針,以確保設(shè)備與人身的安全,需在距衛(wèi)星天線基座2 m外安設(shè)地網(wǎng),其阻值≤4 ω,基座金屬部分與地網(wǎng)間用40 mm×40 mm鍍鋅扁鋼做良好電氣連接。
3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷措施
通過對(duì)雷電波的頻譜進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)雷電波的絕大部分能量集中在供頻附近。因此,雷電波極易和電源線發(fā)生耦合。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明,70%~80%的感應(yīng)雷和雷電侵入波來自傳輸線。根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定,對(duì)雷電入侵波應(yīng)分級(jí)泄放,直到將感應(yīng)過電壓降到設(shè)備可以承受的水平。應(yīng)在電源開頭處加裝1臺(tái)20 ka的三相(或單相)電源避雷器,并采用相應(yīng)數(shù)量的防雷插排。在信號(hào)網(wǎng)線上加裝1臺(tái)信號(hào)避雷器。另外,在交換機(jī)處加裝1臺(tái)多口的交換機(jī)避雷器(與交換機(jī)端口相同)。電源spd并聯(lián)安裝,信號(hào)spd串聯(lián)安裝,并按照國家相關(guān)規(guī)范合理布線。電源連接相線銅導(dǎo)線均采用10 mm2銅纜,接地端銅導(dǎo)線均采用16 mm2(黃綠相同);信號(hào)接地采用4 mm2銅纜(黃綠相同)。
3.3地網(wǎng)制作
良好的接地在防雷系統(tǒng)中極其重要,是不可缺的。良好的接地可以有效地將雷電流泄放入地,保護(hù)設(shè)備及自身的
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安全。因此,應(yīng)做好接地系統(tǒng),達(dá)到國家相關(guān)規(guī)范及規(guī)定的安全水平,以確保人身安全和設(shè)備安全。接地裝置要求每一個(gè)接地點(diǎn)是2根銅鑄鋼接地棒,2根銅鑄鋼接地棒并聯(lián),間距不小于1.5 m,兩根之間用截面積為bvr 25 mm2多股銅導(dǎo)線壓接,有條件的最好進(jìn)行熔接。以此保證農(nóng)村現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程的防雷安全。
[關(guān)鍵詞]石油化工、防雷、儀表系統(tǒng)
中圖分類號(hào):TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)29-0284-01
儀表系統(tǒng)雷電防護(hù)工程(簡稱防雷工程)是一項(xiàng)綜合工程,是在建筑物防雷工程和供電系統(tǒng)防雷工程的基礎(chǔ)上實(shí)施的,特別是電氣系統(tǒng)的防雷工程(包括等電位和接地工程)對(duì)儀表系統(tǒng)的雷電防護(hù)工程特別重要,需要多專業(yè)配合共同完成。
本文重點(diǎn)闡述石油化工儀表系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì),對(duì)其他專業(yè)的相關(guān)防雷工程適當(dāng)予以簡述。
1、 石油化工儀表系統(tǒng)防雷工程的設(shè)計(jì)原則
石油化工儀表系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)基本原則是,根據(jù)防護(hù)目標(biāo)的具體情況,綜合考慮雷擊事件的風(fēng)險(xiǎn)和投資條件,確定合適的防護(hù)范圍和目標(biāo),采用適宜的防護(hù)方案,經(jīng)濟(jì)有效地防護(hù)和減少儀表系統(tǒng)雷擊事故的損失,并按照SHT3164《石油化工儀表系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。SHT3164的內(nèi)容范圍包括了儀表系統(tǒng)防雷工程的設(shè)計(jì)方法,雷電防護(hù)分級(jí),易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境中現(xiàn)場儀表的防雷,等電位接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì),電涌防護(hù)器的選擇,電纜的屏蔽和敷設(shè),以及現(xiàn)場總線系統(tǒng)的防雷等內(nèi)容。
2、石油化工儀表系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)分為三個(gè)等級(jí)。在儀表和控制系統(tǒng)的防雷工程設(shè)計(jì)中雷電防護(hù)等級(jí)的評(píng)估推薦采用綜合分級(jí)法。
綜合分級(jí)法就是按社會(huì)和經(jīng)濟(jì)重要程度以及當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤諄泶_定儀表和系統(tǒng)的防護(hù)等級(jí)。實(shí)際工作中應(yīng)先根據(jù)被保護(hù)系統(tǒng)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和安全的重要程度分類,再繼而根據(jù)上述重要程度分類和雷電活動(dòng)區(qū)的分級(jí)逐步進(jìn)行。
3、綜合防雷工程的設(shè)計(jì)依據(jù)及專業(yè)分工
綜合防護(hù)是已經(jīng)達(dá)成共識(shí)的防雷工程的技術(shù)方針,儀表防雷同樣是綜合雷電防護(hù)工程的一部分,儀表系統(tǒng)防雷工程是在建筑物防雷工程和供電系統(tǒng)防雷工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,建筑物防雷,通常情況下由電氣專業(yè)負(fù)責(zé),應(yīng)符合GB50057《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。對(duì)石化工程的電信專業(yè)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)和自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的雷電防護(hù),則依據(jù)GB50343《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行防雷工程設(shè)置。儀表系統(tǒng)防雷包括電線電纜的屏蔽、機(jī)柜的屏蔽、等電位連接、合理布線、裝備雷電電涌防護(hù)器等,由自控專業(yè)負(fù)責(zé),并符合SHT3164《石油化工儀表系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)規(guī)范》。
4、儀表信號(hào)系統(tǒng)防雷工程的設(shè)計(jì)方法
在石油化工裝置設(shè)計(jì)中,儀表系統(tǒng)雷電防護(hù)主要考慮五個(gè)方面:等電位連接、信號(hào)電纜與儀表設(shè)備的屏蔽、接地、合理布線、設(shè)置電涌防護(hù)器。
4.1 等電位連接
廠區(qū)、裝置區(qū)、現(xiàn)場爆炸危險(xiǎn)區(qū)域以及控制室的建筑物區(qū)域內(nèi),必須將所有金屬設(shè)備、部件、結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)體,用導(dǎo)體相互連接起來,形成等電位體,使其電勢(電壓)均衡,并接地。 防止雷電流經(jīng)過路徑產(chǎn)生的放電火花,也防止由地電位反擊產(chǎn)生的火花,防止人員接觸導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生電擊,保護(hù)人身及設(shè)備安全。
等電位連接網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式可以采用S型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式,也就是說儀表的信號(hào)線路(如果需要接地)與接地網(wǎng)之間的連接可以不構(gòu)成環(huán)路,也可采用“星”型連接結(jié)構(gòu)形式。如果設(shè)計(jì)、施工正確等電位效能是很好的,可以滿足儀表系統(tǒng)防雷工程的接地需要。M型結(jié)構(gòu)形式相對(duì)復(fù)雜一些,成本較高,施工要求稍高。
4.2 接地
接地系統(tǒng)由室內(nèi)(包括建筑物本身)和室外兩部分構(gòu)成。室內(nèi)儀表接地系統(tǒng)適用于控制室、現(xiàn)場機(jī)柜室、現(xiàn)場控制室等,在此統(tǒng)稱為控制室??刂剖医ㄖ锏姆览捉拥?、防靜電接地以及其中的電氣設(shè)備的保護(hù)接地、儀表系統(tǒng)工作接地、屏蔽接地、電涌防護(hù)器接地等,應(yīng)共用接地裝置。接地裝置及接地電阻應(yīng)根據(jù)電氣有關(guān)接地規(guī)范及《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。室外儀表接地系統(tǒng)適用于現(xiàn)場儀表、現(xiàn)場接線箱、現(xiàn)場機(jī)柜、以及分析小屋等。室外現(xiàn)場儀表的外殼必須安全接地(比如接到金屬結(jié)構(gòu))。安全接地連接可以通過儀表安裝支架,或者通過儀表箱接地螺絲和金屬結(jié)構(gòu)間的專用接地線。儀表電纜槽、電纜保護(hù)金屬管應(yīng)作保護(hù)接地,可直接焊接在或用接地線連接在已接地的金屬結(jié)構(gòu),并保證接地的連續(xù)和可靠。儀表電纜槽、電纜保護(hù)金屬管的連接處,應(yīng)進(jìn)行可靠的導(dǎo)電連接?,F(xiàn)場總線電纜的屏蔽接地只在控制柜那端。另一端(即儀表側(cè))屏蔽必須切斷并用膠帶適當(dāng)隔離。必須保證屏蔽層不接觸現(xiàn)場設(shè)備的金屬體。
4.3 屏蔽
屏蔽不但是儀表和控制系統(tǒng)防范和抵御電磁干擾的重要方法,也是減少雷電電磁影響的重要措施。室外現(xiàn)場儀表應(yīng)采用全封閉金屬外殼或安裝在金屬防護(hù)盒(箱)內(nèi),并應(yīng)接地??刂剖覂?nèi)的儀表和控制系統(tǒng)應(yīng)裝在全封閉鋼鐵材質(zhì)的機(jī)柜內(nèi),并應(yīng)按規(guī)定接地。
4.4 合理布線
減少現(xiàn)場儀表經(jīng)電纜橋架到機(jī)柜室或中心控制室的感應(yīng)環(huán)路面積,盡量使其不構(gòu)成感應(yīng)環(huán)路。另外控制系統(tǒng)的電纜應(yīng)與防雷引下線保持必要的凈距。最小平行凈距不小于一米,最小交叉凈距不小于橋架高度的5%。
4.5 設(shè)置電涌防護(hù)器
儀表電纜進(jìn)入控制室后,應(yīng)先接到浪涌保護(hù)器,然后再接后續(xù)儀表。電涌防護(hù)器是將雷電的電涌電流分流入地,保護(hù)儀表不受雷電電涌電流的沖擊,是減少儀表損壞和相關(guān)損失的有效措施之一。儀表信號(hào)類的電涌防護(hù)器用于現(xiàn)場儀表和控制室儀表的保護(hù)。
4.5.1 浪涌保護(hù)器的設(shè)置原則
(1)應(yīng)根據(jù)工廠及裝置所處地區(qū)的年平均雷暴日、裝置的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)、雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、防雷等級(jí)等綜合考慮。
(2)浪涌保護(hù)器的設(shè)置應(yīng)考慮綜合經(jīng)濟(jì)損失,不應(yīng)濫設(shè)。例如,現(xiàn)場測量儀表損壞造成的綜合經(jīng)濟(jì)損失大于10萬元的,現(xiàn)場測量儀表端設(shè)置浪涌保護(hù)器;控制室儀表或信號(hào)處理儀表損壞所造成的綜合經(jīng)濟(jì)損失大于10萬元的,現(xiàn)場測量儀表和控制室儀表兩端可設(shè)置浪涌保護(hù)器;
