摘要:隨著建筑經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,民用建筑防雷逐漸成為了建筑企業(yè)考慮的重點(diǎn)因素,因?yàn)檫@嚴(yán)重的影響著建筑企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。本文根據(jù)作者自身的情況對(duì)建筑防雷的產(chǎn)生原因,以及預(yù)防措施作出了自身的見解,以供參考。
關(guān)鍵詞:產(chǎn)生原理;雷擊種類;基本要素;防雷裝置
一、雷擊危害種類的分析
一是直擊雷:指空中帶電荷的雷云對(duì)大地或地面上的物體發(fā)生的強(qiáng)烈放電。它可以直接擊中建筑物。雷電的高溫可引起火災(zāi),同時(shí)物體水分受熱氣化膨脹,產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力,使建筑物受到破壞。
二是傳導(dǎo)雷:指遠(yuǎn)處的雷電擊中電源饋線或通信線路后,產(chǎn)生的極高電壓,傳至電器設(shè)備,從而造成電器電子設(shè)備、儀器的損壞。
三是感應(yīng)雷:包括靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng),當(dāng)帶電雷云出現(xiàn)在導(dǎo)線上空時(shí),由于靜電感應(yīng)作用,導(dǎo)線上束縛了大量的相反電荷。一旦雷云對(duì)某目標(biāo)放電,雷云上的負(fù)電荷便瞬間消失,此時(shí)導(dǎo)線上的大量正電荷將以雷電波的形式沿著導(dǎo)線經(jīng)設(shè)備入地,從而引起設(shè)備損壞。當(dāng)雷電流沿著導(dǎo)體流入大地時(shí),由于頻率高,強(qiáng)度大,在導(dǎo)體的附近便產(chǎn)生很強(qiáng)的交變電磁場(chǎng),設(shè)備在這個(gè)場(chǎng)中,便會(huì)感應(yīng)出很高的電壓以致?lián)p壞,靈敏度越高的電子設(shè)備越容易遭受破壞。
二、淺析建筑物防雷設(shè)計(jì)的基本要素
一是接閃功能:接閃功能指外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置的總功能,包括接閃器的形式、耐流耐壓能力、連續(xù)接閃效果、造價(jià)以及接閃器與建筑物的美學(xué)統(tǒng)一性等。
二是分流影響:分流影響的效果取決于引下線的粗細(xì)和數(shù)量的多少。引下線越多,每根引下線通過的雷電流就越小,其感應(yīng)范圍也就越小。
三是均衡電位:均衡電位指建筑物內(nèi)的各部位均能構(gòu)成同一電位(等電位)。樓內(nèi)各部位的結(jié)構(gòu)鋼筋和各種金屬設(shè)備及金屬管線連成統(tǒng)一的導(dǎo)電體,建筑物內(nèi)電位相同,就可保證建筑物內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓。
四是屏蔽作用:屏蔽的主要目的是對(duì)建筑物內(nèi)的各種通信設(shè)備,電子計(jì)算機(jī),精密儀器和各種微電子設(shè)備的防護(hù)。盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的頂板、地板、墻面和粱、柱,使其構(gòu)成一個(gè)六面體的網(wǎng)籠,即籠式避雷網(wǎng),使其達(dá)到屏蔽效果。
五是接地效果:接地就是讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄入大地,良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓,避免發(fā)生反擊。接地時(shí)要求接地點(diǎn)應(yīng)盡量集中,即電源線,電話線,水管等應(yīng)與避雷網(wǎng)接入同一“地”。
三、關(guān)于防雷裝置設(shè)計(jì)的探討
(一)接閃器
