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關鍵詞:建筑 電氣工程 防雷
引言
在科學技術日新月異的新時代,隨著社會經濟的發展,現代人們的生活物質水平也得到了大幅度提高,因此在現代的房屋建筑中,電氣設備也越來越多,從而為人們創造美好生活奠定了堅實的基礎。然而由于近幾年來經報道的雷電災害屢見不鮮,由于雷電的襲擊給人們的生活和生命財產安全造成了極大地影響,甚至給社會帶來巨大的損失。盡管隨著科學技術的日新月異和建筑行業的高速發展,現代建筑的防雷措施都非常完善,然而由于電子科技的高速發展和智能化建筑的不斷涌現,從而使得現代建筑必須要進行電氣工程防雷,從而才能提高建筑的防雷水平,確保用戶的生命財產安全,與此同時,隨著建筑行業的高速發展,建筑行業中各種先進的技術層出不窮,從而為建筑電氣工程防雷創造了有利的條件。但是,就目前建筑電氣工程防雷的實際情況而言,傳統的防雷方式和技術已經不能夠滿足現代建筑的需要,因此,為了提高建筑電氣工程防雷水平,還必須要加大對建筑電氣防雷的分析研究力度,從而才能夠總結出更加科學完善的建筑電氣工程防雷技術,進而才能夠為社會的安居樂業和經濟的高速發展奠定堅實的基礎。本文從雷電的形成及其危害出發,對建筑電氣工程防雷進行了深入的分析,然后對建筑電氣工程防雷問題進行了詳細論述。希望能夠起到拋磚引玉的效果,使同行相互探討共同提高,進而為我國今后的建筑電氣工程防雷起到一定的參考作用。
一、雷電的形成及其危害
1雷電的形成
雷電是一種大氣放電現象。當太陽把地面曬得很熱時,地面的熱空氣攜帶大量的水汽不斷地上升到高空,形成大范圍的積雨云,積雨云的不同部位聚集著大量的正電荷或負電荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應,也會帶上與云底相反極性的電荷。當云層里的電荷越積越多,達到一定強度時,就會把空氣擊穿,打開一條狹窄的通道強行放電。當云層放電時,由于云中的電流很強,通道上的空氣瞬間被燒得灼熱,溫度高達6000—20000℃,所以發出耀眼的強光,這就是閃電,而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹,同時也會使水滴汽化膨脹,從而產生沖擊波,這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。
二、建筑防雷
1外部防雷裝置與內部防雷裝置
國際電工委員會編制的標準(IEC1024-1)將建筑物的防雷裝置分為外部防雷裝置和內部防雷裝置。外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器是指避雷針、避雷帶和避雷網,它位于建筑物的頂部,其作用是引雷或叫截獲閃電,即把雷電流引下。引下線,上與接閃器連接,下與接地裝置連接,它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度之處,它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。內部防雷裝置的作用是減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁效應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝置外,所有為達到此目的所采用的設施、手段和措施均為內部防雷裝置,它包括等電位連接設施(物)、屏蔽設施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施。
2防雷電感應和雷電波侵入
雷電放電時,在附近導體上產生的靜電感應和電磁感應,它可能使金屬部件之間產生火花。因此被保護建筑物內的金屬物接地,是防雷電感應的主要措施。首先,是做好等電位聯結。對一、二類防雷建筑物內平行或交叉敷設的金屬管道,其凈距小于100mm時,應采用金屬線跨接,是防止電磁感應所造成的電位差能將小空隙擊穿,而產生電火花,每隔≤30m做好接地。
由于雷電對架空線或金屬管道的作用,雷電波可能沿著這些管線侵入屋內,危及人身安全或損壞設備。因此,做好進線端的防雷保護,做好均壓環及防側擊雷是防雷電波侵入的主要措施。 一、二類防雷建筑低壓進線全線采用直埋地引入,將線路架空引入戶內時不少于15m的一段應換電纜(金屬鎧裝電纜直埋地,護套電纜穿鋼管)進戶,并在架空與電纜換接處做好避雷保護。二類防雷建筑當架空線直接引入時,除在入戶處加裝避雷器,并將進戶裝置鐵件做好接地外,靠近建筑物的兩根電桿上的鐵件也應做好接地,且沖擊接地電阻≤30Ω,所有弱電進線的保護應同強電進線。防雷建筑要做好均壓環及防側擊雷保護。均壓環從三層開始,環間垂直距離≤12m,所有引下線、建筑物的金屬結構和金屬設備均與環可靠連接,均壓環可利用結構圈梁內的鋼筋(鋼筋必須貫通成環路)。一類防雷建筑30m以上,二類防雷建筑45m以上,三類防雷建筑60m以上,要做好防側擊雷保護,沿建筑物外墻做一周水平避雷帶,帶與帶間垂直距離≤6m,外墻上所有金屬欄桿,門窗均與避雷帶可靠連接,避雷帶再與引下線可靠連接。豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置可靠連接,目的是在于等電位,并且由于兩端連接使其與引下線形成并聯線路,使雷電流更訊速的入地。
3防雷電流經引下線和接地裝置時產生高電位對金屬設備或電氣線路反擊的措施
目前建筑物內大多采用共同接地裝置,當雷直擊于本建筑物防雷裝置時,假設流經靠近低壓電氣裝置處接地裝置的雷電流為20KA,當沖擊接地電阻=1Ω時,接地裝置上電位升高為20KV,而一般室內低壓裝置的耐沖擊電壓最高為8KV。其結果就使低壓電氣裝置絕緣較弱處可能被擊穿而造成短路,發生火災、損壞設備,這是非常危險的。
關鍵詞:玻璃幕墻;防雷設計;措施
一、前言
上世紀80年代,玻璃幕墻進入我國建筑行業,很快就以其亮麗的外觀和非常好的光線透射性,受到建筑師的熱烈歡迎和喜愛。作為一種美觀新穎的建筑墻體,玻璃幕墻在建筑設計中得到了飛速發展,在工程建筑尤其是高層建筑中得到廣泛采用。各色絢麗的玻璃幕墻建筑,成為了現代建筑派的主要表現特征,為城市文化注入了新的活力,更給城市增添了一道道亮麗的風景線,是現代高層建筑時代的顯著特征。然而玻璃幕墻存在的問題也不容忽視,包括防火、光污染和防雷擊等,其中防雷問題的影響最嚴重。
二、雷電對玻璃幕墻的危害性
玻璃幕墻通常都是大面積采用,作為脆性材料,一旦遭遇雷擊破裂成碎片,勢必成為極大的安全威脅。高層建筑玻璃幕墻,通常離放電云層比較近,導致地表的電場分布產生畸變,其電場強度遠大于一般建筑物,容易導致雷電發展條件的發生,加之高層建筑距云層較近,所以易遭受雷擊。同時,高層建筑玻璃幕墻在對高層建筑物進行圍護后,建筑物的防雷裝置被玻璃幕墻所屏蔽,導致很難防止直接的雷擊,容易造成對玻璃幕墻的直接雷擊。玻璃幕墻其自身金屬材質因為雷電效應,導致靜電感應作用的發生,當電場形成時,幕墻的金屬體很容易積聚和雷云極性相反的感應電荷,數量很大,雷云瞬間發生放電之后,電場突然消失,而幕墻的金屬體感應電荷,卻無法以相應的速度流散,這就會造成高達萬伏以上的對地電位產生,形成靜電感應電壓,造成危害。
高層建筑玻璃幕墻的防雷應與一般的建筑物的防雷有異曲同工之處,普通建筑物的防雷裝置有三部分,分別為:接閃器,引下線和接地裝置。接閃器:根據被保護物體的不同,接閃器形狀不同,主要有避雷針、避雷網、避雷帶,其主要作用是直擊雷起到接閃功能。在60年代,英國人提出雷擊距離理論--滾球法,依據雷電閃擊距離為基礎用來確定接閃器的保護作用,當雷擊被導達到接閃器放電距離以前,其閃擊點有一定的范圍要求,被保護的建筑物的接閃器有若干個上行先導,最后在容易放電擊穿的路徑上形成主放電,接閃器正好設置在被保護的閃電擊點概率較高的點。引下線對接閃器的接閃的雷電起導流作用。接地裝置主要的作用是消耗雷電產生的能量。