(3)現(xiàn)場測量儀表設(shè)置浪涌保護(hù)器的信號(hào)回路,在控制室內(nèi)的儀表也應(yīng)設(shè)置浪涌保護(hù)器;
4.5.2 設(shè)置浪涌保護(hù)器的儀表
(1)安全儀表系統(tǒng)兩端應(yīng)設(shè)置浪涌保護(hù)器
(2)變送器現(xiàn)場及控制室儀表兩端應(yīng)設(shè)置浪涌保護(hù)器
(3)電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器、電磁閥等現(xiàn)場信號(hào)執(zhí)行器類儀表和控制室儀表兩端應(yīng)設(shè)置浪涌保護(hù)器。
(4)熱電阻及熱電偶現(xiàn)場及控制室儀表兩端應(yīng)設(shè)置浪涌保護(hù)器
(5)電子開關(guān)現(xiàn)場及控制室儀表兩端應(yīng)設(shè)置浪涌保護(hù)器
(6)配備UPS的應(yīng)在UPS的輸入側(cè)配備和安裝交流電源線路浪涌保護(hù)器。
三、結(jié)束語
為了達(dá)到石油化工儀表系統(tǒng)的防雷,必須要在工程的設(shè)計(jì)階段充分考慮,設(shè)計(jì)人員不但要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范充分了解,還要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,針對(duì)不同儀表系統(tǒng)特點(diǎn),采取合理的防范措施,減少雷擊對(duì)儀表系統(tǒng)造成的損害,確保裝置正常運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1] GB50057,建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[2] GB50343,建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
關(guān)鍵詞:建筑物;防雷工程;設(shè)計(jì)工作;防雷等級(jí)
中圖分類號(hào):TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1 引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,政府加大了對(duì)教育基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度,學(xué)校高層建筑數(shù)量日益增加,對(duì)建筑物各項(xiàng)工程的質(zhì)量要求也越來越高。廣東省位于我國沿海地區(qū),根據(jù)氣象部門相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,廣東地區(qū)屬于雷害天氣多發(fā)地區(qū),年平均雷暴日達(dá)到80天以上,建筑物雷電防護(hù)效果的發(fā)揮就顯得十分重要,特別是對(duì)于教學(xué)樓建筑物防雷效果的發(fā)揮。但是,一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的學(xué)校缺乏防雷保護(hù)意識(shí),許多建筑物的防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)落后,防雷裝置及電子設(shè)備沒有定期進(jìn)行維修及檢測,存在防雷安全隱患,若不進(jìn)行有效的整治,很可能會(huì)造成教學(xué)樓建筑物遭受雷擊事故的發(fā)生,嚴(yán)重情況下還可能導(dǎo)致人員的傷亡及財(cái)產(chǎn)的損失。因此,政府必須重視教學(xué)樓建筑物的防雷工程設(shè)計(jì)工作,采取必要的防雷措施,確保好建筑防雷工程的施工質(zhì)量。
2 資料采集與分析
2.1 地理位置
珠海市位于廣東省南部,珠江口西岸,“五門”(金星門、磨刀門、雞啼門、虎跳門、崖門)之水匯流入海處。地處北緯21°8′—22°27′東經(jīng)113°03′—114°19′。雷電活動(dòng)頻繁,屬于高雷區(qū)雷,雷電活動(dòng)分析如下。
2.2 氣象觀測資料分析
某地區(qū)2006—2012年雷電監(jiān)測資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果:年平均雷暴日為51d,月平均雷暴日超過4d,雷電活動(dòng)主要發(fā)生在4-9月,月平均最高雷暴日接近11d,6-8月為雷電多發(fā)期,月平均雷暴日數(shù)超過8d。
2.3 地閃密度
平均地閃次數(shù)為32939次,地閃密度為41次/(km2·a),該區(qū)年平均地閃次數(shù)為3954次,地閃密度為45次/(km2·a)。
2.4 地閃強(qiáng)度與累積概率
該區(qū)最大正閃強(qiáng)度、最大負(fù)閃強(qiáng)度、平均地閃強(qiáng)度分別為241.0kA、244.7kA、39.26kA,地閃強(qiáng)度介于0~20kA、20~50kA、50~100kA、100kA以上的概率分別是28.24%、59.82%、10.52%、1.68%。
2.5 地閃月分布、日分布
該區(qū)地閃主要活動(dòng)期是4-9月,92.5%以上的地閃都發(fā)生在這6個(gè)月。
地閃主要活躍在14—03時(shí),91.9%的地閃都發(fā)生這個(gè)時(shí)段,04-13時(shí)地閃相對(duì)較少,約8.1%的地閃發(fā)生在這個(gè)時(shí)段。
3 教學(xué)樓建筑布局及結(jié)構(gòu)
教學(xué)樓建筑物為5層磚混結(jié)構(gòu),建造17余年,長為60m,寬為20m,高為18m。教學(xué)樓無直擊雷防護(hù)措施。
該教學(xué)樓無抗浪涌防護(hù)措施。配電室內(nèi)總配電柜已與大樓接地裝置連接,連接點(diǎn)牢固、可靠、無松動(dòng)現(xiàn)象??偱潆姽駜?nèi)各接地匯集排連接點(diǎn)牢固、可靠、無松動(dòng)現(xiàn)象;各樓層配電箱內(nèi)均敷設(shè)有不小于6mm2接地線。
進(jìn)、出建筑物電源線、教學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)線應(yīng)采取屏蔽措施,室內(nèi)接地匯集排,布線凌亂。各個(gè)機(jī)柜、機(jī)架均應(yīng)做接地處理。
進(jìn)、出建筑物金屬管道、建筑物金屬門窗等做接地處理。
4 教學(xué)樓防雷設(shè)計(jì)
4.1 教學(xué)樓防雷建筑物分類和分級(jí)
由于該教學(xué)樓能夠容納1200名學(xué)生,屬于人口密集場所,因此應(yīng)計(jì)算建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/a),通過計(jì)算可知教學(xué)樓的年雷擊次數(shù)N1=0.08(次/a),根據(jù)相關(guān)規(guī)定:預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)>0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物,應(yīng)劃為第二類防雷建筑物。因此,對(duì)教學(xué)樓的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定按二類設(shè)計(jì)。
4.2 電子信息系統(tǒng)入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)
根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343-2012計(jì)算入戶設(shè)施預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N2(次/a)=4.58。
教學(xué)樓N=N1+N2=4.81(次/a)
4.3 可接受的最大年平均雷擊次數(shù)(NC)計(jì)算
直擊雷和雷電電磁脈沖引起電子信息系統(tǒng)設(shè)備損壞的可接受的最大年平均雷擊次數(shù)NC按下式確定:
NC=5.8×10-1/C(3)
由學(xué)校的實(shí)際情況得:
C1———建筑物結(jié)構(gòu)、材料因素,磚混結(jié)構(gòu)1.5;
C2———信息系統(tǒng)重要程度因子,使用架空線纜設(shè)備1.0;
C3———電子信息系統(tǒng)設(shè)備耐沖擊類型和抗沖擊過電壓能力因子,較弱1.0;
C4———電子信息系統(tǒng)設(shè)備所在雷電防護(hù)區(qū)域(LPZ)的因子,設(shè)備在LPZ1區(qū)內(nèi)1.0;
C5———電子信息系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生雷擊事故的后果因子,信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)中斷不會(huì)產(chǎn)生不良后果0.5;
C6———區(qū)域雷暴等級(jí)因子,多雷區(qū)1.2。
C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=6.2
NC=5.8×10-1/C=0.094,因此,N>NC。
5 教學(xué)樓防雷設(shè)計(jì)
5.1 外部防雷設(shè)施
教學(xué)樓長60m,寬20m,樓高18m,于是宜采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器。避雷網(wǎng)(帶)應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè),并應(yīng)在整個(gè)屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的網(wǎng)格。
經(jīng)勘測得土壤電阻率為500Ω·m,可計(jì)算地網(wǎng)有效長度為45m。
5.1.1 接閃器
在屋面使用避雷網(wǎng)作為接閃器,使之在屋面組成10m×10m的網(wǎng)格。教學(xué)樓的避雷網(wǎng)采用直徑不小于8mm的圓鋼鋪設(shè),同時(shí)應(yīng)在建筑物易受雷擊處加短針保護(hù),如建筑物陽角處、屋脊等,高度約0.5m。
5.1.2 引下線
引下線采用圓鋼,圓鋼直徑不小于8mm。引下線沿教學(xué)樓外墻明敷,并經(jīng)最短路徑接地,在各引下線上于距地面0.3~1.8m之間裝設(shè)斷接卡。在人員流量較大的地方,引下線應(yīng)采取暗敷、塑料管或橡膠管等保護(hù)設(shè)施,防止跨步電壓或產(chǎn)生電位差而造成的損失。同時(shí)引下線的接地部分埋深應(yīng)不<80cm深度。
5.1.3接地裝置
本設(shè)計(jì)采用直擊雷接地網(wǎng)作為聯(lián)合接地裝置。按照共用接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,直擊雷接地裝置、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房接地裝置和浪涌保護(hù)器接地裝置聯(lián)合接地體,接地體的接地電阻≤1Ω。
5.2 教學(xué)樓內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)
關(guān)鍵詞:建筑物 防雷裝置 設(shè)計(jì)審核 常見缺陷
Abstract: based on the investigation of the XinGanXian tall buildings. Summary of the lightning protection in recent years building drawings evaluation practice and lightning protection equipment design common technical flaws. Lightning from the source rule out hidden dangers, maximize safety factor, reduce the harm caused by lightning.
