防雷接地是為了瀉掉雷電電流,而對建筑物、電氣設(shè)備和設(shè)施采取的保護(hù)措施。對建筑物、電氣設(shè)備和設(shè)施的安全使用是十分必要的。建筑物的防雷接地系列,一般分為避雷針和避雷線兩種方式。電力系統(tǒng)的接地一般與防雷接地系統(tǒng)分別進(jìn)行安裝和使用,以免造成雷電對電氣設(shè)備的損害。對于高層建筑,除屋頂防雷外,還有防側(cè)雷擊的避雷帶以及接地裝置等,通常是將樓頂?shù)谋芾揍?、避雷線與建筑物的主鋼筋焊接為一體,再與地面上的接地體相連接,構(gòu)成建筑物的防雷裝置,即自然接地體與人工接地體相結(jié)合,以達(dá)到最好的防雷效果。 (1)防雷的基本原理 雷電是自然界中的一種放電現(xiàn)象。大氣中飽和水蒸氣由于氣候的變化,發(fā)生上升和下降的對流,在對流過程中由于強烈的摩擦和碰撞,大量的水滴聚集成帶有不同電荷的雷云,大地就會感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷。當(dāng)帶電云塊對地電場強度達(dá)到25~30kVcm時,周圍的空氣會被擊穿,雷云對大地發(fā)生擊穿放電,這就是平時我們看到的閃電,放電時間一般為30~50μs。因為壁壘設(shè)備上的避雷針等處于地面上建筑物的最高處,所以比較容易使雷電經(jīng)避雷針和與之連接的引下線將雷電電流瀉到大地中去,從而使被保護(hù)的建筑物等免受直接雷擊。 ① 避雷針 避雷針是用來防護(hù)電氣設(shè)備和較高建筑物使其避免遭受直接雷擊的裝置,避雷針實際上是起引雷(接閃器)作用。因為避雷針的高度超過被保護(hù)的建筑物,所以在雷云籠罩下,它的尖端有較大的電能場,能首先將空氣中的雷電電流引向尖端而泄入大地,從而避免了該處的雷云向被保護(hù)物體放電。 避雷針一般使用鍍鋅圓鋼或使用鍍鋅鋼管加工制成。圓鋼的直徑一般不小于8mm,鋼管的直徑一般不小于25mm。它通常安裝在電桿或構(gòu)架、煙囪、建筑物上,下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。避雷針的長度一般不大于5m。 避雷針引下線的安裝一般采用圓鋼或扁鋼,其規(guī)格要求為圓鋼直徑不小于8mm,扁鋼厚度為4mm、截面積不小于48mm2。 安裝在煙囪上的避雷針引下線其規(guī)格要求為圓鋼直徑不小于12mm,扁鋼厚度為4mm、截面積不小于100mm2。 所有避雷針引下線均要鍍鋅或涂漆,在腐蝕性較強的場所,還應(yīng)加大截面積或采取其他防腐措施。 避雷針引下線的固定支持點間隔不得大于1.5~2m,引下線的敷設(shè)應(yīng)保持一定的松緊度。從接口到接地體,引下線的敷設(shè)越短越好。距離地面2m以內(nèi)的引下線,應(yīng)有良好的保護(hù)覆蓋物,可穿塑料管進(jìn)行保護(hù),避免人員觸及。 避雷針的引下線應(yīng)安裝在人不易碰到的隱蔽處,以免受到機械損壞或接觸電壓對人員造成傷害。墻壁較厚的建筑物可將引下線抹在墻壁里,也可以放在伸縮縫中。但圓鋼規(guī)格直徑應(yīng)大于12mm,若采用扁鋼,其截面積應(yīng)大于100mm2。 為了便于檢查和搖測避雷針設(shè)施的導(dǎo)電情況及接地電阻,應(yīng)在引下線距地面2m處留有斷口。暗裝引下線也應(yīng)在相應(yīng)的地方做斷接卡子接線盒,斷接卡子必須鍍鋅,卡接螺栓直徑應(yīng)大于8mm,使用時應(yīng)配有平墊和彈簧墊。 在現(xiàn)代建筑施工中,常利用建筑物的金屬鋼筋作為避雷引下線,實踐證明,這種方法有很多優(yōu)點。因為雷電電流流入鋼筋后將與通過梁、樓板等鋼筋網(wǎng)連接,盡管大多數(shù)為綁扎,卻也基本連接成網(wǎng),雷電流能分散到各部分,成為一個良好的散流網(wǎng),有利于使整座建筑物處于等電位狀態(tài),避免建筑物各部分之間的反擊,這樣就增加了安全系數(shù)。