三、玻璃幕墻防雷設計方案
本文中以某建筑玻璃幕墻建設工程為例,具體分析其防雷設計。此工程中該建筑所處的地理位置屬于雷電多發地,建筑樓內擺放有大量電子儀器設備,建筑樓長為105.6米,寬為21米,建筑面積大約1.6萬平米,建筑結構采用鋼筋混凝土框架――剪力墻的結構。三個主要立面都將使用玻璃幕墻,而幕墻總面積有6500平方米。玻璃幕墻在最高檐口處的高度是36.5米。
1.雷電防護的基本措施
一般情況下,建筑物防雷系統,就是由避雷針、避雷網或避雷帶組成的接閃器,主體結構的柱、板鋼筋或者外接引下線所組成的引下裝置,和利用承臺、底板鋼筋等基礎自然接地體或者人工接地體,形成一個接地裝置合成,整個建筑呈現出法拉第籠狀態,把雷電流引入到地面。
此大樓處于雷電的多發地區,而且雷電流的強度比較大,而大樓擺放很多電子儀器設備,如遭破壞,將導致無法挽回的損失,需加強防范雷電措施。
2.玻璃幕墻防雷設計的具體措施
幕墻頂部女兒墻的蓋板,作用相當于引雷作用的接閃器。用鍍鋅圓鋼沿著女兒墻的周圈進行安裝,并且和防雷引下線相焊接。而在蓋板內側,則安裝40ram×4ram×4ram鍍鋅角鋼,每塊鋁板上都安裝兩段角鋼,其中每段長300毫米,兩段之間則用中12鍍鋅圓鋼焊接連通,同時,用中12鍍鋅圓鋼一端和女兒墻頂l2鍍鋅圓鋼進行焊接,另外一端則和角鋼焊接。每段角鋼與鋁板之間,可用四個M6×20mm不銹鋼自攻螺絲壓接,注意在角鋼和鋁板之間加墊1毫米厚不銹鋼墊片,然后加上不銹鋼平墊和彈簧墊。所有的豎向主龍骨的連接處,都使用40mm×4mm鋁合金所制成的可伸縮的歐姆彎做壓接,在連接處上下分別使用兩個M8不銹鋼壓接穿螺栓,注意:可動的一端應避開插芯,然后加上不銹鋼平墊以及彈簧墊。對于均壓環的樓層,在所有豎向主龍骨與橫向龍骨的連接處,通過40mm×4ram鋁合金兩端,分別使用兩個M6不銹鋼壓接穿螺栓,并且加不銹鋼平墊和彈簧墊。而充當防雷引下線的柱子內的對角縱向鋼筋上下則采用焊接連接,使其上下相互貫通。焊接則采用雙面焊接,焊縫長度大于2Od,d為鋼筋直徑。每三層框架梁內的兩根主鋼筋焊接,繞建筑物成均壓環,然后將其和所有的引下線鋼筋焊接。焊接使用雙面焊接,焊縫長度大于2Od。
每樓層處,充當防雷引下線的柱子外皮處,應當預先埋下一根40×4鍍鋅扁鋼,并和柱內防雷引下線鋼筋焊接,焊接的長度為200mm。雙面施焊,為了保持玻璃幕墻豎向鋁合金主龍骨接地貫通,用40mmx4ram鍍鋅扁鋼一端和均壓環相焊接,焊接長度應當是其寬度的2倍,并且做三面施焊,另一端則用兩個M8不銹鋼對穿螺栓與豎向主龍骨進行壓接,為了防止鍍鋅扁鋼與鋁合金的電化學腐蝕,可在其間加墊l毫米厚不銹鋼墊片,并且加不銹鋼平墊和彈簧墊。
用作防雷引下線的柱子內的貫通主筋與基礎鋼筋焊接進行連接,焊接使用雙面焊接,焊縫長度大于20d,并且將與貫通主筋連接的基礎鋼筋與之相交的基礎鋼筋點焊進行連接。
四、防雷設計中應注意的事項
在玻璃幕墻的防雷過程中應注意以下三點:
一是,充分利用建筑物的接閃器、引下線、接地裝置。
二是,將均壓環層的幕墻橫豎向龍骨聯結成一個電氣通路,并與建筑物防雷網聯通。
三是,將首層的幕墻的橫豎龍骨聯結成一個電氣通路,并與建筑物的防雷網聯通。
通過以上,玻璃幕墻在遭受雷擊的過程中,由于其玻璃幕墻的防雷與建筑物防雷聯成一體,則玻璃幕墻將能獲得的電能,通過建筑物的接地系統迅速地輸送到地下,從而達到保護建筑物和玻璃幕墻免遭雷電的破壞。
高層玻璃幕墻的頂部為了美觀,一般都采用鋁板,鋁板是入地較好的導體,它沿建筑物頂部分布,其電場強度很大,雷電就很容易被吸引過來,受雷擊最大的部位,鋁板則是很好的接閃器,可以接受雷電流,將固定鋁板的主橫擔與建筑物避雷系統聯成一體,這樣就可以安全的將雷電流導入大地。高層建筑的玻璃幕墻頂部的接閃器可以有效地防雷直擊,但不能防止側雷擊,在玻璃幕墻防側雷時,其要根據建筑物防雷等級來確定其作法:一類防雷30米,二類防雷在45米,三類防雷在60米,綜合建筑物的防雷等級在30米、45米或60米以上的高層玻璃部位,每層設一個均壓環,并將建筑物防雷網及玻璃幕墻防雷系統聯通,形成一個電氣通路,為了防止球形雷,將玻璃幕墻首層的橫豎龍骨聯結成一個電氣通路,并與建筑物的接地網聯成一體。
五、結語
在玻璃幕墻設計和安裝時,采取上述措施后,雷電發生時,不管是發生可能性極小的側擊雷直接擊中玻璃幕墻產生的雷電流,還是因為靜電感應聚集的大量電荷,兩者都可以得到快速而有效的釋放引導,從而對建筑物實現保護效果。
參考文獻:
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[3]王軍 建筑防雷施工淺析 [期刊論文] 《浙江建筑》 2006
[4]陳桂清 淺議建筑物玻璃幕墻防雷接地的作法 [期刊論文] 《吉林氣象》 2005
【關鍵詞】:電力系統;自動化系統;防雷;措施;方法;
中圖分類號:F407.61 文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言
隨著經濟的發展,科學技術的不斷進步,通訊技術和計算機技術不斷得到提高,電力系統的自動化水平也不斷提高,越來越多的計算機、RTU以及一些其他的自動化設備被應用到電力系統中,我們指導微電子設備的工作電壓只有幾伏,工作電流十分微弱,正是如此其對外界的干擾抵抗十分弱。再加之,由雷電帶來的瞬變磁場十分強,對于微電子器件產生的干擾很大,嚴重的甚至直接損壞微電子設備,給電力系統帶來損失。近幾年,盡管電力企業在不斷的采取措施加強對電力系統的防雷保護,但是雷害事故還是時有發生,所以加強電力系統防雷措施的研究和探討還是十分必要的。
二.對于雷電侵入波產生的過電壓的保護措施
一般而言,電力企業對于雷電侵入波產生的過電壓的保護是通過避雷器以及避雷針來實現的,這兩者相配合的實現了對進線段的有利保護,效果比較好。通過對進線段的保護,可以利用其阻抗限制雷電流幅值,以及利用其電暈衰耗來達到降低雷電波陡度的目的,再在進線段上安裝避雷器,通過避雷器的作用可以使得電流不超過絕緣配合所要求的數值,這樣就可以有效的實現第一道防雷。
三.對于UPS過電壓的保護措施
感應雷或沿電源線進入室內的雷電侵入波會使電源電壓急驟升高,從而導致UPS及后接設備損壞。有些UPS中盡管裝有壓敏電阻,但還是很難保護自己及后接微電子設備。對電源,可靠有效的防雷方法是采用四級保護。每一級用三極氣體放電管,將大的雷電限制到后續保護系統可允許的范圍;第二級用限流模塊;第三級用壓敏電阻;第四級用TVS管,使輸出的箝位電壓達到規定的要求。采用上述四級保護后,UPS或被保護電源一般不會因雷擊而損壞。
四.對于載波機過電壓的保護措施
載波機遇雷擊易損壞的部分通常為電源盤、用戶話路盤及高頻電路盤。高頻電路盤上通常裝有放電管,具有一定的耐雷水平;電源部分可采用上述電源過電壓保護方式;用戶話路盤由于鈴流電壓與通話電壓不一致需要在保護裝置設計上精心考慮,使之在兩種不同電壓下均能有效的地保護用戶話路部分最好的辦法是將保護器件置于載波機內,考慮到實際情況,外置保護模塊應設計考慮得周全一些。為了有較好的防雷效果,我們在防雷時可以使用Modem、程控交換機通信線、用戶話路盤以及信號線來實現四級保護,同時可以安裝自動報警裝置。
五.接地電阻與屏蔽