Keywords: building lightningproof device design review common defects
中圖分類號(hào): TU976+.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
新干縣位于江西省中部、吉安市北部,隨著高層智能建筑物和民用住宅內(nèi)電子信息設(shè)備的增加,設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)防雷減災(zāi)工作重要性和雷電災(zāi)害的嚴(yán)峻形勢,加強(qiáng)責(zé)任心,嚴(yán)格規(guī)范防雷裝置設(shè)計(jì),信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,各種電氣設(shè)備日趨增多,雷電電磁脈沖(LEMP)危害愈顯嚴(yán)重,每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時(shí)有發(fā)生,所造成的損失非常巨大。
1、防雷審核目的
由于設(shè)計(jì)不當(dāng)造成建筑物本身防雷先天不足,給內(nèi)部設(shè)備留下永久性雷擊隱患??梢?,建筑物圖紙防雷裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量是防御雷電災(zāi)害的首要保障。
2、防雷審核工作
2.1提供技術(shù)資料文件
建設(shè)單位提供建筑、結(jié)構(gòu)、電氣全套施工圖紙和規(guī)劃證,拷貝電子文件:小區(qū)總平和效果圖、接地和防雷、配電系統(tǒng)、等電位連接等圖紙。
與建筑物有關(guān)的二次補(bǔ)充設(shè)計(jì)圖紙:包括外部金屬裝飾飄架、玻璃幕墻、避雷針和配電系統(tǒng)SPD裝置設(shè)備、機(jī)房裝修等與防雷有關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目,由于在建筑圖紙中沒有詳細(xì)設(shè)計(jì),應(yīng)按照原行政審批程序單獨(dú)審核,這些項(xiàng)目工程則需要提供:設(shè)計(jì)和施工圖紙,單位和個(gè)人設(shè)計(jì)、施工資質(zhì)證書,使用產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告、合格證、報(bào)關(guān)單和備案證書等相關(guān)資料。
2.2防雷裝置審核意見書
《防雷審核意見書》屬于部門間技術(shù)交底、溝通文件、存檔資料,要求記載與防雷有關(guān)的主要數(shù)據(jù),必要時(shí)需要及時(shí)反饋到原設(shè)計(jì)單位進(jìn)行修改后存檔備案。目前主要記載五部分內(nèi)容:
2.2.1、設(shè)計(jì)圖紙已明確技術(shù)要求,包括①設(shè)計(jì)依據(jù)、防雷類別、接地阻值②接閃器:避雷帶、針、網(wǎng)格③引下線④防側(cè)擊雷措施⑤等電位聯(lián)結(jié)端子和措施⑥均壓、分流措施⑦基礎(chǔ)接地⑧接地端子⑨外露金屬構(gòu)件:幕墻等⑩其它說明等。
2.2.2、提示應(yīng)注意或需要改正的事項(xiàng):主要針對(duì)表述或設(shè)計(jì)過與簡單的圖紙,需要明確的技術(shù)要求或措施,此條設(shè)計(jì)圖紙問題嚴(yán)重時(shí)內(nèi)容很多。
2.3設(shè)計(jì)思路和原則要求
從雷電綜合防護(hù)角度出發(fā),防雷裝置設(shè)計(jì)圖紙的審核須堅(jiān)持“全面規(guī)劃、綜合治理、整體防御、多重保護(hù)、層層設(shè)防”和“防治結(jié)合、以防為主”的原則,保持全面性、結(jié)構(gòu)性、層次性和目的性等清晰的設(shè)計(jì)思路,具體體現(xiàn)在接閃、分流、均壓、屏蔽、接地和布線等六項(xiàng)技術(shù)措施中。
2.4記載防雷設(shè)計(jì)質(zhì)量
由于設(shè)計(jì)院機(jī)制改革和集團(tuán)公司呈多元化發(fā)展趨勢,設(shè)計(jì)水平相差很大,存在問題比較嚴(yán)重,通過責(zé)令退回或補(bǔ)充詳細(xì)繪制,簽發(fā)《防雷審核意見書》并督促回復(fù)變更書,經(jīng)常多次溝通、互相交流和學(xué)習(xí)借鑒外地先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)等多種方式,我們對(duì)防雷設(shè)計(jì)質(zhì)量按照5個(gè)等級(jí)考評(píng),以便對(duì)設(shè)計(jì)單位情況、個(gè)人水平跟蹤了解、評(píng)價(jià)、考核,防雷設(shè)計(jì)質(zhì)量有明顯改進(jìn)。
3、防雷設(shè)計(jì)圖紙常見缺陷
3.1防雷平面圖常見弊病
圖紙缺少主要軸線、標(biāo)高和避雷帶材料型號(hào)、規(guī)格、安裝方式、網(wǎng)格尺寸等?;蜻z漏了高出屋面的構(gòu)筑物(如設(shè)備間、飄板、排煙口、結(jié)構(gòu)墻等)的防雷設(shè)計(jì)。防雷平面圖在沒有繪制基礎(chǔ)接地平面圖時(shí),應(yīng)標(biāo)明等電位接地端子、預(yù)留端子、室外測試點(diǎn)等位置。
3.2是否采取防直擊雷措施,缺乏長遠(yuǎn)眼光
《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》征求意見稿中,已參考JGJ/T16-92技術(shù)條文,擴(kuò)大了三類防雷范圍,統(tǒng)一了設(shè)計(jì)依據(jù)之間的雷擊次數(shù)界限。實(shí)際上,利用框架結(jié)構(gòu)作為防雷引下線和接閃器是很方便的事情,同時(shí)也為屋頂安裝廣告架、亮化照明等外露金屬構(gòu)件提供了方便,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮電氣信息設(shè)備日趨增多的發(fā)展趨勢,以較高防雷安全性能設(shè)計(jì)。
3.3引下線布局位置不當(dāng)
不少設(shè)計(jì)院在高層建筑物樓頂?shù)脑O(shè)備間四角和低層裙樓外沿都設(shè)置引下線,給泄放雷電流入地提供盡可能多的通道。為抑制雷電流流經(jīng)很長引下線時(shí)四周產(chǎn)生的雷電磁場和感應(yīng)電壓,在不同高度樓面的分流措施和與均壓環(huán)有機(jī)結(jié)合成屏蔽網(wǎng)以抑制LEMP破壞作用。
3.4基礎(chǔ)接地裝置沒有整體觀念,沒考慮地電位反擊問題
整體觀念是指對(duì)內(nèi)部和外部防雷裝置做整體統(tǒng)一的考慮。
內(nèi)部整體觀念是指在利用建筑物的樁和承臺(tái)作防雷接地體時(shí),對(duì)信息系統(tǒng)等弱電設(shè)備又設(shè)計(jì)了人工接地體,兩個(gè)接地體間距多數(shù)達(dá)不到防雷安全距離要求,忽視了雷電高壓對(duì)人工地的反擊,沒有完全理解等電位連接的重要性。
3.5等電位連接重視不夠
高層建筑雷電流的散流途徑長,從接閃到引下線到接地裝置的電位梯度大,依據(jù)“法拉第籠”均衡電位基本原理,水平方向應(yīng)從建筑物各層梁、板、柱內(nèi)主筋距地面不低于0.3m處焊出預(yù)留電氣接地端子,尤其是商務(wù)樓或辦公樓可能安裝信息設(shè)備的房間,以便設(shè)備采取M型或MS組合型等電位連接提供方便。內(nèi)部豎直方向的金屬構(gòu)件和大尺寸的內(nèi)部導(dǎo)電物:必須在頂端與底端作可靠接地,高層建筑的中部應(yīng)作≤3層的間距連接。
3.6對(duì)內(nèi)部設(shè)備的LEMP防護(hù)措施考慮不夠全面
雷擊建筑物時(shí)產(chǎn)生的雷電電磁脈沖(LEMP)對(duì)微電子設(shè)備尤其是信息系統(tǒng)的危害很大。
建筑物除采用針與帶的組合來保護(hù)建筑物及天面上的設(shè)施外,良好的屏蔽措施能有效的減小電磁干擾,保護(hù)建筑物內(nèi)的重要微電子設(shè)備和信息系統(tǒng)。
3.7電氣說明過于簡單或粘貼現(xiàn)象嚴(yán)重
個(gè)別設(shè)計(jì)人員責(zé)任心不強(qiáng),不能夠按照《建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》和建設(shè)部門規(guī)程認(rèn)真工作,缺少應(yīng)明確的技術(shù)措施和要求,粘貼、拷貝現(xiàn)象十分嚴(yán)重,缺乏應(yīng)有的職業(yè)道德和素質(zhì)。
主要參考文獻(xiàn):
[1]《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94( 2000年版)
【關(guān)鍵詞】微電機(jī);建筑物;防雷設(shè)計(jì)
微電子技術(shù)的在得到廣泛關(guān)注的應(yīng)用的同時(shí),也存在一些缺點(diǎn),如果其遭到雷擊,很可能是設(shè)備甚至系統(tǒng)受到損壞和中斷,所以對(duì)微電子在建筑物中的設(shè)計(jì)必須要給予足夠的重視。
一、微電子設(shè)備容易遭受雷電電磁脈沖的損壞
雷電磁脈沖具有感應(yīng)范圍大的特點(diǎn),其對(duì)建筑物內(nèi)的各種電子設(shè)備都有著一定的危害。
而微電子設(shè)備在抗干擾能力方面較低,比較容易遭受到各種來自雷電磁脈沖的侵害。
