浅谈民用建筑物的防雷接地设计

发表时间:2020/1/14   来源:《建筑实践》2019年第38卷第18期   作者:牛旭斐
[导读] 随着社会经济的快速发展,城市化进程的不断加快
          摘要:随着社会经济的快速发展,城市化进程的不断加快,对于民用建筑物来说,防雷接地设计是一项非常重要的工作,其设计质量的好坏直接影响着整个建筑物能否安全地使用。所以设计人员一定要对建筑电气的防雷设计水平进行严格的把控,为建筑施工质量的有效控制提供更加坚实的保障。 建筑物防雷设计,应认真调查地质、地貌、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等,因地制宜的采取防雷措施,做到安全可靠、技术先进、经济合理。民用建筑将防雷分为三类,根据三种类别对建筑物进行保护。
          关键词:建筑电气;防雷接地;设计要点
          引言  在现代建筑设计中进行建筑物防雷接地设计主要是为了防止人身受到电击、促进电力系统的正常运行,同时做好线路保护,使设备免遭破坏。接地极作为整个接地系统的重要组成部分,其设计的合理与否是保证其接地功能良好实现的重要基础。
单位的正常生产生活的安全做出保障,减少经济损失和人员伤亡,提高生活的质量。
          1建筑电气防雷接地系统的重要性  在现代的工程建造的过程中,进行相应的防雷接地设施建设已经成为一项极为重要的部分,在我国至今几十年的发展过程中,随着电力设施的不断普及,相应的电力设备在日常的生活中使用的频率也正在不断地增大,每一个建筑中电力设备的数量也正在不断地增加。电力设备在为使用者带来极大的便利的同时,也正在为相应的建筑带来巨大的隐患和危险。如今的建筑为了满足人们的居住需求,普遍多为高层,因此在面对自然灾害之雷电灾害过程中,往往具有较大的风险和隐患,并且一旦灾害发生,往往是无法进行有效避免的,同时也会给相应的建筑和住户带来极大的损失。因此在建筑物上面安装一些必要的防雷接地系统,就能够在发生雷电灾害的时候,有效地对雷电进行预防,同时也能在面临灾害的发生时,有效地保护建筑和建筑内的住户。除此之外,进行建筑的防雷接地的设施的建造,也能够为大众日常的生活做出一定的保证。雷电灾害在出现的时候带来的危害和损失往往是巨大的,尤其是出现雷雨的时候,常常会出现断电、断水等等情况,这就为大众的日常生活和生产生活带来了极大的不便,同时也会给相应的企业生产和单位的正常运行造成影响。因此,在如今相应的技术和科学手段已经得到了充分发展的今天,进行有效的防雷接地设计,就显得极为必要,同时也能为居民和企事业单位的正常生产生活的安全做出保障,减少经济损失和人员伤亡,提高生活的质量。


          2、建筑的防雷接地系统设计
          2.1、防直击雷措施
          (1)在建筑物屋顶易受雷击的部位装设接闪带、接闪杆作为接闪器,屋面设置不大于(第一类5m×5m或6m×4m;第二类10m×10m或12m×8m,第三类20m×20m或24m×16m的接闪网格.当建筑物超过30m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设外墙外表面或者屋檐边垂直面上,也可设外墙外表面或屋檐垂直面上.接闪器采用Φ12热镀锌圆钢或者利用建筑物本身的金属构架直接作接闪器以及利用利用大于0.5厚彩色暗扣式钢板作接闪器.板间的连接应是持久的电气贯通,可采用铜锌合金焊、熔,焊、卷边压接,缝接、螺钉或螺栓连接.接闪杆的接闪端宜做成半球状,其最小弯曲半径宜为4.8mm,最大宜为12.7mm,突出屋顶的所有金属构件均与接闪器焊接连通.
          (2)利用建筑物结构柱内直径大于16mm的两根钢筋作防雷引下线,引下线沿建筑物四周均匀布置,且平均间距不大于(第一类12米;第二类18;第三类25米,引下线上端与接闪器焊接连通,下端与基础接地网焊接连通,并将雷击产生的电流引入大地,进而降低雷击危害.引下线应保证钢筋的全线焊通,防止存在漏焊或错焊现象.