1.接地。合理的接地設計是整個電力系統防雷措施中的重要組成部分。一般會有構筑物接地、配電系統及強電設備接地、計算機自控系統接地等三種接地方式,因此,科學設計,使得這三種接地方式之間互相配合,有助于大大降低雷擊通過接地網絡對系統的毀壞。以計算機自控系統為例,一般采用系統工作接地、直流工作接地、安全保護接地等幾種接地方式。在防雷措施中,要根據實際情況,將各種接地方式合理的組合,使得接地電阻值最小,取得最佳的效果。防雷接地是為防雷保護需要而設,以降低雷電流通過時的地電位升高,因此良好的接地是防雷中至關重要的一環。接地電阻值越小過電壓值越低。因此,在經濟合理的前提下應盡可能降低接地電阻。 在接地時要盡量的減低電阻,可以通過以下方法:深埋式接地極,如地下較深處的土壤電阻率較低,可用深井式或深埋式接地極;填充電阻率較低的物質或降阻劑。如附近有可以利用的低電阻率物質可以因地制宜,綜合利用;敷設水下接地裝置,如桿塔附近有水源,可以考慮利用這些水源在水底或岸邊布置接地極,可以降低接地電阻,提高泄流能力。
2.屏蔽。為了達到減少雷電電磁干擾的目的,主控樓、通信機房的建筑鋼筋、金屬地板均應相互焊接,形成等電位法拉第寵。設備對屏蔽有較高要求時,機房六面應敷設金屬屏蔽網,將屏蔽網與機房內環行接地母線均勻多點相連。架空電力線由站內終端桿引下后應更換為屏蔽電纜;室外通信電纜應采用屏蔽電纜,屏蔽層兩端要接地;對于既有鎧帶又有屏蔽層的電纜應將鎧帶及屏蔽層同時接地,而在另一端只將屏蔽層接地。電纜進入室內前水平埋地10m以上,埋地深度應大于0.6m;非屏蔽電纜應穿鍍鋅鐵管并水平埋地10m以上,鐵管兩端應良好接地。若在室外入口端將電力線與鐵管間加接壓敏電阻,防雷效果會更好。
六.綜合性防雷措施
1.建立健全科學合理的整體防雷系統
從整個電力系統而言,要做好防雷措施,首先要從整體上做好防雷規劃,從內到外,做到防雷措施的全面覆蓋。整體而言,外部可以安裝避雷針,接閃器等,避免雷電直接打擊輸配電線路或者是相關的線纜配電箱等基礎設施,引起火災或者事故。同時,內部要做好電磁屏蔽、等電位連接、共用接地系統和浪涌吸收保護器等一些子輸配電系統,通過它們可以將引人建筑物內的浪涌電壓和浪涌電流瀉放到大地,并將其鉗位在一定的電壓范圍內,以完善地保護電氣設備。從整體上做好防雷規劃,內外覆蓋,這是采取具體防雷措施之前的基礎性工作。
2.實施多級保護措施,做好配電系統的防雷
電力系統自動化是保證整個電力系統功能正常運轉的關鍵部分,而輸配電系統也是容易遭受到雷電襲擊的部位之一。因此,做好配電系統的防雷措施,是整個防雷系統中的重要環節。雖然目前大多都會在配電系統的進線處安裝避雷器,避雷帶等防雷器件,但是,經過很多次實踐證明,單一的防雷措施或者是防雷器件難以真正保障配電系統的正常運轉,當雷擊降下時候,建筑物的自控設備的電源機盤依然會受到電擊而產生損壞。在對配電系統防雷時候,要據實際情況做好多級防護措施。在具體的工作中我們要加強對地網的改造,我們可以在容易受到雷擊的部位安裝ZGBZ-Ⅱ型載波機過電壓保護器、DGBZ-Ⅱ型電源過電壓保護器、MGB-Ⅰ型Modem過電壓保護器和XGBZ-Ⅱ型信號線過電壓保護器。通過工作實踐證明了其作用是十分有效的。
七.結束語
我們必須要充分的認識到電力系統自動化防雷工作的必要性,但是與此同時我們所研究的防雷措施只是小小的一部分,對于整個電力系統自動化防雷工作而言它不能解決所有的問題,而整個電力系統防雷以及安全是一項復雜艱巨的任務,而且可以肯定的說在今后的工作中我們還將遇到各種各樣的問題和難題,我們在遇到這些問題的時候,必須正確看待,從實際情況出發具體問題具體分析找出適合的解決方法。同時我們在工作的過程中要不斷的積累經驗,不斷的學習探討新的技術措施,不但的將得出的新方法以及新技術運用到實際工作中去,相信防雷工作一定會提到一個更高水平。
參考文獻:
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【關鍵詞】通信基站;高鐵通信機械室;防雷地網;保護
1.雷電的基本知識
1.1雷電的形成
雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現象。雷電一般產生于對流發展旺盛的積雨云(雷云)中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高,可達20公里,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使云中產生電荷。云中電荷的分布較復雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。因此,云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后,就會產生放電,這就是我們常見的閃電現象。
雷云的產生必須具有以下三個基本條件:
a.空氣中應有足夠的水蒸氣。
b.有使潮濕的空氣能夠開始上升并開始凝結為水珠的氣象條件或地形條件。
c.使氣流能強烈持續上升的物理條件。
雷云是在某些適當氣象和地理條件下,由強大的潮熱氣流不斷上升進入稀薄大氣冷凝的結果。
大多數雷電發電發生在云間或云內,只有小部分是對地發生的。在對地的雷電放電中,雷電的極性是指雷云下行到地的電荷的極性。根據放電電荷量進行的多次統計,90%左右的雷是負極性的。
1.2雷電的參數
1.2.1雷電流幅值的積累概率
雷電流幅值與雷云中電荷多少有關,也與主放電形成過程有關,是一個隨機變量,他與雷電活動的頻繁程度相關。
1.2.2雷電通道的波阻抗Z
對雷電的研究,特別是雷電防護的研究,主要關心的是主放電通道的波阻抗。在主放電時,雷電通道每米的電容和電感取C=14.2PF/m,L=1.84uH/m,算出雷電通道波阻抗Z=■=359(歐姆)。波速v=1/■=0.65C(C為光速)
注:C、L的估算值是以圓柱長導體為模型。
2.鐵路通信機房及通信基站防雷設計
隨著鐵路建設的快速發展,鐵路客運專線運營里程不斷增加,目前我國投入運營的高速鐵路已達到7055公里,我國高速鐵路運營里程居世界第一位,正在建設之中的高速鐵路有1萬多公里。而CTCS-2及CTCS-3的運用,全線通信基站及通信機房不斷增加。僅以滬杭客運專線為例,滬杭高鐵由上海虹橋至杭州東站(杭州東站目前在建所以臨時引入杭州站)全長153.5公里,正線2條,全程高架無隧道。沿線設7個車站、3個線路所、3個中繼站和45個基站。如此高密度的機房和基站對其防雷提出了新的要求。
2.1通信基站的綜合防雷設計
2.1.1基站簡介
目前鐵路沿線使用的基站分為兩種類型,塔下基站和桿塔基站,而鐵路基站一般都建于郊外等空曠地區,地處雷暴強度較強、雷暴日較多,遭遇雷擊事故概率較大。而且基站內高集成高精密度設備對雷電的敏感度較強。雷擊事故成上升趨勢,據不完全統計,近年來遭遇雷擊的基站占到了總基站數的10%。影響了鐵路通信及運輸安全。
2.1.2基站防雷措施存在的問題
通過對通信基站的防雷設施檢測.根據調查及用現實情況,經過多方面的調研。基站防雷措施通常存在以下問題。
(1)基站鐵塔上的避雷針與通信天線的垂直、水平距離太近,沒有按照滾球法計算,接閃過程中,天饋線的電磁感應電壓過高,損壞通信設備,鐵塔頂端至底端的過渡電阻I>0.03 歐姆,避雷針的接地電阻過大,不利于雷電流的泄流。
(2)基站天線鐵塔地網和機房地網沒有形成聯合接地。獨立鐵塔旁的機房或鐵塔下面的機房通信設備接地不規范,通信設備接地線從塔腳引入,沒有從地網處引入,存在地電位反擊。
(3)基站供電線路一般是采用架空引入,電力電纜金屬護套或鋼管兩端沒有就近可靠接地。配電屏中性線進站后重復接地,室內接地排與室外接地排沒有分開設計,沒有安裝適合的電涌保護器SPD,防止雷電波侵入。
(4)基站鐵塔高度≥60m.天饋線中間和進入機房前都沒有接地。饋線與通信機端口未設置饋線SPD。光纖架空敷設,光纖內加強芯、光端機及通信設備未作接地處理,使光端機和設備損壞。