1.由于微電子設(shè)備越來越像高精度和高可靠性發(fā)展,其對(duì)雷電電磁脈沖的抗擊打能力也越來越有所下降,所以如果沒有一套高于普通建筑的科學(xué)、配套、合理的防雷電電磁脈沖的保護(hù)措施,是極其危險(xiǎn)和不可靠的。所以,在智能建筑的設(shè)計(jì)中,微電子設(shè)備的防雷電保護(hù)是必須而且首先要考慮的一個(gè)問題。
2.微電子設(shè)備受到破壞的很大原因是由于收到次脈沖的干擾。雷電電磁脈沖對(duì)微點(diǎn)設(shè)備的干擾形式主要有:避雷針在接閃時(shí),瞬間雷電中帶有的強(qiáng)大的磁場對(duì)建筑內(nèi)的微電子設(shè)備進(jìn)行干擾;空中的電磁輻射對(duì)微電子設(shè)備的電磁干擾;由外部電纜傳來的電磁波對(duì)微電子設(shè)備的干擾。
在許多建筑物種,僅僅采用避雷針或者避雷網(wǎng)就可以有效降低雷害的概率。雷電感應(yīng)一般比較難以防范,其不但可以感應(yīng)到幾百米以外的落雷所產(chǎn)生的電磁脈沖,也可以感應(yīng)避雷針等防雷措施中的電磁脈沖,但一般的電子設(shè)備對(duì)雷電脈沖的防護(hù)本身就很高,所以造成的傷害并不是很大。電子設(shè)備的耐壓水平較低,許多雷電脈沖都可以對(duì)其產(chǎn)生傷害,而微電子很有可能被來自電源線、信號(hào)線等所帶的雷電電磁脈沖所損壞,所以微電子設(shè)備損壞的主要原因是由于雷電磁脈沖的作用。
二、電子應(yīng)用工程類建筑防雷設(shè)計(jì)考慮的問題
通常情況下在進(jìn)行建筑物的防雷裝置的設(shè)置時(shí),主要有內(nèi)部裝置設(shè)置和外部裝置設(shè)置兩種。外部防雷裝置一般都是避雷針、避雷網(wǎng)等常規(guī)裝置,而除了常規(guī)裝置以外的如:屏蔽、等電位等所有防雷措施都屬于內(nèi)部防雷裝置的范疇。這樣劃分既可以防止建筑遭受直雷擊也可以減少電磁脈沖對(duì)微電子設(shè)備的損壞,從而達(dá)到保護(hù)微電子設(shè)備的目的。
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,由于傳統(tǒng)的防雷裝置有著局限性,所以其已經(jīng)不能夠很好的保護(hù)電子應(yīng)用工程類建筑物避免雷電的侵害,所以在點(diǎn)在應(yīng)用工程類建筑中設(shè)計(jì)人員要在做好傳統(tǒng)防雷的基礎(chǔ)上,不斷強(qiáng)化建筑物內(nèi)部的防雷設(shè)計(jì)。
1.傳統(tǒng)的外部防雷措施如:避雷針如要保護(hù)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備免遭雷擊傷害,其就必須具有一定的高度,而高度和遭受雷擊的概率是成正比,既避雷針的高度越高,遭受雷擊的概率也就越大。所以,如果對(duì)電子應(yīng)用工程類的建筑物只使用傳統(tǒng)的避雷方法,不僅無法達(dá)到保護(hù)微電子設(shè)備的目的,甚至有可能給微電子設(shè)備帶來更大的危害?;谝陨显颍ㄗh在電子應(yīng)用工程類建筑物中盡量避免使用避雷針。如要使用,也必須做好必要的內(nèi)部防雷措施,以此來降低和減少由避雷針帶來的危害。比如在防雷設(shè)計(jì)中,在保證引下線之間距離符合規(guī)定的前提下,盡量多使用引下線,其不僅可以對(duì)雷電流起到很好的分流效果,還可以達(dá)到屏蔽的效果,從而達(dá)到更好保護(hù)微電子設(shè)備的目的。
2.前面,我們已經(jīng)知道微電子損壞的主要原因就是電磁脈沖,而電磁脈沖來自外部,所以屏蔽是防止電磁脈沖干擾微電子設(shè)備的最好方法。屏蔽的主要原理是:利用建筑物內(nèi)的鋼筋結(jié)構(gòu),使其連接成一體,這樣不僅可以有效防止電磁波的輻射,還可以達(dá)到對(duì)雷電的分流效果,從而達(dá)到對(duì)電磁脈沖屏蔽的目的。而防雷電干擾還有一個(gè)很有效的方法,就是利用室內(nèi)布線,其主要原理是:使微電子設(shè)備遠(yuǎn)離建筑中引下線,并將主干線與接地網(wǎng)進(jìn)行連接。
而在防雷方面,良好的接地措施也是很重要的一個(gè)因素,其主要分為以從設(shè)備運(yùn)行角度考慮、消除連續(xù)低頻噪音為目的的獨(dú)立接地和以過壓保護(hù)為目的的聯(lián)合接地體兩種形式。而現(xiàn)在,在電子應(yīng)用類工程建筑物種多使用聯(lián)合接地體的方式以達(dá)到有效避雷的目的。這是因?yàn)槁?lián)合接地體主要是將工作接地、防雷接地和電子信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一的連接,將其連接到建筑的基礎(chǔ)接地裝置上,從而使建筑物遭受雷擊時(shí),建筑物內(nèi)的電壓保持不變。正是由于聯(lián)合接地體能夠達(dá)到獨(dú)立接地所不能達(dá)到的對(duì)電壓保護(hù)的目的,其被越來越多的用在建筑物的防雷設(shè)計(jì)中。由于在電子應(yīng)用系統(tǒng)中,通常對(duì)在低頻信號(hào)工作接地有較高的要求。因此,通常不允許在低頻工作接地系統(tǒng)中存在壞流,采用的是聯(lián)合的接地體。所以,通常采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)在低頻信號(hào)工作接地中。任何一層的低頻喜好工作接地都要直接接在本層的單點(diǎn)接地板上。整個(gè)建筑物形成一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)的干式結(jié)線,不得有環(huán)路的存在,整個(gè)單點(diǎn)接地系統(tǒng)應(yīng)該確保建筑物的基礎(chǔ)底板和建筑物的中心系統(tǒng)具有良好的鏈接。并且直接把它和基礎(chǔ)裝置焊接起來。這樣可以有效的避免防雷引下線引起的強(qiáng)磁場干擾。
三、對(duì)電子應(yīng)用類工程建筑的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)
1.為了確保雷雨天電子設(shè)備能夠正常、有效、安全的工作,在整個(gè)建筑防雷系統(tǒng)中采用的裝置應(yīng)該是聯(lián)合接地體裝置,在正常工作時(shí),低頻信號(hào)的接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地模式,這樣可以確保系統(tǒng)的安全性,整個(gè)建筑物采用的樹干式結(jié)線模式。整個(gè)接地系統(tǒng)的垂直引下線應(yīng)該從整個(gè)建筑的中心部位到建筑底板都要鏈接。而且要把基礎(chǔ)底板鋼筋和主干鋼筋焊接起來。
2.為了減少由于下泄流引起的在建筑內(nèi)靠外墻處產(chǎn)生的較強(qiáng)磁場的影響。建筑內(nèi)的精密設(shè)備用房應(yīng)該和靠外墻處保持一定的距離,同時(shí)確保通信主干線及電力主干線應(yīng)該盡可能的靠近建筑物的中心處。
3.對(duì)于高壓架空線和啊架空線的家住,還應(yīng)該充分考慮雷電波的入侵,在進(jìn)行設(shè)計(jì)和建筑時(shí),為了防止雷電波的侵入,應(yīng)該采取過電壓保護(hù)以及加裝避雷器等措施。對(duì)于像航空障礙燈以及天線等在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),也應(yīng)該考慮可能遭到的雷電波入侵,因此應(yīng)該考慮添加額外的保護(hù)裝置比如浪涌保護(hù)器等。在信息系統(tǒng)信息通道和電源線路通道上,應(yīng)該添加分級(jí)設(shè)置的電涌保護(hù)器。
4.由于建筑物內(nèi)可能產(chǎn)生各種反擊電壓,因此,從人身安全的角度考慮,為了確保設(shè)備安全和人身安全,應(yīng)該建立一個(gè)等位電壓鏈接到建筑物內(nèi)。
5.為了避免和減少來自建筑物外邊的各種雷電波的各種電磁輻射,盡可能的削弱電子脈沖對(duì)微電子設(shè)備的影響,通常采用的比較成熟的方法是用屏蔽的方法,把建筑物防雷設(shè)計(jì)成為籠式避雷網(wǎng)。
6.當(dāng)建筑物遭到雷擊的時(shí)候,可能會(huì)產(chǎn)生引下線流經(jīng)過強(qiáng)大的雷電流的作用而對(duì)建筑物內(nèi)的各種微電子設(shè)備產(chǎn)生的影響,這里在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在滿足基本要求和操作規(guī)范的前提下,額外的增加引下線流的數(shù)量,這樣可以盡可能的為對(duì)每根引線下的電流密度產(chǎn)生分流的作用。同時(shí)也增加了屏蔽的效果。
7.為了減少直接遭受雷劈的概率,這里應(yīng)該盡可能的少用避雷針裝置,如果確實(shí)需要使用避雷針,應(yīng)該確保和微電子設(shè)備保持一定距離。盡可能的多用避雷網(wǎng)。
四、結(jié)論
微電子設(shè)備的通常工作在較低的電壓信號(hào)下,因此,不論是抗雷電能力還是抗干擾能力方面都不高,所以,微電子設(shè)備對(duì)電磁環(huán)境的要求比較高。微電子系統(tǒng)中任何一個(gè)設(shè)備的損害都有可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的破壞甚至是帶來巨大的損失,因此,在建筑物的防雷設(shè)計(jì)時(shí),一定要對(duì)微電子設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)以足夠的重視。
參考文獻(xiàn)
[1]陳學(xué)斌.淺析建筑物中的避雷技術(shù)[J].廣東建材,2008(06).