防雷系統(tǒng)采用的接閃器有避雷針、避雷網(wǎng)和避雷帶.避雷針應(yīng)采用圓鋼或焊接鋼管制成,針長(zhǎng)1m以下時(shí),圓鋼直徑不得小于12mm,鋼管直徑不得小于20mm,針長(zhǎng)1—2m時(shí),圓鋼直徑不得小于16mm,鋼管直徑不得小于25mm,裝在煙囪上方時(shí),因煙氣有腐蝕作用,故宜采用直徑20mm以上的圓鋼或直徑不小于40㎜的鋼管。
架空避雷線都是采用截面積不小于35mm2的鍍鋅鋼餃線,即GJ一35。避雷網(wǎng)和避雷帶一般采用圓鋼或扁鋼,特殊情況下也有采用銅材的。圓鋼直徑不得小于8mm。扁鋼厚度不小于4mm,且截面積不得小于48mm2,煙囪上采用避雷環(huán)時(shí),其圓鋼直徑應(yīng)不小于12mm,扁鋼截面不小于100mm2,其厚度不小于4mm。
避雷網(wǎng)分為明裝避雷網(wǎng)和暗裝避臂網(wǎng)。明裝避雷網(wǎng)是在屋頂上部以較疏的明裝金屬網(wǎng)格作為接閃器,適用于較重要的部位的防雷保護(hù),暗裝避雷網(wǎng)是利用建筑物內(nèi)的鋼筋連接而成,從而將避雷網(wǎng)、引下線和接地裝置三部分組成一個(gè)整體較密的鋼鐵網(wǎng)籠,亦稱為籠式避雷網(wǎng)。
(二)引下線
關(guān)于引下線,這是連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體。引下線一般采用圓鋼或扁鋼,其尺寸和防腐蝕要求與避雷網(wǎng)、帶相同,如用鋼絞線作引下線,其截面不應(yīng)小于25mm2。引下線可沿建筑物外墻敷設(shè),并經(jīng)最短途徑接地,明、暗敷設(shè)均可。采用暗敷設(shè)時(shí),引下線截面應(yīng)加大一個(gè)等級(jí)。
建筑物的結(jié)構(gòu)鋼筋、消防鋼爬梯、鋼柱等金屬構(gòu)件,可用作引下線,但所有金屬構(gòu)件之間均應(yīng)連接成為良好的電氣通路。在易受機(jī)械損傷和防人身接觸的地方,地面上約1.7m的一段引下線應(yīng)采取暗敷或采用鍍鋅角鋼穿改性塑料管或橡膠管等保護(hù)。利用混凝土內(nèi)鋼筋作為引下線時(shí),應(yīng)在室內(nèi)外的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)若干聯(lián)結(jié)板,該板可供測(cè)置、接人工接地體和作等電位聯(lián)結(jié)用。
(三)接地裝置
建筑物防雷系統(tǒng)中的接地裝置包括接地干線和接地體,其所承擔(dān)的任務(wù)是向大地均勻泄放雷電流,限制防雷裝置對(duì)地電壓在安全的電壓范圍。接地體可用扁鋼、圓鋼、鋼管等鋼材制成。垂直接地體宜采用角鋼、鋼管或圓鋼。埋于土壤中的人工水平接地體宜采用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑應(yīng)不小于10mm,扁鋼截面積應(yīng)不小于100mm2,厚度應(yīng)不小于4mm,角鋼厚度應(yīng)不小于4mm,鋼管壁厚應(yīng)不小于3.5㎜。
在接地系統(tǒng)中,接地線應(yīng)與水平接地體的截面相同。在腐蝕性較強(qiáng)的土壤中,應(yīng)采取鍍鋅等防腐蝕措施或加大截面。垂直接地體的長(zhǎng)度一般宜采用2.5m。垂直接地體一般由多根直徑為50mm的鋼管或5㎜×5㎜的角鋼組成,可成排或者環(huán)形布置。為減小接地體問的電流屏蔽效應(yīng),相鄰鋼管或角鋼之問的距離一般不應(yīng)小于5m。鋼管或角鋼上端用扁鋼或圓鋼焊接連成一整體,焊接點(diǎn)應(yīng)滿焊并進(jìn)行防腐、防銹處理。水平接地體可采用40mm×4mm的扁鋼或直徑為16mm的圓鋼。水平接地體埋深為O.5m,通常采用放射形布置,特殊地形不能滿足安裝要求時(shí),可考慮采用成排布置或環(huán)形布置。水平接地體問的距離不小于5m。
四、關(guān)于建筑物防雷電保護(hù)辦法的分析
在防雷保護(hù)中,總的防雷原則是采用三級(jí)保護(hù):1)將絕大部分雷電流直接引入地下基礎(chǔ)接地裝置泄散;2)阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線引入的過電壓;3)限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過電壓幅值。這三道防線,缺一不可,相互配合,各行其責(zé)。目前通常作法是以下三點(diǎn):