2.2通信機房防雷設計
通信機房的防雷主要通過屋頂避雷網、避雷帶和引下線、接地系統和機房屏蔽四塊來實現。
2.2.1作用
導流、屏蔽。
2.2.2材料
采用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼或不小于Φ8mm熱鍍鋅圓鋼,引下線與分線盤(柜)之間的距離不小于5m。引下線下端采用?準50mm的絕緣管將引下線套起,防止雷擊時,造成人員接觸電擊事故。絕緣管下端距地面距離30~50mm,絕緣管高度大于1.8m。
2.2.3設置
沿通信樓屋頂四周均勻設置4根以上,上端與避雷帶焊接連通,中間用膨脹螺栓固定在墻面上,引下線與墻面距離15mm。下端與地網焊接。引下線下端采用?準50mm的絕緣管將引下線套起,防止雷擊時,造成人員接觸電擊事故。絕緣管下端距地面距離30~50mm,絕緣管高度大于1.8m。
2.2.4工藝要求
所有扁鋼搭接處三面焊接,焊接長度必須大于寬邊的2倍。焊點平滑無毛刺,并做防腐處理,防腐層應在焊點四周延伸20-25mm,焊接處不得出現急彎(彎角不小于R90°),引下線與分線盤(柜)之間的距離不小于5m。與其它電氣線路距離大于1m。引下線的固定卡釘布置應均勻牢固,間距宜小于2m。
2.3接地系統
2.3.1接地系統
通信設備應設安全地線、屏蔽地線和防雷地線。通信設備的機架(柜)、控制臺、箱盒、梯子等應設安全地線,交流電力牽引區段的電纜金屬護套應設屏蔽地線,防雷保安器應設防雷地線,安裝防靜電地板的機房應設防靜電地線,微電子設備需要時可設置邏輯地線。上述地線均由共用接地系統的地網引出。
2.3.2地網
由各接地體、建筑物四周的環形接地裝置、基礎鋼筋構成的接地體相互連接構成。
【參考文獻】
[1]邊登程.通信基站的綜合防雷設計[期刊論文].黑龍江氣象,2009,(26).
【關鍵詞】計算機;概預算;功能
1.雷電的基本知識
1.1雷電的形成
雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現象。雷電一般產生于對流發展旺盛的積雨云(雷云)中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高,可達20公里,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使云中產生電荷。云中電荷的分布較復雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。因此,云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后,就會產生放電,這就是我們常見的閃電現象。
雷云的產生必須具有以下三個基本條件:
a.空氣中應有足夠的水蒸氣。
b.有使潮濕的空氣能夠開始上升并開始凝結為水珠的氣象條件或地形條件。
c.使氣流能強烈持續上升的物理條件。
雷云是在某些適當氣象和地理條件下,由強大的潮熱氣流不斷上升進入稀薄大氣冷凝的結果。
大多數雷電發電發生在云間或云內,只有小部分是對地發生的。在對地的雷電放電中,雷電的極性是指雷云下行到地的電荷的極性。根據放電電荷量進行的多次統計,90%左右的雷是負極性的。
1.2雷電的參數
1.2.1雷電流幅值的積累概率
雷電流幅值與雷云中電荷多少有關,也與主放電形成過程有關,是一個隨機變量,他與雷電活動的頻繁程度相關。
1.2.2雷電通道的波阻抗Z
對雷電的研究,特別是雷電防護的研究,主要關心的是主放電通道的波阻抗。在主放電時,雷電通道每米的電容和電感取C=14.2PF/m,L=1.84uH/m,算出雷電通道波阻抗Z=■=359(歐姆)。波速v=1/■=0.65C(C為光速)
注:C、L的估算值是以圓柱長導體為模型。
2.鐵路通信機房及通信基站防雷設計
隨著鐵路建設的快速發展,鐵路客運專線運營里程不斷增加,目前我國投入運營的高速鐵路已達到7055公里,我國高速鐵路運營里程居世界第一位,正在建設之中的高速鐵路有1萬多公里。而CTCS-2及CTCS-3的運用,全線通信基站及通信機房不斷增加。僅以滬杭客運專線為例,滬杭高鐵由上海虹橋至杭州東站(杭州東站目前在建所以臨時引入杭州站)全長153.5公里,正線2條,全程高架無隧道。沿線設7個車站、3個線路所、3個中繼站和45個基站。如此高密度的機房和基站對其防雷提出了新的要求。
2.1通信基站的綜合防雷設計
2.1.1基站簡介
目前鐵路沿線使用的基站分為兩種類型,塔下基站和桿塔基站,而鐵路基站一般都建于郊外等空曠地區,地處雷暴強度較強、雷暴日較多,遭遇雷擊事故概率較大。而且基站內高集成高精密度設備對雷電的敏感度較強。雷擊事故成上升趨勢,據不完全統計,近年來遭遇雷擊的基站占到了總基站數的10%。影響了鐵路通信及運輸安全。
2.1.2基站防雷措施存在的問題
通過對通信基站的防雷設施檢測.根據調查及用現實情況,經過多方面的調研。基站防雷措施通常存在以下問題。
(1)基站鐵塔上的避雷針與通信天線的垂直、水平距離太近,沒有按照滾球法計算,接閃過程中,天饋線的電磁感應電壓過高,損壞通信設備,鐵塔頂端至底端的過渡電阻I>0.03 歐姆,避雷針的接地電阻過大,不利于雷電流的泄流。
(2)基站天線鐵塔地網和機房地網沒有形成聯合接地。獨立鐵塔旁的機房或鐵塔下面的機房通信設備接地不規范,通信設備接地線從塔腳引入,沒有從地網處引入,存在地電位反擊。
(3)基站供電線路一般是采用架空引入,電力電纜金屬護套或鋼管兩端沒有就近可靠接地。配電屏中性線進站后重復接地,室內接地排與室外接地排沒有分開設計,沒有安裝適合的電涌保護器SPD,防止雷電波侵入。
(4)基站鐵塔高度≥60m.天饋線中間和進入機房前都沒有接地。饋線與通信機端口未設置饋線SPD。光纖架空敷設,光纖內加強芯、光端機及通信設備未作接地處理,使光端機和設備損壞。
2.2通信機房防雷設計
通信機房的防雷主要通過屋頂避雷網、避雷帶和引下線、接地系統和機房屏蔽四塊來實現。
2.2.1作用
導流、屏蔽。
2.2.2材料
采用40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼或不小于Φ8mm熱鍍鋅圓鋼,引下線與分線盤(柜)之間的距離不小于5m。引下線下端采用?準50mm的絕緣管將引下線套起,防止雷擊時,造成人員接觸電擊事故。絕緣管下端距地面距離30~50mm,絕緣管高度大于1.8m。
2.2.3設置
沿通信樓屋頂四周均勻設置4根以上,上端與避雷帶焊接連通,中間用膨脹螺栓固定在墻面上,引下線與墻面距離15mm。下端與地網焊接。引下線下端采用?準50mm的絕緣管將引下線套起,防止雷擊時,造成人員接觸電擊事故。絕緣管下端距地面距離30~50mm,絕緣管高度大于1.8m。
2.2.4工藝要求
所有扁鋼搭接處三面焊接,焊接長度必須大于寬邊的2倍。焊點平滑無毛刺,并做防腐處理,防腐層應在焊點四周延伸20-25mm,焊接處不得出現急彎(彎角不小于R90°),引下線與分線盤(柜)之間的距離不小于5m。與其它電氣線路距離大于1m。引下線的固定卡釘布置應均勻牢固,間距宜小于2m。
2.3接地系統
2.3.1接地系統
通信設備應設安全地線、屏蔽地線和防雷地線。通信設備的機架(柜)、控制臺、箱盒、梯子等應設安全地線,交流電力牽引區段的電纜金屬護套應設屏蔽地線,防雷保安器應設防雷地線,安裝防靜電地板的機房應設防靜電地線,微電子設備需要時可設置邏輯地線。上述地線均由共用接地系統的地網引出。
2.3.2地網
由各接地體、建筑物四周的環形接地裝置、基礎鋼筋構成的接地體相互連接構成。
【參考文獻】
[1]邊登程.通信基站的綜合防雷設計[期刊論文].黑龍江氣象,2009,(26).