關(guān)鍵詞 天然氣;雷電防護(hù);屏蔽;等電位
中圖分類號(hào)TE8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2012)58-0147-02
0 引言
近年來,天然氣的利用越來越廣泛,它以價(jià)格低及環(huán)保受到越來越多的客戶的青睞。然而,對(duì)于天然氣的LNG氣化站儲(chǔ)存及銷售單位,其雷電的防護(hù)又顯的極其重要,如果因?yàn)槔纂姺雷o(hù)沒有做到位,輕者建筑物及儀器受損,重者會(huì)發(fā)生爆炸以及人員的傷亡。本文就某粵西天然氣LNG氣化站的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討。
1 工程設(shè)計(jì)要素
防雷工程設(shè)計(jì)的要素包括:雷電活動(dòng)區(qū)域、建筑物及其設(shè)備的雷電防護(hù)分類、被保護(hù)物是否(分區(qū)、分級(jí)、分系統(tǒng))、當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪蚀笮〉取TO(shè)計(jì)的方案將依據(jù)這些要素對(duì)被保護(hù)物實(shí)施接閃、分流、屏蔽、接地、等電位連接及合理的綜合布線的技術(shù)措施,最大限度的防止或減少雷電對(duì)被保護(hù)物的危害。
1.1 雷電活動(dòng)區(qū)域
某粵西天然氣LNG氣化站年平均雷暴日為94.4日,依據(jù)國家規(guī)范屬于強(qiáng)雷區(qū)(屬于最高級(jí)別),該站的土壤電阻率為800Ω?m。
1.2 雷電防護(hù)分類
該氣化站地理位置空曠,當(dāng)中的儲(chǔ)氣罐是附近的最高物體,易受雷擊,而天然氣屬易燃易爆氣體,參照GB50057-94(2000版)第2.0.3條,其應(yīng)劃為第二類雷電防護(hù)。
1.3 該氣化站所包含區(qū)域
該氣化站分為生產(chǎn)區(qū)和辦公區(qū)。生產(chǎn)區(qū)包括罐區(qū)、氣化區(qū)、充裝臺(tái)、地磅、放散塔;辦公區(qū)包括門樓、傳達(dá)室、輔助用房、消防泵房。
2 直擊雷的防護(hù)
2.1 罐區(qū)直擊雷防護(hù)
罐區(qū)由兩個(gè)立罐組成,其周身為鋼結(jié)構(gòu),鋼的厚度大于4mm,符合GB50057-94(2000版)里的條例,可以直接利用罐體接閃,但兩個(gè)罐周圍需做一圈地網(wǎng),地網(wǎng)材料包括:水平接地體40×4的鍍鋅扁鋼、垂直接地體50×5×2500的鍍鋅角鋼,每個(gè)罐必須兩點(diǎn)接地。
2.2 氣化區(qū)直擊雷防護(hù)
氣化區(qū)由8個(gè)氣化器組成,由于氣化器里的天然氣已經(jīng)是氣體形式,氣化器直接接閃會(huì)增大爆炸的可能性,所以需增加避雷針或避雷塔,此處雙針保護(hù)范圍不夠,四針保護(hù)范圍足夠,但是成本高,只能是架設(shè)避雷塔加避雷線的形式保護(hù),經(jīng)過計(jì)算及抗風(fēng)能力的考慮,可以選用GFW系列鋼結(jié)構(gòu)避雷線塔(雙塔高度都為25m)加以保護(hù),為了強(qiáng)化保護(hù),氣化器本身也需接地。此處地網(wǎng)材料同上。
2.3 充裝臺(tái)及地磅的直擊雷防護(hù)
充裝臺(tái)天面需加設(shè)避雷帶給予接閃,避雷帶規(guī)格為φ12的鍍鋅圓鋼,四個(gè)屋角加裝φ16的避雷短針,引下線利用四個(gè)角的柱筋引下,充裝臺(tái)長寬為10m×5m規(guī)格的,已經(jīng)符合了二類防雷里天面網(wǎng)格的范圍,避雷帶中間不需要再加設(shè)網(wǎng)格,裝臺(tái)里的各個(gè)儀器設(shè)備必須與地網(wǎng)可靠連接,地磅與充裝臺(tái)相近,地網(wǎng)可以共用,地磅本身可以接閃。
2.4 放散塔直擊雷防護(hù)
放散塔本身是金屬結(jié)構(gòu),可以用做接閃,在放散塔兩邊做放射條狀地網(wǎng),人工地網(wǎng)需與放散塔基礎(chǔ)相連,放散塔需兩點(diǎn)接地。
2.5 門樓、傳達(dá)室及輔助用房的直擊雷防護(hù)
這三個(gè)建筑物相近,可以在直擊雷防護(hù)上做整體考慮,門樓和傳達(dá)室需加設(shè)避雷帶給予接閃,避雷帶規(guī)格為φ12的鍍鋅圓鋼,其各自在四個(gè)屋角裝設(shè)φ16的避雷短針,門樓長寬為20m×3m的,中間需加設(shè)兩條網(wǎng)格,引下線可以經(jīng)門樓兩邊的柱筋引下,而傳達(dá)室長寬為4.5m×3.5m的,避雷帶中間不需要加裝網(wǎng)格,引下線需用φ12的鍍鋅圓鋼在兩個(gè)屋對(duì)角套φ35PVC管明敷引下與地網(wǎng)相連。輔助用房的天面在土建設(shè)計(jì)方面已經(jīng)裝設(shè)了不銹鋼護(hù)欄,可以作為避雷帶使用,但需不超過18m與屋頂預(yù)留出來的鋼筋焊接連通,用做引下線用,輔助用房長寬為25m×10m,避雷帶中間需加設(shè)兩條網(wǎng)格,網(wǎng)格距離不能超過8m,網(wǎng)格帶需與避雷帶焊接連通,3個(gè)建筑物都是沿四周做一圈地網(wǎng)并焊接連通,避免因距離太近而發(fā)生反擊。
2.6消防泵房的直擊雷防護(hù)
天面做一圈避雷帶,避雷帶規(guī)格為φ12的鍍鋅圓鋼,其各自在四個(gè)屋角裝設(shè)φ16的避雷短針,引下線可以利用四個(gè)角的柱筋引下,泵房里面沿墻底部裝設(shè)一圈室內(nèi)水平接地網(wǎng),規(guī)格為25mm×4mm的鍍鋅扁鋼,這一圈扁鋼需與地臺(tái)的鋼筋焊接連通,這一做法即把泵房基礎(chǔ)作為散雷電流的接地網(wǎng)用,如接地電阻不符合二類防雷4Ω的要求,可以在泵房周圍加設(shè)人工地網(wǎng)。
2.7 路燈的直擊雷防護(hù)
由于路燈距離比較近,在地網(wǎng)的敷設(shè)上可以設(shè)計(jì)為一個(gè)整體,即沿著路燈的走線全部連通,一個(gè)可以增大接地網(wǎng)的長度,降低接地電阻值;二個(gè)可以減少反擊。每個(gè)路燈都得兩點(diǎn)接地。
3 供電線路的雷電防護(hù)
輔助用房作為整個(gè)氣化站的樞紐,它的供電線路的雷電防護(hù)極其重要,它的供電方式是經(jīng)由附近村莊的變壓器引進(jìn)的。首先,根據(jù)GB50057-94(2000版)里的規(guī)定,低壓架空電纜應(yīng)埋地套金屬鋼管引入,可以起到屏蔽作用,其埋地長度應(yīng)符合下面公式:
l≥2=2≈56.57m(1)
但可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減少電纜埋地長度,但最少不應(yīng)少于15m,在電纜進(jìn)入輔助用房時(shí),埋地金屬鋼管應(yīng)接地,在進(jìn)入配電柜前應(yīng)加裝電涌保護(hù)器SPD,而SPD的選型是有講究的。
4 信號(hào)系統(tǒng)的雷電防護(hù)
氣化站主要用到信號(hào)線路的有差壓液位計(jì)、氣體智能渦輪流量計(jì)等一些設(shè)備,而這些設(shè)備的終端到暴露在戶外,很容易受到雷電電磁波的影響和破壞,所以要在這些設(shè)備終端的進(jìn)線前端加裝信號(hào)專用避雷器用于保護(hù)這些設(shè)備終端。
5 視頻系統(tǒng)的雷電防護(hù)
視頻系統(tǒng)主要包括室外云臺(tái)攝像槍及位于輔助用房監(jiān)控室內(nèi)的顯示屏,室外云臺(tái)攝像槍主要的雷電波侵入線路分別是:視頻信號(hào)線、電源線、云臺(tái)控制線。做好云臺(tái)攝像槍感應(yīng)雷防護(hù)有兩種方案:一種是在攝像槍的前端和室內(nèi)控制主機(jī)前端各安裝一個(gè)組合式視頻、云臺(tái)、電源三合一的SPD;一種是在三種線路兩端分別各安裝一臺(tái)對(duì)應(yīng)的避雷器。
顯示屏的雷電防護(hù):
顯示屏感應(yīng)雷的防護(hù)主要就是做好電源線路以及視頻信號(hào)線路的防護(hù)。電源線路安裝模塊式電源SPD,安裝位置為顯示屏的電源線的進(jìn)線端,具體參數(shù)如下:
標(biāo)稱工作電壓Un:380V/50Hz;
限制電壓UP :380V;
標(biāo)稱放電電流In(8/20μS)5kA;
最大放電電流Imax(8/20μS)10kA;
響應(yīng)時(shí)間tA≤25ns。
視頻信號(hào)線路安裝的視頻SPD參數(shù)同上表格的視頻線路參數(shù)。
6 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的雷電防護(hù)
在路由器進(jìn)線端口要加裝網(wǎng)絡(luò)SPD用與保護(hù)整個(gè)氣化站的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全,網(wǎng)絡(luò)SPD的參數(shù)如下:
標(biāo)稱工作電壓Un:5V;
限制電壓UP :13V;
標(biāo)稱放電電流In(8/20μS):2.5kA(線對(duì)線)
5kA(線對(duì)地);
插入損耗:0.3db;
響應(yīng)時(shí)間tA≤25ns;
接口方式:RJ45。
7 整個(gè)氣化站的屏蔽措施
屏蔽是減少電磁干擾的基本措施,具體宜采取以下措施預(yù)防:外部屏蔽措施、線路敷設(shè)于合適的路徑、線路屏蔽,等電位連接等,以上措施宜聯(lián)合使用。
1)輔助用房的屏蔽
(1)天面在澆鑄前應(yīng)將板筋焊接成0.5×0.5的網(wǎng)格,并與圈梁以及所有的柱筋連通,以達(dá)到良好的屏蔽和分流作用;
(2)為改善監(jiān)控室的電磁環(huán)境,所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬部件都應(yīng)等電位連接在一起,并與接地裝置相連。屋頂板筋、四周柱筋、各層的梁筋、金屬門窗框架等,都必須進(jìn)行等電位連接,這些構(gòu)件的連接構(gòu)成了一個(gè)格柵形大空間,能最大程度上提高屏蔽的效果。
2)所有信號(hào)線路、視頻線路、網(wǎng)絡(luò)線路、電源線路都應(yīng)套金屬管,金屬管兩端都應(yīng)接地處理。
3)等電位處理
各種線路的金屬套管,電纜金屬外皮等在進(jìn)入監(jiān)控室之前應(yīng)在一樓入戶處即LPZ0B與LPZ1交界處與總等電位連接排連接后接地,并在進(jìn)入二樓監(jiān)控室前與監(jiān)控室等電位連接環(huán)進(jìn)行二次連接后接地。
監(jiān)控室內(nèi),應(yīng)將金屬電腦桌、電腦設(shè)備、空調(diào)機(jī)金屬外殼、控制設(shè)備金屬外殼、金屬門窗等與等電位接地環(huán)可靠連接后接地,以減少電磁感應(yīng)時(shí)各設(shè)備之間產(chǎn)生的電位差。
8 共用接地
共用接地系統(tǒng)是現(xiàn)代防雷技術(shù)中重要的防護(hù)措施之一。整個(gè)氣化站的地網(wǎng)應(yīng)連通成個(gè)大地網(wǎng),組成個(gè)連通的接地系統(tǒng)。聯(lián)合接地系統(tǒng)除了能夠有效降低接地電阻外,還可以消除各地網(wǎng)之間的電位差,防止高地電位反擊給設(shè)備帶來損壞。
9 結(jié)論
如今的防雷已經(jīng)不是單純的“避雷針”時(shí)代,要做好防雷需從方方面面考慮,在防雷設(shè)計(jì)這一塊應(yīng)從各個(gè)角落防止或及減少雷電對(duì)建筑物及設(shè)備的損害程度。
參考文獻(xiàn)
[1]建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50057-94,2000.