1 建立聯(lián)合共用接地系統(tǒng),形成等電位防雷體系
在防雷系統(tǒng)中,電位連接網(wǎng)絡(luò),主要是通過與配電線路敷設(shè)在一起的保護(hù)地線(PE)構(gòu)成,保護(hù)地線又必須根據(jù)配電系統(tǒng)的大小在多處(如每層樓或有配電箱處)與共用接地系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)的功能等電位連接網(wǎng)絡(luò)做等電位連接。將建筑物的基礎(chǔ)鋼筋,梁柱鋼筋,金屬框架,建筑物防雷引下線等連接起來,形成閉合良好的法拉第籠式接地,將建筑物各部分的接地與建筑物法拉第籠良好連接,從而避免各接地線之間存在電位差,以消除感應(yīng)過電壓產(chǎn)生。
2 電源系統(tǒng)防雷
如果安裝了功能接地的附助接地體時(shí),則需要采用截面不小于10 ㎜2銅線或其它等效導(dǎo)電材料的功能接地導(dǎo)體將其連接到裝置的主接地端子板上。這樣做之后,可以減輕以下諸效應(yīng):(1)減小裝置內(nèi)保護(hù)地線和信號(hào)線的過流;(2)減小在裝置內(nèi)部預(yù)期可觸及的導(dǎo)電部位之間的接觸電壓;(3)減小功能接地體附近的跨步電壓;(4)減小電磁干擾,包括雷擊效應(yīng),特別是在敏感電子電路附近。以建筑物為一個(gè)供電單元,應(yīng)在供電線路的各部位(防雷區(qū)交接處)逐級(jí)安裝電涌保護(hù)器,以消除雷擊過電壓。
3 等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)
該系統(tǒng)區(qū)分為兩方面:一是電氣安全的等電位連接網(wǎng)絡(luò);二是信息系統(tǒng)從直流至高頻的功能等電位連接網(wǎng)絡(luò)。這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)又要互相連接在一起。電氣安全的等電位連接網(wǎng)絡(luò),主要是通過與配電線路敷設(shè)在一起的保護(hù)地線(PE)構(gòu)成,保護(hù)地線又必須根據(jù)配電系統(tǒng)的大小在多處與共用接地系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)的功能等電位連接網(wǎng)絡(luò)做等電位連接。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范}GB50057—94(局部修訂條文)明確規(guī)定,各防雷區(qū)交接處,必須進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié);尤其建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)房等弱電機(jī)房,遭受直擊雷的可能性比較小,所以在此處除采取電涌保護(hù)器進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)外,還應(yīng)采用等電位聯(lián)結(jié)方式來進(jìn)行防雷保護(hù),本文不再敘述。
五、結(jié)柬語
在防雷保護(hù)當(dāng)中,防止雷擊這是一項(xiàng)既簡(jiǎn)單而又繁瑣的內(nèi)容,因此這就要求我們要不斷的完善和創(chuàng)新防雷技術(shù),同時(shí)在施工中必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范,精心組織,細(xì)心施工,注意每一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié),確保建筑物防雷安全。
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