關鍵詞:區域 自動氣象站 防雷
中圖分類號:K826文獻標識碼: A
引言:
舟曲縣自2010年以來,已在全縣范圍建立了50套區域自動氣象站。在氣象業務中提供準確而又實時的氣象數據,在整個天氣預報業務中已成為很重要參考資料,也為我縣防災減災工作提供了很好決策參考作用。而舟曲縣隸屬甘南州地屬雷暴多發地區,所建區域地形復雜,拔海高度差異大,年平均雷暴日數達32天。在我縣區域自動氣象站建設初期由于自動氣象站的防雷措施不夠到位,在多雷雨季節時,由于雷擊或雷電電磁感等經常造成自動氣象站死機、或某一傳感器、采集器失效、甚至造成自動站整個損毀事件。例如2012年有三套自動站,由于雷擊事故,造成主控板損壞,2013年拉尕山自動氣象站的風向傳感器損壞,武坪自動站在一次雷雨天氣后發現主控板失效、溫濕度傳感器損壞,多次造成自動氣象站死機,這些事故都嚴重影響了自動氣象站的數據連續采集、處理、傳輸,因此加強和完善自動氣象站防雷系統的建設已是非常重要。經過整改曾遭遇雷擊事故的自動氣象站防雷設施,這些后建與整改后的自動氣象站經過幾年來的運行,雷擊事件基本不再出現,現將自動氣象站防雷建設經驗與同行交流、探討。
1、自動氣象站的雷擊隱患,自動氣象站是專門用于氣象數據自動采集、存貯、發送為一體的一套電子設備系統:主要功能有以下幾塊:氣象要素傳感器、主控器、太陽能電池板、蓄電池、通訊模塊,現這些設備都安裝在野外空曠場地上,。其安裝環境與設備的耐雷擊程度,存在著如下雷擊陷患:
1.1 直擊雷。自動氣象站多建設在視野開闊、無高大建筑障礙物的田野或者山坡上,且測風塔是高達十米的獨立鐵塔外加拉線,其雷擊風險概率無凝是很高的。
1.2雷電電磁感應。觀測場避雷針遭雷擊時產生的強大暫態電磁場,經溫濕度傳感器、雨量傳感器的電纜電磁藕合到設備,造成設備損壞。
1.3雷電高電位反擊。觀測場避雷針遭雷擊時產生局部高電位,造成自動氣象站的金屬探頭因地電位的反擊而損壞。
綜合以上幾個方面的自動氣象站雷擊隱患,我們在自動氣象站建設與整改過程中得采取
相應的防雷措施來保障自動氣象站設備。
2、自動氣象站的防雷措施,針對自動氣象站工作環境與及其弱電設備的特點,結合專家論文參考及從事防雷工程施工的經驗,對自動氣象站的防雷措施采取如下措施:
2.1防直擊雷。對于直擊雷的防護措施主要是通過采用避雷針、引下線,然后良好的接地裝置迅速而安全的把雷電流引入大地。針對自動氣象站工作的環境與設備的特點,按照《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)中的規定,確定自動氣象觀測站屬于三類防雷構造物。
2.1.1 避雷針 在防直擊雷時采用自動氣象站場所中最高的風塔上再加裝2米高φ60的鍍鋅鋼管作為避雷針。
2.1.2引下線 按照《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)中的規定,對用金屬制成或有焊接、綁扎連接鋼筋的桿塔、支柱,宜利用作為引下線[1],由于自動氣象站風塔是以50mm*5mm
的鍍鋅三角鋼安裝,其斷口連接也采用φ12的6顆鍍鋅螺栓可靠連接,自動氣象站風塔滿足做為直擊雷引下線的相關條件。
2.1.3 接地網現有的38個六要素自動氣象站分布于不同的場所,其地理條件各不相同,接地網的建設就得因地制宜的操作。一般土壤條件(電阻率較低)允許的情況下,基本都采取以下防雷接地網建設。
2.1.3.1接地網接地材料采用8根50mm*5mm,L=250mm的鍍鋅三角鋼做為接地網主體。從實際工作中,從土壤的接面積推算,用角鋼優于圓鋼:主要體現在當遭受直擊雷,因圓鋼在雷電波的振動中容易造成松動,而角鋼與土壤接觸面積較大,能充分與土壤接觸,故在雷電波的振動沖擊中不易松動[2]。
2.1.3.2分別在自動氣象站四周內在挖深0.6米的土溝中將鍍鋅三角鋼敲打入深土中做為接地極。
2.1.3.3風塔基礎的鋼筋體是利用24根φ16,L=1.8M的圓鋼,做為4個樁柱主筋。其整個鋼筋體可以做接地網的一個部分。
2.1.3.4最后用40mm*4mm鍍鋅扁鋼將4根三角鋼接地極、風塔基礎焊接成環狀接地網,然后將整個接地網進行土壤封蓋,埋設深度約1.0米。
2.1.3.5 在某些處于一些山地(含有大量巖石)或是電阻率高的沙土性質的站點,則按實際情況增加接地模塊與降阻劑等措施,使得整個接地網接地電阻
3防雷電電磁感應。 《氣象信息系統雷電電磁脈沖防護規范》和《氣象臺(站)防雷技術規范》是中國氣象局針對氣象工作環境和氣象儀器設備的特點,參照國家及國際上相關標準制定的。強調“等電位聯接”和“屏蔽”措施是氣象部門的防雷工程設計和施工的關鍵。它能有效的防范雷電電磁脈沖對設備的災難性威脅[3]。當建筑物或者附近遭受雷擊時,由于強烈的雷電脈沖的感應作用,使建筑物內外的線路、設備感應出危險的過電壓,所以得采用屏蔽、防電涌防護措施來防御雷電電磁感應。在所有進入主控箱體的電纜線都采取帶有屏蔽線的電纜,且兩端進行可靠接地。在太陽能電源電路上加裝SPD,進行限制過電壓保護。
4防雷電高電位反擊。在整個自動氣象站內所有金屬導體、傳感器金屬外殼都進行可靠接地,以防氣象傳感器因雷擊時有高電位反擊造成設備損壞。
小結
1、防雷保護是一個比較復雜的問題,需要各個方面綜合考慮,包括自動氣象站選址時就得
考察其土壤與場地環境等各個方面,才能做到自動氣象站的防雷保護效果。
2、在自動氣象站維護出現故障時,在某個傳感器或其他電子配件更換后整個自動氣象站正
常后除考慮自身元器件問題后也應仔細認真檢查該傳感器的接地端子是否可靠連接,以防雷電二次損壞設備。
3、雷電對于自動氣象站電子設備的損壞是很嚴重的,故建議在雷雨季節到來之前,進行自
動氣象站巡查的時候提前做好防雷設施的年檢工作,以確保自動氣象站能可靠正常的運行。
參考文獻
[1] 國家技術監督局、中華人民共各國建設部 建筑物防雷設計規范2000,4-5
[2] 葉仕輝 自動氣象站防雷技術探討第六屆中國國際防雷論壇2007,562-563 [3] 沈冠蘭壽建明ZQZ-CII型自動氣象站防雷與接地 浙江氣象 2006(4),21-23