使用主鋼筋作為引下線,人們往往擔(dān)心雷電電流通過鋼筋是否會使鋼筋過熱而影響鋼筋的強度,實際上當(dāng)雷電電流流入鋼筋網(wǎng)后,很快便會分散,各部分流過的電流并不是很大的(尤其是多柱的大樓),至于與接閃器連接處的柱子的主鋼筋,由于通過綁扎或焊接(施工中已經(jīng)考慮到其應(yīng)用)達(dá)到多條鋼筋并聯(lián),所以也不至因溫度升高而影響鋼筋的強度。這種做法成本低、可靠性好,所以得到了廣泛的應(yīng)用。 ② 避雷線 避雷線用途有兩種,一種用于架空電力線路,以保護(hù)電力線路防止遭受雷電侵害,確保架空電力線路的正常運行;另一種用于高層建筑物的防雷,即在建筑物的最高處,沿屋頂邊,用直徑不小于8mm的鍍鋅鋼筋敷設(shè),鋼筋距離建筑物的垂直距離不小于100mm,以防建筑物遭受雷擊。 (2)防雷接地平面圖 建筑物的防雷接地平面圖通常表示出該建筑防雷接地系統(tǒng)的構(gòu)成情況及安裝要求,一般由屋頂防雷平面圖、基礎(chǔ)接地平面圖等組成。 ①屋頂防雷平面圖見附圖防雷平面圖。 該圖例利用熱鍍鋅圓鋼Ф12作避雷帶,水平敷設(shè)時,支架間距為1.0米,轉(zhuǎn)彎處為0.5米。垂直敷設(shè)時,支架間距為1.5米,支架為12mm×4mm扁鋼,L=150mm。不在同一平面的避雷帶應(yīng)該做好垂直連接,引下線距地1.8米處設(shè)斷接卡,一共設(shè)兩處,供遙測使用。屋頂?shù)慕饘贅?gòu)件通過Ф10的熱鍍鋅圓鋼與避雷帶就近焊接連通;避雷帶在各連接點與主筋引下線通長焊接,每個柱筋在深處箍筋與每根主筋通長焊接。建筑物外墻金屬構(gòu)件應(yīng)與建筑物接閃器、引下線連接為一個等電位體。 ② 基礎(chǔ)接地平面圖見附圖接地平面圖。 該建筑按二類防雷建筑考慮,接地體利用建筑物基礎(chǔ)部分混凝土內(nèi)兩根主鋼筋和建筑物四周按網(wǎng)格尺寸不大于10m×10m敷設(shè)的環(huán)形接地體相互焊接為一體,網(wǎng)格交叉點及鋼筋自身鏈接均應(yīng)焊牢靠。防雷裝置引下線利用大樓結(jié)構(gòu)外側(cè)主鋼筋(不少于兩根),鋼筋自身上下連接點采用搭接焊,且其上端應(yīng)與房頂避雷裝置,下端應(yīng)與地網(wǎng),中間應(yīng)與各均壓帶焊接,大樓的總電阻應(yīng)不大于1歐姆。 此工程采用聯(lián)合接地,如圖8.20所示。聯(lián)合接地是將設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地以及建筑物防雷接地共同合用一組接地體的接地方式,由接地體、接地引入線、接地匯集線和接地極四部分組成。在負(fù)一樓低壓配電室設(shè)接地總匯集排(MEB)一處,防止無關(guān)人員觸動,各層接地分匯集排設(shè)在電纜井內(nèi),各層匯集排之間用40×4的熱鍍鋅扁鋼連接。到接地分匯集排的水平接地分匯集線用VV-1X35mm2連接,到金屬管道和設(shè)備金屬外殼的水平分匯集線用BV-1X25mm2連接。接地極按每隔5m打L50×50×2500的熱鍍鋅角鋼,埋深0.8m。 圖8.20 聯(lián)合接地 知識拓展:民用建筑物的防雷等級 ① 一類防雷建筑物 具有特別重要用途的建筑物; 國家級文物保護(hù)的建筑物及構(gòu)筑物; 超高層建筑物,如40層及以上的住宅建筑、高度超過100m的其它建筑。 ② 二類防雷建筑物 重要的或人員密集的大型建筑; 省級文物保護(hù)的建筑物及構(gòu)筑物; 19層及以上的住宅建筑和高度超過50m的其它建筑; 省級及以上的大型計算中心和裝有重要電子設(shè)備的建筑物。 ③ 三類防雷建筑物 10至18層的普通住宅; 高度不超過50 m的教學(xué)樓、普通旅館、辦公樓、圖書館等建筑。 均壓帶 圍繞建筑物形成一個回路的導(dǎo)體,他與建筑物雷電引導(dǎo)體間相互連接,并且使雷電流在各引下導(dǎo)體間分布比較均勻。 |
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