[關(guān)鍵詞]建筑工程 設(shè)計(jì)與施工 防雷措施
[中圖分類號(hào)] TU7 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2013)-12-197-1
目前,我國的防雷措施大致分為三級(jí)。從一級(jí)到三級(jí)防雷措施逐漸嚴(yán)格。就現(xiàn)在我國大多數(shù)的建筑物來說,一級(jí)防雷標(biāo)準(zhǔn)和二級(jí)防雷標(biāo)準(zhǔn)都基本上能夠達(dá)到,唯獨(dú)三級(jí)防雷標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率參差不一,這也直接導(dǎo)致了最終實(shí)際的防雷效果問題。這是由于我國現(xiàn)在建筑行業(yè)放雷措施系統(tǒng)不完善所造成的,我們廣大建筑業(yè)工作者絕不可以掉以輕心,必須對(duì)這一防雷問題引起注意。
1雷擊災(zāi)害概述
從古到今,為了保護(hù)人類賴以生存的家園,人類不得不不停與各類自然災(zāi)害做斗爭。洪澇、干旱、冰雹、雷擊……每一個(gè)都曾在人類的歷史上劃下過記憶深刻的傷痕。而自然災(zāi)害中最為常見的災(zāi)害之一――雷擊,主要?dú)牡膶?duì)象就是人類的各種高層建筑物。因?yàn)楝F(xiàn)代建筑物越建越高,加上現(xiàn)在建筑物多用各種導(dǎo)電的金屬制成,直接使得現(xiàn)代各類建筑物更易遭到雷擊等自然災(zāi)害的傷害。為了制定出合理的現(xiàn)代建筑業(yè)的放雷措施,首先,我們必須要對(duì)雷電的產(chǎn)生過程有著大致的了解:雷電的產(chǎn)生是由于大氣層中的云朵摩擦所產(chǎn)生的靜電,各類電荷離子聚集在一起,一直超過一定限度值之后,造成直接由天空像地面出現(xiàn)放電等現(xiàn)象的過程。由于雷電產(chǎn)生的過程的特殊性,直接導(dǎo)致雷電的傷害極大,雷電所帶的電荷數(shù)極高,甚至可以高達(dá)幾百萬伏和幾千萬伏,經(jīng)常對(duì)高層建筑物造成不可想象的損傷。
2常見的雷擊災(zāi)害
(1)直擊雷
直擊雷是最為常見的放電模式。直擊雷的產(chǎn)生原理如下:由于大氣層中的云朵不斷摩擦,所產(chǎn)生的靜電值也越來越大,直接導(dǎo)致云層中所累積的電荷數(shù)也越來越多,當(dāng)遇到更高的、和云朵更為貼近的物體接近時(shí),就會(huì)發(fā)生直接從大氣層向地面各種物體例如建筑物等進(jìn)行放電和雷擊的現(xiàn)象,這就是直擊雷的發(fā)生機(jī)制。直擊雷中所含的電能極高,在放電的一瞬間傳遞給其他地面上物體的時(shí)候,容易從電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,造成建筑物的爆炸等各種附加傷害,導(dǎo)致最終所受的損傷巨大。
(2)感應(yīng)雷
感應(yīng)雷,顧名思義,主要是由閃電發(fā)生后激發(fā)的金屬的電磁感應(yīng)所造成的雷電反應(yīng)。此反應(yīng)主要繼發(fā)于閃電發(fā)生后的閃電發(fā)生地周圍的各類金屬制品,尤其是各類弱電金屬物更易受感應(yīng)雷的影響。感應(yīng)雷對(duì)金屬制品的影響極為巨大,一方面,感應(yīng)雷可以對(duì)各類建筑物中已經(jīng)存在的閉合電路造成影響,在閉合電路中形成電流額定值大、突然出現(xiàn)的強(qiáng)大電流,這樣的電流不僅會(huì)燒毀原有路線,同時(shí)極有可能對(duì)現(xiàn)有電路已經(jīng)存在的各類用電器直接通電,造成用電器的損耗甚至報(bào)廢,尤其是各種精密珍貴的用電器,更容易受到這種感應(yīng)雷的影響;另一方面,感應(yīng)雷還可以對(duì)建筑物中的各種單純金屬物造成影響,雖然不能形成明確的閉合回路,但是會(huì)在這樣具體的金屬物中形成危害極大的感應(yīng)電流,在瞬間感應(yīng)電流會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O大的熱能,最終燒毀這些金屬物,甚至引發(fā)火災(zāi)等,造成進(jìn)一步更大的損失。
3建筑物防雷設(shè)計(jì)和施工的具體措施
(1)防雷裝置的組成。接閃器一般位于建筑物的最高處,視建筑物的具體高度設(shè)計(jì)接閃器的具體高度,確保能夠保護(hù)到整個(gè)建筑物。接閃器通常在一定范圍內(nèi)越高越好,這樣既能夠接到建筑物接納范圍內(nèi)的全部閃電,又不會(huì)接受過多的閃電超過其本身對(duì)于閃電的接受閾值,造成漏電的損傷。接閃器通常由一根鍍鋅合金金屬圓柱長條線傳導(dǎo),然后一直接入建筑物的底部,接口處經(jīng)常采用結(jié)構(gòu)性焊接,確保焊接牢固可靠,不會(huì)出現(xiàn)漏電等現(xiàn)象,接閃器所導(dǎo)電線通常直接埋入建筑物的地步,需要額外注意的是應(yīng)該埋在較為隱蔽的無人區(qū),并且在埋入處要立好標(biāo)記。
(2)建筑物防雷接地與地下引線。建筑物的接地系統(tǒng)也要特別引起注意,建筑物的接地系統(tǒng)一般分為三個(gè)部位,即接入分流器,地內(nèi)分流器和鋼筋咬合處。首先是接入分流器,接入分流器的主要作用是將從接閃器傳下來的電流用多根導(dǎo)線進(jìn)行支分電流,讓的導(dǎo)線和大地接觸面積盡可能的大一些,以便電流更為均勻的分散到接入處的各個(gè)部分,防止電荷數(shù)聚積在一處發(fā)生地入式電擊的現(xiàn)象,造成二次傷害;然后是地內(nèi)分流器,地內(nèi)分流器是位于地底的另一個(gè)分流器,這個(gè)分流器的作用和上述的接入分流器的作用極為類似,但主要區(qū)別在于接入分流器主要位于接地處空氣和地面的接壤處,而地內(nèi)分流器主要位于大地內(nèi)部,分散于大地內(nèi)部的各個(gè)部位,在地內(nèi)分流器的布置之前,應(yīng)該對(duì)具體地內(nèi)分流器的安放部位進(jìn)行合理科學(xué)的計(jì)算,大致描繪出電荷的分布和分散方式,嚴(yán)禁亂擺亂放;最后是鋼筋咬合處,這個(gè)部分主要是借助建筑物本來的內(nèi)置鋼筋的導(dǎo)電作用,可以達(dá)到迅速傳遞電流,分散雷擊電流量的作用,除此之外,利用建筑物內(nèi)部的鋼筋傳流作用還可以減少建筑成本,節(jié)省建筑材料。需要注意的是,以上三個(gè)裝置在具體連接和安置前必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行嚴(yán)格的演算和推理,防止因?yàn)榉胖貌课坏膯栴}而導(dǎo)致錯(cuò)誤放電最后形成安全隱患,各個(gè)裝置的銜接處必須用電焊器認(rèn)真焊接。
(3)接閃分流。接閃分流裝置通常所指是接閃桿外部的具體金屬物,通常由各種易導(dǎo)電金屬焊接而成,圍繞在接閃桿外有吸收接閃桿漏掉的雷電和預(yù)防感應(yīng)雷的作用。其主要機(jī)制是通過接閃桿外部的金屬物吸收雷電,并且形成較大的感應(yīng)雷,通過接閃桿的傳導(dǎo)雷電的裝置一起傳入地下,防止感應(yīng)雷對(duì)建筑物內(nèi)部的金屬設(shè)備造成影響。
【關(guān)鍵詞】高層建筑;配電系統(tǒng);綜合防雷;工程設(shè)計(jì)
1 引言
按照我國《高層民用建筑設(shè)計(jì)防規(guī)范》的規(guī)定,凡十層及十層以上的住宅及建筑高度超過二十四米的其它民用建筑均屬高層建筑,隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展,建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大,其內(nèi)各種電氣設(shè)備的使用日趨增多,尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普及,建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設(shè)備。這就對(duì)供電系統(tǒng)的安全、可靠性提出了更高的要求,對(duì)高層建筑物內(nèi)電子設(shè)備的外部環(huán)境提出了更高的要求。
本論文主要結(jié)合高層建筑配電系統(tǒng)的特點(diǎn),詳細(xì)分析探討高層建筑配電系統(tǒng)及其綜合防雷設(shè)計(jì),并以期從中能夠找到合理有效的配電管理及安全防護(hù)應(yīng)用方法,并以此和廣大同行分享。
2 高層建筑配電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及問題分析
2.1 在傳統(tǒng)的低壓供電系統(tǒng)中主要強(qiáng)調(diào)過載、短路保護(hù),其目的是保護(hù)用電設(shè)備、供電線路不受損壞。