關鍵詞:雷災調查;防護措施;竣工驗收
中圖分類號:S761.5文獻標識碼:A
引言
建筑物雷擊頻次是由建筑物高度、規模及所處環境決定的,高層建筑比一般建筑遭雷擊的概率要大得多,并增加了側擊雷風險,而一旦遭受雷擊損失也會比較嚴重。我市地處溫帶和亞熱帶地區,是冷暖空氣頻繁交匯地帶,雷暴頻率高、強度大,極易發生雷擊事故,屬雷電多發區。
一、雷災事故現場調查
2010年8月9日凌晨5時,邯鄲市亞太清水苑11號樓遭遇雷擊,。樓頂的西北角處有三處被雷擊出的豁口。其中,一個豁口比較大,有籃球直徑大小,另兩個豁口直徑大約碗口大小。除建筑物一角遭到損壞外,部分居民家的電腦、電視及樓內有線電視設備被“雷倒”,所幸沒有造成人員傷亡。據邯鄲市歷史數據顯示,邯鄲市一年四季均可能出現雷暴,主要是出現在夏季6~8月,占全年雷暴日數的74.3%;其次為春季占16.4%(主要出現在5月份);秋季占9.3%;冬季僅占0.008%。據統計,2003年以來,全市共發生雷電災害近百起,死亡16人,傷30余人,另有大量信息、通訊系統和微電子設備受損,直接經濟損失超過千萬元,亞太清水苑11號樓遭遇雷擊后,防雷中心工作人員及時前往調查,認為該樓建設時間比較長,避雷設施又埋設在樓體內,樓頂屋面女兒墻頂敷設有接閃(避雷)帶,利用建筑結構柱內角上四根主筋為引下線,其空調板和陽臺突出建筑外墻立面上。按三類防雷建筑設置直擊雷防護裝置,沒有在外墻外表面四周設置水平接閃帶(或未專門要求橫向圈梁主鋼筋與引下線有可靠綁扎或焊接連接),未對空調板和陽臺圍欄等采取任何防側擊雷措施,金屬管線未設置防閃電電涌、入侵和等電位措施。
二、住宅樓側擊雷的防護措施
高層建筑物防雷設計要從整體出發,充分利用建筑物中的已有結構。GB 50057-2010 規范規定:高于滾球半徑的建筑物,其上部占高度 20% 并超過 60 m 的部位應防側擊,對所有突出外墻的物體,如陽臺、平臺、金屬物均應設置水平接閃帶保護,水平接閃帶與引下線可靠連接。對于防側擊雷,在 JGJ 16-2008 第 11.3.4 條和 11.4.4 條中也做出了類似要求。
(一)已建住宅樓
對已建住宅樓應全面檢測滾球半徑以上高度的陽臺、空調、門窗等金屬物體是否采取防側擊雷措施,如果沒有設置應采取如下措施:
對空調、壁掛太陽能沒有預留接地端子,可采取以下補救措施:可從住戶外墻構造柱或圈梁敲出主筋,焊接一截 φ10 圓鋼引出在空調室外機、壁掛太陽能附近,再焊接一個連接端子;也可從屋頂避雷帶引出4×25mm鍍鋅扁鋼,采用搭接焊連接將其沿外墻壁垂直敷設至地面處,下端與樓房接地裝置連接或預留接地端子連接,其間用膨脹管每隔1―2 m緊貼固定在外墻面上,在每個空調附近的鍍鋅扁鋼上開孔,以便與空調安裝架及空調機殼相連,用以防護側擊雷襲擊。對滾球半徑以上的陽臺金屬欄桿或圍欄內的鋼筋也應就近與外墻構造柱或圈梁主筋連接。
如此做法會增加費用,且人工敷設的附加接地或引下線會破壞了建筑物原有的美觀并產生銹蝕,同時后期高空作業危險性大。因此,在住宅樓的建設階段,就應做好防雷設計工作,減少不必要的浪費,保護住戶生命財產安全。
(二)新建住宅樓
GB 50057-2010 規范要求:按建筑物的防雷分類,高于滾球半徑的建筑物,其上部占高度 20%并超過高于滾球半徑的部位和超出屋頂接閃(避雷)帶垂線的突出的物體(如陽臺、平臺等)應防側擊;在這部位上的尖物、墻角、邊緣、設備以及顯著突出的物體,應設置水平接閃器;可利用鋼筋混凝土內鋼筋和建筑物金屬框架當作引下線或接閃器。JGJ 16-2008 規范要求:結構圈梁中的鋼筋也連成閉合回路,并同防雷裝置引下線連接;應將 45 m ( 或 60 m ) 及以上部分外墻上的金屬欄桿,金屬門窗等較大金屬物直接或通過預埋件與防雷裝置相連;當建、構筑物鋼筋混凝土內的鋼筋具有貫通性連接(綁扎或焊接)時,豎、橫向鋼筋可作為引下線、均壓環。因此陽臺、室外空調機等的防側擊雷設計應嚴格遵循規范要求,在空調板或擬安裝空調處附近預埋接地端子或陽臺內鋼筋應就近與防雷裝置相連。
驗收時要逐個對室內電源插座PE線連接進行檢測,是否接地連接良好。
高層建筑比一般建筑更容易受到雷擊危害,為避免或減少遭受側擊雷的危害,其暴露在空間的突出的物體(如陽臺、平臺、空調,太陽能等),應做好與防雷裝置的等電位連接。現在的一般做法是從建筑主體第 10 層開始隔層設置均壓壞,陽臺欄桿,金屬門窗等就近與均壓環連接或通過預埋接地金屬件連接。并在確定好的空調安裝位置處設計一個懸挑空調板,在空調板附近預埋接地端子,便于與空調機殼相連。安裝有壁掛太陽能熱水器的,也應就近與均壓壞或防雷引下線主筋連接,或通過預埋接地金屬件連接。
遇雷雨天最好留在室內并關好門窗;切勿接觸天線、水管、鐵絲網、金屬門窗、建筑物外墻,遠離電線等帶電設備或其它類似金屬裝置;減少使用電話和手提電話,不打帶有金屬尖的雨傘。在曠野無法躲入有防雷設施的建筑物內時,應遠離樹木和桅桿;在空曠場地不宜打傘,不宜把羽毛球、高爾夫球棍等扛在肩上;不宜開摩托車、騎自行車。室內也需防雷:雷電天氣應關閉好門窗,不要站在陽臺上;遠離金屬門窗;不要靠近、觸摸金屬管線;不要使用家用電器,最好拔掉所有電源插頭;不要使用太陽能熱水器洗澡
(三)防雷設計審核和竣工驗收
設計存在防雷缺陷,遺留雷擊隱患。建設圖紙應按要求報送當地氣象部門防雷設計審核把關,建成后并申請防雷裝置竣工驗收,以確保建設工程符合國家防雷規范要求,保障建設工程安全。經計算該建筑年預計雷擊次數為 0.135次/a ,依照 GB 50057-94 (2000 年版)應該按三類防雷建筑物設計。滾球半徑高度以上應設置均壓環,外墻門窗、物體就近與均壓環連接。
三、結束語
滾球半徑以下也可能遭到側擊雷危害;一次雷電閃擊接閃點不止一個,與地物向上迎接先導有關,也比較多見。因此,住宅樓側擊雷安全應當重視,空調、壁掛太陽能等突出物體應預留接地端子,陽臺結構鋼筋應與樓體結構主筋連接,使住宅樓側擊雷防護安全可靠。
參考文獻:
1.《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010.