          (3)利用地梁和基础内两根不小于Φ16钢筋及断开处采用-25x4热镀锌扁钢焊接成纵向横向闭合网作接地极.接闪带、引下线、接地极三者之间均应可靠焊接.构成良好电气通路.
          2.2、防侧击雷措施
          (1)为防止侧向雷击,(第一类30m,第二类45m)以上外墙上的金属拦杆,门窗等较大金属物与防雷装置连接(利用建筑物外侧圈梁钢筋与防雷引下线连接为均压环).
          (2)由(第一类30m,第二类45m)起外墙上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物直接或通过金属门窗埋镀锌铁与防雷装置连接.
          (3)竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接.
          实例:佛山顺德华美达酒店由8层起外墙上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物直接或通过金属门窗埋镀锌铁与防雷装置连接.
          2.3、防感应雷及雷电波侵入和电磁脉冲措施
          (1)为防雷电电磁脉冲影响,凡进入建筑物的各种线路及金属管道采用全线埋地引入,并在入户端将电缆的金属外皮、钢导管及金属管道与接地网连接.垂直敷设的金属管道两端与防雷装置连接.
          (2)建筑物内防闪电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于2处.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级试验电涌保护器(SPD),电涌保护器的电压保护水平值应少于或等于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12.5kA.
          (3)当Yyn0型或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时(本工程采用Dyn11型接线的配电变压器,设置在地下一层),应在变压器高压侧装设避雷器;在低压侧的配电屏上,当用线路引出本建筑物至其他有独自敷设接地装置的配电装置时,应在母线上装设Ⅰ级试验电涌保护器(SPD),电涌保护器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12.5kA;当无线路引出本建筑时,应在母线上装设Ⅱ级试验电涌保护器(SPD),电涌保护器每一保护模式的标称放电电流值应等于或大于5kA.电涌保护器的电压保护水平值应少于或等于2.5kV.
          (4)低压供电采用TN—S接地系统,在强电设备用房(电梯机房、风机房等)处设接地端子,房间内设备金属外壳与接地端子可靠接地.在地下室变配电房等处设总等电位连接箱MEB,总等电位联结线与接地装置连接.总等电位板由紫铜板制成,将单体建筑物内总配电箱PE干线、建筑物内的水管、煤气管、采暖和空调等进行联结,总等电位联结线采用BV-1x25-PC32,总等电位联结均采用等电位卡子,禁止在金属管道上焊接.卫生间设局部等电位箱LEB.具体做法参见国标图集《等电位联结安装》15D502.每层强弱电井内设接地端子.所有用电设备非带电的金属外壳构架均应与专用保护线作可靠的电气连接.
          (5)预留地极引出线用于接地电阻测量和电气安全接地.
          (6)移动式设备的电源插座线路均带漏电保护,其动作电流为30mA.在层总配电箱中装设300mA的防电气火灾漏电保护装置.

 1建筑电气防雷接地设计中存在的问题
 1.1侧面攻击性雷电防雷设计的要素  对于高层建筑物来说,它主要是由钢结构或者钢筋混凝土结构进行工程施工的,那么在这种情况下,对高层建筑物侧面攻击性雷电防雷设计时,要把这两者的结构因素分析全面,可以听取一些专业人士的建议,同时钢筋材料对引下线要设计科学、实用。如果建筑物的表面还有其他的装饰,在建筑物电气防雷接地设计时,要把这些外在因素都要全面分析,以此来减少不必要的经济损失。