2.2 供電系統(tǒng)不采取可靠的接地措施,或者按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求作了接地,但在建筑電氣設(shè)計(jì)及施工過程中,還存在低壓配電系統(tǒng)接地形式混用的作法,電氣接地的質(zhì)量不符合要求,對(duì)于重要的電子設(shè)備未作等電位連接,乃至發(fā)生了許多不該發(fā)生的觸電及人身傷亡事故。
2.3 現(xiàn)行的低壓配電系統(tǒng)中設(shè)置的保護(hù)接零和過流保護(hù)裝置等措施不能完全有效地防止漏電火災(zāi)的發(fā)生,導(dǎo)致高層建筑頻繁的火災(zāi)事故。
2.4 隨著大量電器設(shè)備的使用,漏電保護(hù)器的應(yīng)用也日趨普及,漏電保護(hù)器是現(xiàn)時(shí)有效防止接地故障引起人身電擊和電氣火災(zāi)的保護(hù)電器,但漏電保護(hù)器的選用不當(dāng)或接線不正確,使漏電保護(hù)器不能發(fā)揮應(yīng)有的作用,降低供電系統(tǒng)的可靠性與安全性。
2.5 在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,多年來一直存在一個(gè)懸而未決的老難題,那就是當(dāng)下級(jí)配電回路發(fā)生大短路電流的短路故障時(shí),即使其上級(jí)保護(hù)裝有帶短延時(shí)的所謂三階段保護(hù)斷路器,也往往無選擇性地越級(jí)跳閘,造成大面積停電,有時(shí)導(dǎo)致不應(yīng)有的巨額經(jīng)濟(jì)損失由于技術(shù)上存在困難,國際上也長期未能解決這一難題。
3 高層建筑配電系統(tǒng)及綜合防雷工程設(shè)計(jì)
3.1 高層建筑配電系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)
在建筑電氣設(shè)計(jì)范疇里,供配電設(shè)備容量的選擇是至關(guān)重要的一環(huán)。在施工圖設(shè)計(jì)階段中,有時(shí)設(shè)計(jì)容量會(huì)留有一定的裕度,是為了考慮日后用電設(shè)備發(fā)展的可能需要,這是合理的。但如果選得過大或過小,除了直接或間接地增加工程造價(jià)外還可能發(fā)生配電線路上的誤動(dòng)作甚至造成電氣事故。
3.1.1 配電變壓器的選擇
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),用電設(shè)備容量在250KW或需要變壓器容量在160KVA以上者應(yīng)以高壓方式供電的要求,可知凡是有一定建筑規(guī)模的工程都將使用電力變壓器,但對(duì)于如何選擇變壓器容量的問題上對(duì)有些設(shè)計(jì)者來說還存在誤區(qū)。認(rèn)為變壓器有功負(fù)荷能力、容量應(yīng)按照計(jì)算負(fù)荷負(fù)載或接近滿負(fù)載選擇。其實(shí)這是一種錯(cuò)覺,誤認(rèn)為“滿負(fù)荷”可以做到物盡其用,節(jié)省投資,殊不知雖然變壓器是一種效率高在95%以上的電氣設(shè)備。但只有當(dāng)變壓器的負(fù)荷在0.5-0.6時(shí)才可能實(shí)現(xiàn),這也是從發(fā)揮變壓器最高效率的角度出發(fā)來選擇變壓器容量的首要條件和依據(jù)。當(dāng)然最后確定變壓器容量時(shí)還要綜合考慮其它一些因素,例如環(huán)境溫度的影響,降低溫度可以提高變壓器的輸出功率和減少變壓器的損耗,又如變壓器臺(tái)數(shù)的合理選擇和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等等都是影響變壓器容量選擇的考慮因素。
3.1.2 電容無功補(bǔ)償容量的選擇和配盆
目前我國對(duì)用電單位的功率因素要求高壓供電壓者為0.9以上,低壓供電者為0.85以上,為此絕大多數(shù)的工業(yè)與民用建筑采用補(bǔ)償?shù)霓k法、即在低壓配電室的配電母線上安裝若干組電力電容器補(bǔ)償供電范圍內(nèi)的無功功率以達(dá)到提高功率因數(shù)的目的,但對(duì)于如何正確選擇電容器容量的問題上有的設(shè)計(jì)者錯(cuò)誤認(rèn)為在作施工圖設(shè)計(jì)時(shí)只要根據(jù)配電變壓器容量(KVA)的1/3來選取補(bǔ)償容量(Kvar)就可以了。
實(shí)際上,針對(duì)目前的無功補(bǔ)償選擇,一般都選用無功補(bǔ)償電容器。無功補(bǔ)償電容器在投入運(yùn)行的瞬間在配電線路上會(huì)產(chǎn)生幾十倍甚至上百倍額定電流的涌流,因此要求在配電線路上裝設(shè)專用的切除電容器接觸器。這種接觸器的特點(diǎn)是在產(chǎn)品內(nèi)部裝配有作為限制涌流和強(qiáng)制電容器放電的電阻,這樣就能夠限制涌流在電容器額定電源20倍之內(nèi)和保證電容器在下次投入時(shí)其端子最大剩余電壓≤50V。
3.2 建筑物內(nèi)部防雷工程設(shè)計(jì)
3.2.1 直擊防雷保護(hù)措施
以避雷針為主體的傳統(tǒng)防雷技術(shù)僅能保護(hù)建筑物本身,隨著時(shí)代的發(fā)展,社會(huì)的進(jìn)步和實(shí)踐的深化,其局限性越來越顯露出來。雖然傳統(tǒng)防雷措施,可以有效防止直擊雷和削弱電壓波的強(qiáng)度,減小雷擊的破壞程度。但這些措施并不能完全消除電網(wǎng)中由雷電而引起的暫態(tài)過電壓,感應(yīng)雷電脈沖一般都在千伏以上。
因此,可以采用環(huán)形接地和等電位連接的方式進(jìn)行防雷保護(hù)。環(huán)形接地網(wǎng)就是把接地體沿建筑物周圍圍成一個(gè)閉合環(huán)。這樣的接地網(wǎng)可以使界面以內(nèi)的電場分布比較均勻,減少跨步龜壓對(duì)人的危害,也可減少室內(nèi)在被雷擊時(shí),由于地面電位梯度大產(chǎn)生對(duì)設(shè)備高電壓反擊的危險(xiǎn)。
等電位連接是把建筑物內(nèi)所有金屬物,如混凝土內(nèi)的鋼筋、自來水管、煤氣管,以及其它金屬管道、機(jī)器基礎(chǔ)金屬物和大型的埋地金屬物、電纜金屬屏蔽層、電力系統(tǒng)的零線、防雷建筑物的接地線,統(tǒng)統(tǒng)用電氣連結(jié)的方法連接起來,使整個(gè)建筑物空間成為一個(gè)良好的等電位體。當(dāng)雷電襲擊的時(shí)候,在這建筑物內(nèi)部和附近大體上是等電位的,而不會(huì)發(fā)生內(nèi)部設(shè)備被高電位反擊和人被電擊的事故。
3.2.2 建筑物內(nèi)電子設(shè)備電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)
建筑物內(nèi)電子設(shè)備使用的交流電源通常是由供電線路從戶外交流電網(wǎng)引人的。當(dāng)雷擊子電網(wǎng)附近或直擊于電網(wǎng)時(shí),能夠在線路上產(chǎn)生過電壓波,這種過電壓波沿線路傳播進(jìn)入戶內(nèi),通過交流電源系統(tǒng)侵入電子設(shè)備,造成電子設(shè)備的損壞。同時(shí),雷電過電壓波也能從交流電源側(cè)或通信緬路傳播到直流電源系統(tǒng),危及直流電源及其負(fù)載電路的安全。隨著各種先進(jìn)電子設(shè)備廣泛配備于各類建筑物中,對(duì)電子設(shè)備電源系統(tǒng)防雷問題正普遍受到關(guān)注。對(duì)于建筑物內(nèi)電子設(shè)備的保護(hù)而言,一般應(yīng)首先在供電線路進(jìn)入建筑物的入口處設(shè)置保護(hù)裝置,這樣做可以將沿供電線路襲來的雷電過電壓侵入波防護(hù)于建筑物之外,那些高精尖的電子設(shè)備,還需要在它們的電源輸入端前設(shè)置保護(hù)裝置。
為了避免雷電由交流供電電源線路入侵,可在建筑物的變配電所的高壓柜內(nèi)的各相安裝避雷器作為一級(jí)保護(hù),在低壓柜內(nèi)安裝氧化鋅防雷裝置作為第二級(jí)保護(hù),以防止雷電侵入建筑物的配電系統(tǒng)。為謹(jǐn)填起見,可在建筑物各層的供電配電箱中安裝電源避雷器作為三級(jí)保護(hù),并將配電箱的金屬外殼與建筑物的接地系統(tǒng)可靠連接。
4 結(jié)語
高層建筑由于其層高的原因,對(duì)于高層建筑的配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì),以及相應(yīng)的防雷工程的設(shè)計(jì)都具有一定的特殊性,本論文詳細(xì)探討了高層建筑物內(nèi)部的配電系統(tǒng)及其防雷工程的設(shè)計(jì),具有較好的實(shí)用價(jià)值與指導(dǎo)意義。當(dāng)然,要從根本上提高我國的高層建筑配電應(yīng)用水平及防雷保護(hù)水平,還有賴于廣大技術(shù)人員的共同努力,才能夠最終得到實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1]戴瑜興,黃鐵兵.民用建筑電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社,2003.