2.《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008.
【關鍵詞】炸藥倉庫;防雷設計;設計方案
炸藥倉庫一旦受到雷擊,其危害是巨大的,并且造成的損失也是巨大的,因此,一定要結合倉庫的實際情況,制定一套完整且易于施工的防雷設計技術方案,提高炸藥倉庫的防雷技術,降低遭受雷擊的損失,將可能造成的經濟損失和人員傷害減至最低,提高工程設計及施工質量,給予炸藥倉庫更多的安全保障。
一、炸藥倉庫防雷設計現場勘察
炸藥倉庫的防雷設計除了要實現倉庫工程的防雷效果之外,還要進行現場勘察,對于不同的地區和氣候,都會對于炸藥倉庫的防雷設計有不同的影響,因此,炸藥倉庫的設計還要做到因地制宜,根據工程所在地的水文、氣象、地質條件采取具體的設計方案和措施。
在某一個地方修建炸藥倉庫,對于它的防雷設計的綜合考量因素除了工程設計上的注意事項之外,倉庫選址的現場諸多因素也是應當關注和考慮的問題。首先,應當對于地理位置進行考查,根據當地的地理情況,整體地區結構,當地的地勢和落雷的機率都應當考慮在內。其次,對于當地的氣候環境也是相當值得關注和考慮的,當地雨水天氣是否多發,是否雨熱同期,雷暴日是否頻繁,主要以怎樣的形式為主,這對設計和施工甚至后期管理可以作為防護措施的重要參考依據。同時,對于當地的地質條件也應當進行勘察,地質條件的巖層布局,土壤的電阻率等等都是設計時應當考慮和兼顧到的問題。當然,還要考慮到周圍的環境,周邊的城市村莊的分布,人員生活安全都是炸藥倉庫設計與建設中需要考量并盡量做到周全的問題。
二、炸藥倉庫防雷設計原則
除了以上所說的客觀地理氣候原因的考量之外,炸藥倉庫的防雷設計還要堅持其設計原則。雷電是由于大氣中的放電現象所產生的,大致可分為直擊雷,球形雷和感應雷三種,是炸藥倉庫發生重大事故導致大量損失的重要誘因。它對建筑物以及儀器設備的損害主要通過直接雷,雷電波侵入,雷電感應和地點為反擊等幾種途徑。因此,在炸藥倉庫的防雷設計過程中,我們要堅持以下幾點原則:
首先,在設計過程中要解決炸藥倉庫雷擊防護效果,這是防雷設計的主干部分,要根據不同類型的雷擊危害做出具體的分類和判斷,然后根據防雷設計的安全要求和設計規范對于防雷設置中各設備的具體參數例如接閃器的規格,尺寸、防護范圍;引下線的用材、位置、間距;接地裝置的埋地深度、接地電阻、以及接地體之間的距離控制等都要進行具體的選擇和設計,以保證防雷設施中每個環節之間的完整有效銜接,一個環節出現錯誤都會導致防雷設施的效果無法達到。完成防雷設計方案的設計之后,要對設計方案進行驗證和分析,看是否能達到預期的效果,對于直擊雷和側擊雷是否都能實現安全完善的防護,防感應雷和電磁脈沖設施是否完善妥當,能夠正常運行并防止感應雷和電路問題對炸藥倉庫造成的危害和損失。
其次,在設計過程中,對于炸藥倉庫內部設備的安全防護效果也是設計基本原則要求。對于防雷設計的炸藥倉庫內部的防感應雷裝置和電磁脈沖情況進行分析和設置,對于接地設置,屏蔽設置電容保護器等的安全級別、安全距離以及電阻值等都要進行具體的分析和設計,達到安全指標的同時又要保證其適用性,有較好的防護效果,在設計完成之后要進行內部設備防護效果分析。
還有,炸藥倉庫的防雷設計要關注倉庫內部管理人員的安全效果。由于現在電器設備越來越多的使用,其外露的金屬導體在累積發生的時候回應其不同導體上的電位差,當人靠近時,會很容易觸電導致人生安全受到威脅。因此,在炸藥倉庫的設計中,還要注意是接地插座、金屬門窗、進出線路和電器設備以及管道等的電位聯結做出科學合理的設計,避免外露金屬導體或電線等受雷擊出現電位差,盡量將可能存在的風險降至最低,并最后對電位的設計和連接進行效果分析。
三、炸藥倉庫防雷設計和施工應注意事項
在炸藥倉庫防雷設計和施工過程中,除了設計上的綜合考慮要求達到防雷的效果之外,在工程設計和施工中同樣存在很多值得注意的地方:
對于無孔不入的感應雷的防護辦法是應當采取屏蔽的方式,利用鋼筋混凝土結構柱、梁、屋面板、基礎梁和圈梁中的鋼筋結合金屬門窗聯結成為一個六方體的網籠結構的避雷網,將整個房體變成了一體的屏蔽。并且,對于所有的線路都要穿上金屬管,然后將金屬管和屏蔽進行科學的接地,由于外墻是電流密度和磁場電波比較強的區域,所以炸藥倉庫的電子設備最好不要設置在靠近外墻的地方,設置在倉庫的中心位置比較好。
防雷設計中容易被人們忽視的還有等電位連接和接地的設置連接。獨立的接地設置雖然可以避免各系統之間的相互干擾,但是容易造成雷擊時造成各系統間的電位差,會造成電子設備瞬間被擊穿,運用等電位聯結的方式可以減小各系統內部的電位差,防止被反擊。將炸藥倉庫內部的所有金屬管道,防雷設備以及設施管路等都用統一的電氣連接起來,將炸藥倉庫形成一個空間上的等電位體。這樣的等電位連接設置可以有效避免電位差造成的雷電反擊。
在炸藥倉庫防雷設計能夠實現防護效果之后,防雷工程的施工也有很多值得注意的地方,例如地基接地作為整個工程的基礎環節,焊接質量要十分嚴格,并進行焊接后的檢查確認和電阻值測試,保證焊接質量和電阻值要達到設計要求;等電位系統的焊接質量也是十分重要的,水平和垂直鋪設的金屬管道與防雷接地的焊接,都是十分重要的,并且倉庫頂上的避雷針與避雷網應當與所有金屬物焊接成為一個整體;每根柱子位置及鋼筋焊接的焊接位置,焊接長度和質量等也要達到設計的要求,防雷引上線和引下線與柱內鋼筋的焊接都要注意和反復確認,以免焊接出現錯誤和漏焊。除了以上所提到的各防雷施工環節的施工需要嚴格按照設計要求執行,保證施工質量之外,還要求在施工后進行規范嚴格的質量檢查,以保證施工的完整性和質量要求,保證防雷工程設計及施工能夠達到效果,實現高安全水準。
結語
炸藥倉庫的防雷設計是十分重要的,它直接關系到炸藥倉庫的財產和人員安全。在防雷設計過程中,要遵循設計原則,保證防雷設計的效果,以及防雷內部設備的效果和人員安全效果的實現;還要根據倉庫建設的具體區域進行現場勘察,保證設計方案更加合理完善;還要針對防雷設計施工中容易出現的問題和錯誤進行嚴格把關保證施工質量。全面實現炸藥倉庫防雷工程設計水平和防護能力的提高。
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【關鍵詞】高層建筑電氣工程接地系統
中圖分類號: [TU208.3]文獻標識碼:A 文章編號:
把電氣設備與接地裝置做良好的電氣連接稱為接地。高層建筑的電氣接地系統包含防雷接地、電氣設備保護及變壓器中性點接地、電氣設備工作接地三方面。電氣設計中有獨立接地系統和統一接地系統兩種方法。由于獨立接地系統中各系統需獨立地建立接地網, 且各接地網之間要求有足夠的距離以避免出現干。試驗證明,當使用單根接地極時,距接地極 20m 處才能看成零電位。對于現代高層建筑,結構復雜,占地面積小,要將各接地系統真正分開在實際設計和施工中是較難做到的。因此,高層建筑通常采用防雷接地、工作接地和保護接地共用接地裝置的統一接地系統。高層建筑弱電系統的工作接地與其它各系統共用接地裝置應注意抗干擾處理,接地導線敷設時要注意屏蔽和隔離處理。因此, 弱電系統的工作接地可采用絕緣單芯電纜穿塑料管暗敷引下,接地線直接與接地裝置連接實現單點接地,避免外界電磁場對弱電設備的干擾。