 1.2直面攻击性的雷电防雷设计的要素  在直面攻击性的雷电防雷设计中,运用最多的就是避雷网和避雷针,当然,也可以用一些简单的其他设备来做建筑电气防雷接地设计中的接闪器。接闪器如果满足建筑电气防雷接地设计的要求,都可以运用于高层建筑施工中,但其中一些在自家民用的建筑电气防雷设计中的接闪器是不符合国家标准的。在民用建筑的电气防雷接地设计过程中,对于地下引线的设计,是要把建筑物内的相应施工设备和接地线围成一个大的接地圆圈模式。
 1.3对防雷感应设计的要素  在高层建筑物工程施工时,为了能够加强高层建筑电气防雷接地系统的感应雷电功效,必须在以下两个方面做重点工作:①要把建筑物内的金属零件和金属设备实施防雷接地的措施,这样才能保证高层建筑的防雷效果,也是建筑安全的重中之重;
②在工程施工中,建筑物内的管道防雷感应设计也是一个非常重要的考虑因素。做到以上两点,才能做好建筑的防雷感应效果。
 1.4当雷电波进入侵害时防雷设计要素  在建筑物电气防雷接地设计时,必须要有专业的人员对不同种类的低压线路使用方式和雷电波的侵入方式来实施对电压路段的设计。一般情况下,低压线都是埋在地下的,不会裸露在外面,防止踩踏引起火灾,那么在建筑电气防雷接地设计的时候要把建筑物四周的电缆问题考虑周全,对其实施防雷设计。但是也有特殊的情况,例如,电缆是在半空中与建筑物连接的,在经过风吹雨打,时间的洗礼,已经破旧不堪,那么这时就要及时换掉破旧的电缆,防止在雨水天气时引起火灾,因此换用新电缆,和其他设备连接好,才能有效的起到防雷的作用。
 2电气防雷接地设计的解决措施  2.1直击雷电防雷设计要点  在进行直击雷电防雷设计时,主要有以下几个方面的需要注意:①避雷针以及避雷网是民用建筑防雷接地设计中较常用的两种接闪器形式,这两种形式同时也是直击雷电设计措施中较为普遍的形式。在日常的防雷设计中,在接闪器材料选择的问题上也可以选用金属设备来充当建筑物防雷系统的接闪器。只要接闪器符合直击雷电防雷设计要求,在民用建筑中起到防雷器作用的接闪器都可以运用到高杆铁塔建筑物中。②民用建筑防雷设计中涉及到引下线设计问题时,如果建筑物内有相应的设施,需要将其考虑在内。比如,建筑物内的钢筋、消防梯等设施,在进行引下线设计时可以将其直接作为引下线,但是要注意的是,在具体操作之前,必须要先对有关电位进行测量,以保证引下线的整体性连接。③在民用建筑物防雷接地设计中,基础性设计也是引下线设计的一部分。在进行基础性设计时要以建筑施工设施为基础,以钢筋混凝土为前提,把建筑物内的有关设备以及接地线柱连接起来,从而构成接地线。
 2.2侧雷击防范设计要点  关于侧雷击防范设计主要有以下几个方面需要注意。首先,通常情况下,如果建筑物的高度在60m以上,那么建筑物的整体结构一般是钢筋混凝土或者钢结构。因此,在进行侧雷击防范设计时就需要将这两种结构都考虑在内。比如,在进行引下线设计时就可以利用建筑物的钢筋结构进行设计。如果建筑物的外部有金属性,那在进行侧雷击防范设计时还需要将这一因素考虑在内。  2.3防范雷电波设计要点  在日常的生活中,除雷击之外,防雷电波的入侵也会对建筑物造成非常大的损害,因此,在进行防雷设计时必须要考虑到雷电波的侵袭,其具体的防范措施设计过程中主要有以下几个方面的内容需要注意:①路线引入方式不同,或者防雷电波的入侵方式不同,都会影响到低压线路的选择。比如,低压线从地下进入建筑物的这种情况,在防雷处理上我们可以考虑应用电缆直接入户的方式,即直接将电缆的入户端接到相应建筑的防雷装置上面。②建筑物内的用电设备也存在被雷电波袭击的可能,因此,最直接的方法就是将这些用电设备放置在接闪器的保护范围内。当建筑物内有架空或者埋地的金属管道时,同样要做好相应的防雷设计。
 3结束语  随着高层建筑物的日益发展,人们对电气防雷接地设计的合理性与安全性也愈来愈高,同时对防雷接地设计的质量也有了更高更深的要求。因此,在建筑工程开工之前,不仅要科学、合理、及时的拿出工程设计方案,并且也要积极做出电气防雷的接地设计。这样才能在后续的建筑工程过程中,建筑物与电气防雷接地系统能够很好实施连接,进而来提高建筑物的设施安全以及住户内的电气设备完好无损,充分满足人们日益提高的生活环境和安全意识。 
参考文献 
[1]建筑物防雷设计规范《GB50057-2010》;总等电位联结做法《15D502》.
          [2]孔庆友,徐志全.浅谈高层建筑防雷接地设计[J].科技致富向导,2011,14:239;
          [3]崔恒飞.建筑防雷接地施工探讨[J].门窗,2012,07:111-112.
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