[關(guān)鍵字]避雷裝置 防護(hù)措施 高層建筑
[中圖分類號(hào)] TU208.3 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2013)-4-206-2
在設(shè)計(jì)初期,要做充分的準(zhǔn)備工作,調(diào)查,統(tǒng)計(jì),分析,討論等都必須具有其目的與針對(duì)性。此片文章就是就高層建筑防雷設(shè)計(jì)所存在的一些問題與不合理之處提出的處理措施。
1現(xiàn)階段高層建筑設(shè)計(jì)經(jīng)常碰到的瓶頸。
設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)性:所謂人異事不同,防雷設(shè)計(jì)同樣講究同樣的道理,因地制宜才能更好的發(fā)揮防雷設(shè)計(jì)的優(yōu)勢與作用。以往的防雷設(shè)計(jì)往往是有徒其表,只注意其表面,設(shè)計(jì)方案中只考慮到了如何防止直擊雷,對(duì)內(nèi)部設(shè)計(jì)卻不予理會(huì)。還有的考慮到了主體的,但在主題建筑之外的附屬部分沒有設(shè)計(jì)其防雷設(shè)備。弱點(diǎn)部分的設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo):弱電設(shè)備對(duì)傳輸、通信等的抗干擾能力較弱,所以這方面是需要加強(qiáng)的部分。事實(shí)上,大部分設(shè)計(jì)方案中對(duì)這方面恰好是極為欠缺。也就是這個(gè)緣故,弱電設(shè)備遭雷擊而損壞的事件頻繁發(fā)生。
缺少設(shè)備等電位連接裝置設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)方案中很多只設(shè)計(jì)了總等電位與衛(wèi)生間的部分設(shè)置。因?yàn)殡娏鞲袘?yīng)的存在或者進(jìn)入建筑物的雷電流使建筑物內(nèi)外裝置、設(shè)備,以及設(shè)備與人員之間產(chǎn)生很大的電位差。這樣一來,設(shè)備很容易被損壞同時(shí)對(duì)人身安全造成很大威脅。設(shè)計(jì)沒有備案SPD產(chǎn)品,參數(shù)不對(duì)也時(shí)有發(fā)生,未嚴(yán)格遵循梯級(jí)配置原理。第一級(jí)和第二級(jí)的SPD本不是同一產(chǎn)品卻被設(shè)計(jì)成同一種;SPD設(shè)置了但參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn);屋頂?shù)入姎饩€路防雷問題被無視,家庭用電器的供電線路的配置沒有設(shè)計(jì)SPD,電流進(jìn)入配電系統(tǒng),會(huì)對(duì)設(shè)備造成不必要的損壞。
接地存在的障礙:高層建筑物豎井中的接地干線很長,所以會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電流感應(yīng),SPD接到存有感應(yīng)電流的接地干線上其泄放的效果將受到很大的影響。所以在設(shè)計(jì)這部分時(shí),萬不可將其省略,否則將造成放電效果與期待值相差懸殊。
2高層建筑防雷設(shè)計(jì)的要求與標(biāo)準(zhǔn)。
面對(duì)設(shè)計(jì)上存在的上述問題,我們必須明確在設(shè)計(jì)上切忌隨心所欲,肆意發(fā)揮,必須嚴(yán)格按照國家的行業(yè)技術(shù)規(guī)章要求,務(wù)必使設(shè)計(jì)做到符合國家的技術(shù)要求。只有這樣,在防雷設(shè)計(jì)的主導(dǎo)方向上不會(huì)錯(cuò)失方位。
第一類的防雷建筑防直擊雷的措施要遵循下面的規(guī)定:要裝設(shè)獨(dú)立的避閃裝置。架空避閃裝置的網(wǎng)格面積大小應(yīng)小于25平方米或24平方米(注意要使避雷針或避雷裝置獨(dú)立出來。也就是說使其與被保護(hù)物離開)。將避閃裝置分開的桿塔的頭部和架空避閃裝置的柱子上要設(shè)引下線,不少于一根。若桿塔是用金屬或有焊接之處要充分利用金屬作為引下線。
第二類防雷建筑物外部防雷措施,綜合各方面因素,建筑物上的避閃裝置是最適合安裝防雷設(shè)備的部分。按照規(guī)范附錄的規(guī)定,接閃網(wǎng)等應(yīng)沿屋角、屋檐等容易受到雷擊的部位裝設(shè),在整個(gè)屋面形成的網(wǎng)格不能大于100平方米或96平方米;建筑物的高度超過45米時(shí),應(yīng)將接閃帶沿屋頂?shù)乃闹茕佋O(shè),注意接閃帶是鋪設(shè)于外墻的外表面或者是屋檐邊的垂直表面上,面外也可以。對(duì)于超過45米的高層建筑,除了屋頂部分的防雷設(shè)置符合規(guī)章的規(guī)定,還應(yīng)該遵循下面的要求:建筑物高于45米,先應(yīng)該沿屋頂?shù)乃闹茕佋O(shè)避閃裝置,避閃裝置最好安裝在外墻的外表面或者是屋檐的垂直部分。避閃裝置與第二類的相同應(yīng)相互連接。水平方向突出的物體,要是半徑為45米的球體從屋頂沿避閃裝置向下滑,當(dāng)碰到突出部分的物體時(shí),要做好相應(yīng)的防雷措施,以免裝置受損。
第三類的防雷建筑的防雷措施他們的安裝位置的選擇與第二類相差不大,都是綜合各方面因素,建筑物上的避閃裝置是最適合安裝防雷設(shè)備的部分。按照規(guī)范附錄的規(guī)定,接閃網(wǎng)等應(yīng)沿屋角、屋檐等容易受到雷擊的部位。與其不同的是他們在整個(gè)屋面覆蓋的面積小于或等于400平方米或者是384平方米;建筑物的高度超出60米時(shí),應(yīng)將接閃帶沿屋頂?shù)乃闹茕佋O(shè),注意接閃帶是鋪設(shè)于外墻的外表面或者是屋檐邊的垂直表面上,面外也可以。避閃裝置與避閃裝置之間不是獨(dú)立的,他們應(yīng)相互連接。專設(shè)引下線的條數(shù)也有一定的限制,最少不能低于兩條,分布也有其要求,一般來說,沿著建筑物四周和內(nèi)庭院四周是均勻?qū)ΨQ分布的,按沿周長來算的話其間距最好不大于25米。建筑物的跨度很大很大的話,這時(shí)在跨距中間設(shè)引下線同樣是困難很大很難完成,所以在這種情況之下,應(yīng)在跨距兩端設(shè)引下線同時(shí)把引下線的間距縮小,專設(shè)引下線的平均間距應(yīng)小于或者等于25米。
3特殊部位的處理方法
關(guān)于引下線的平均壓環(huán)部分的設(shè)計(jì):在均壓環(huán)的設(shè)計(jì)過程中,要注意下面的幾個(gè)部分,它可以在有外圈梁鋼筋焊通的建筑物的外邊一層形成一個(gè)環(huán)形回路,除此之外,也可以在建筑物的外面部分鋪設(shè)扁鋼或圓鋼也使其形成一個(gè)環(huán)形回路;均壓環(huán)不是封閉的,要與其臨近的引下線形成通路;另外均壓環(huán)還要和建筑物旁邊的所有的金屬物品相連接。
在施工過程中,如果接地線超出一般的長度,就必須將接地干線分層,每分3到4層就要與建筑物里面的柱子或者是剪力的鋼筋進(jìn)行一次連接,這樣電流就可以通過多條鋼筋快速的釋放。除此之外,也可以借助基礎(chǔ)地梁內(nèi)的主筋,將防雷設(shè)備、保護(hù)設(shè)備以及各種弱電設(shè)備連接在同一個(gè)接地體上面,但是接地電阻有一定的要求,必須小于1歐姆。其實(shí),還有一個(gè)很有成效的方法就是將基礎(chǔ)地梁內(nèi)的主筋和樁主筋連在一塊,這樣做也能達(dá)到同樣的效果。對(duì)建筑設(shè)備內(nèi)部影響性最大的一個(gè)障礙就是雷電脈沖,它主要通過網(wǎng)絡(luò)線路來對(duì)建筑內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行入侵。所以,對(duì)此必須采用全面并且切實(shí)可行的方法,屏蔽、接地和電涌保護(hù)器都可以有效的用來防雷擊電磁脈沖。
SPD的配置方面,要根據(jù)相應(yīng)的防雷技術(shù)規(guī)范要求,配置相應(yīng)合理的SPD產(chǎn)品。SPD應(yīng)設(shè)置在總配電開關(guān)處,各層配電配電箱和一些很重要的設(shè)備線路的安裝要做一些電位的連接。SPD的安裝間距要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求,開關(guān)型和限制性的SPD之間線路最好大于或等于10米,限壓型的SPD相互之間距離要小于5米,如若不然,就必須采用相應(yīng)的辦法來解決了。電位與衛(wèi)生局部電位在設(shè)計(jì)的同時(shí),設(shè)備的電位設(shè)計(jì)也不可避免,為了施工工程的順利方便,要給出詳細(xì)明確的設(shè)備電位連接的施工圖。在完成給施工后要評(píng)估高層建筑物的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。這項(xiàng)評(píng)估是在考慮了建筑物的地理位置,地質(zhì)情況,天氣以及建筑物本身,設(shè)備等的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。設(shè)計(jì)高層建筑防雷時(shí),要綜合考慮,不僅僅從使用性能做起,內(nèi)部設(shè)置也要包括在內(nèi)。
4小結(jié)
避雷防護(hù)工程,關(guān)鍵在于成熟可靠,一項(xiàng)成熟可靠的產(chǎn)品和技術(shù)是成功的必需,先進(jìn)為其次。很多高新技術(shù)在針對(duì)某些方面的確有其優(yōu)勢之處,但那些都需要時(shí)間的驗(yàn)證。在雷電防護(hù)這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,那些已經(jīng)被大范圍應(yīng)用和已經(jīng)得到證實(shí)的產(chǎn)品和技術(shù)是首先被采用的,選擇防雷產(chǎn)品要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和大眾化的工業(yè)趨勢,在結(jié)構(gòu)上要遵循先進(jìn),開放,可被放大的原則,并且要對(duì)使其日益增加的需求達(dá)到滿足。在設(shè)計(jì)上,切忌馬虎粗心,或是不認(rèn)真對(duì)待,胡亂敷衍客戶,既然設(shè)計(jì)了就要讓設(shè)計(jì)成為技術(shù),讓設(shè)計(jì)的產(chǎn)品被大眾接受,成為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,使其真正能夠有用與社會(huì),與人類。
參考文獻(xiàn)
[1]吳玉生.高層民用建筑防雷接地質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)的探討[J].福建建筑,2012(12).
[2]謝國林,余利燕,陳瀟瀟.建筑防雷安裝及施工技術(shù)的分析[J].學(xué)術(shù)版,2013(1).