現代高層建筑大多為智能建筑,設有通訊等電子和數據處理設備, 對供電系統要求較高; 建筑物中一般附有 10/0.4/0.23kV 的高低壓變電室,用戶設備的接地及變壓器中性點的接地都共用建筑物的基礎接地裝置。因此,其低壓配電系統通常采用 TN- S系統。當線路發生接地故障時,PE 線上帶有高電壓,由于 PE 線是連通的, 在規定的時限內未能切除故障回路時存在故障電壓蔓延的情況,給用戶造成危險。
施工中應特別重視 PE 線在安全中的作用。在接地系統施工中應注意以下幾個問題:①施工中應注意 PE 線與 N線嚴格區別,不能混接。由于施工人員技術水平不高及責任心不強,將 PE 線和 N 線混接,PE 線流過工作電流, 當負荷較大或接地電阻較大時,PE 線中產生的壓降也較大, 整個建筑物用電設備的金屬外殼會同樣帶上危險電壓,造成事故。特別在用戶裝修時,由于無完整施工圖紙、導線的使用混亂,經常發生 PE 線與 N線混接的情況。所以,首先一定要保證 PE 線與接地極可靠連接;其次,PE 線應嚴格按規范采用黃綠相間的塑料銅芯線以防混接。
②應做好 PE 干線的等電位聯結。建筑物每層強電豎井內預埋接地鋼板與豎井內的 PE 干線相連, 同時與柱內或剪力墻內作為引下線的兩根主筋做電氣連通,作為 PE 干線的等電位連接。電氣豎井內 PE 干線采用鍍鋅扁鋼時, 可以刷黃綠相間的油漆加以標識,同時也提高觀感效果。
③當采用Ⅰ類燈具和燈具距地面高度小于 2.4m 時, 燈具的可接近導體必須接地(PE),并應有專用接地螺栓,且有標識。有的設計深度不夠,對裝高低于 2.4m 的燈具如壁燈、誘導燈、出口指示燈、吊頂燈等未配出 PE 線或僅在設計說明中提及,導致樓層走道裝飾吊頂高度不足 2.4m 時,吊頂內燈具未作接地,留下安全隱患。對此,施工隊伍在圖紙會審時或者在配管穿線時要認真核對裝飾吊頂的標高,及時向建設單位和設計人員提出問題并加以解決。
④要重視各專業系統在接地施工中的協調配合和施工工序的交接手續。現代高層建筑結構復雜、專業齊全,包括電氣、綜合布線、電梯、消防報警等系統,這些系統的接地都有其嚴格的要求。由于建設單位往往把這些系統分包給不同的專業隊伍,造成各專業在接地系統施工中脫節和遺漏,給工程安全留下隱患。并且應加強接地電阻的測試記錄以及接地系統的驗收工作,確保全面和可靠地接地。
電子電氣設備接地的分類:一般來說,電子電氣設備有許多需要接地的部位,由於電路性質和接地的目的不同,必須嚴格加以區分,需要分成若干個子系統,然后接在一起進行總接地。從接地的性質來看,可把接地分為三大類:(1) 保護接地。電子電氣設備的金屬外殼、底盤、機座用良好的導體與大地連接成等電位,稱為保護接地,它對電子電氣設備的安全運行和維護人員的生命安全起到十分重要的作用。(2) 遮罩接地。為了抑制變化的電磁場的干擾而采用的多種遮罩層、遮罩體,都必須良好地接地,才能起到良好的遮罩作用。(3) 系統接地。 要使電子電氣設備能正常的運行和可靠地工作,就必須處理好等電位點的接地題,這類接地稱之為系統接地。對於系統接地來說,視工作性質和用途的不同,又可分為信號地、類比地、數位地、電源地、電腦地、負荷地、外設地等。
建筑物的等電位聯接技術也是高層建筑電氣工程中的一項很重要的技術。建筑物的等電位聯結分為總等電位聯結、局部等電位聯結和輔助等電位聯結。總等電位聯結作用于全建筑物,在一定程度上可降低建筑物內間接接觸電擊的接觸電壓和不同金屬部件間的電位差, 并消除自建筑物外經電氣線路和各種金屬管道引入的危險故障電壓的危害。局部等電位聯結是在一局部場所范圍內將各可導電部分連通。在等電位聯結的設計和施工中,以下幾個問題值得注意:
(1)總等電位聯結和局部等電位聯結設計深度不夠,僅在設計說明中標注“進行等電位聯結”或“參考標準圖集 02D501- 2”,造成施工和驗收依據不足,隨意施工。設計時應畫出等電位聯結系統圖并標注由等電位箱引出的等電位聯結線的根數、使用材料的名稱和規格;其次,應在平面圖中標注等電位箱的位置,以及由等電位箱至配電箱 PE 端子、各種金屬管道、建筑物鋼筋網等聯結線的聯結部位和敷設方式,為施工和驗收提供明確的依據。施工單位對設計深度不夠的問題應在圖紙會審時提出, 加以明確。
(2)根據標準圖集 02D501- 2 第 13 頁要求應在電源進線處設總等電位端子, 進出建筑物的金屬管道與總等電位箱的聯結采用- 40×4 鍍鋅扁鋼暗埋敷設。對于高層和大型建筑,進出建筑物的金屬管道數量多且離配電裝置較遠, 全部采用鍍鋅扁鋼聯結的話有一定的施工難度,而且加大工程的成本投入。由于高層建筑基礎接地設計一般都要求基礎梁主筋焊接成閉合環形通路,完全可以替代鍍鋅扁鋼進行聯結,可在金屬管道進出建筑物的就近位置從基礎接地裝置預埋引出線及等電位端子與金屬管道聯結,這樣既可達到等電位效果,又省工省料,節約工程成本。
(3)對于計算機房、電腦控制的電梯裝置等,可在機房內設置局部等電位聯結板, 通過引下線與基礎接地及本裝置配電箱的 PE 線相連,使各種接地有同一基礎點,避免干擾信號引入,并就近與鋼筋網相連,同時消除雷擊和雷擊電流的危險。
(4)高層建筑屋面設備布置較多,如景觀泛光燈、冷卻塔、正壓風機、航空障礙燈等,這些設備從配電箱引出的線路所穿鋼管的一端與配電箱外殼相連, 另一端與用點設備外殼保護罩相連,并應就近與屋頂避雷帶(網)、引下線相連以防止雷電波侵入。鋼管采用絲扣連接或因連接設備而中間斷開時應采用鍍鋅抱箍及不小于 6mm2的黃綠雙色銅芯導線進行跨接。注意抱箍連接處不應刷管道面漆以保證接觸良好。
(5)現時衛生間給水管廣泛采用 PP- R、PVC 等塑料管,排水管采用 UPVC 管,因塑料管不是可導電物質,不傳電位,所以塑料給排水管不需作局部等電位聯結。此時局部等電位聯結應考慮的是衛生間地面鋼筋網、混凝土墻內鋼筋網及熱水器插座等引入 PE 線的插座。由于設計深度不夠及施工人員對圖集、標準理解不透等原因,衛生間內帶 PE 柱插座的局部等電位聯結常常被忽視,應予以重視。
(6)建設單位特別是商品房開發商常把衛生間給排水支管、插座及潔具安裝交由用戶自理, 局部等電位聯結只預埋等電位箱,由于用戶專業知識的缺乏,在二次裝修時沒有再進行等電位聯結施工,給安全留下隱患。施工單位在竣工驗收時應與建設單位辦好交接手續,明確責任。
結語:
隨著近年來電氣設計和施工技術不斷深入,在高層建筑電氣安裝過程中,電氣工程的接地系統也必須嚴格把關和管理,這樣才能做好高層建筑的電氣工程工作。
參考文獻:
[1].王功勝 淺談高層建筑物的防雷與接地 [期刊論文] -廣東電力2005(02)