程保峰
【摘 要】文章針對普通建筑電氣配電設(shè)備接地及防雷接地安裝基本方法進行簡要介紹,闡述配電電氣系統(tǒng)接線接地和建筑防雷系統(tǒng)安裝的基本要求,包括材料的選擇及安裝過程中注意事項,列出配電系統(tǒng)接地安裝和建筑防雷接地施工中最容易發(fā)生的部分問題,并就這些問題提出一些可行的建議及解決措施,同時著重分析了建筑物防雷擊的分類保護措施,特別是高層建筑防止側(cè)擊雷電破壞的措施,為優(yōu)化建筑防雷接地系統(tǒng)安裝提供參考價值。
【關(guān)鍵詞】建筑電氣;防雷;接地技術(shù)
【中圖分類號】TU856 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688(2020)09-0069-03
0 引言
現(xiàn)代建筑物均安裝功能各異的電氣設(shè)備,電氣設(shè)備接地安裝是極其重要的環(huán)節(jié),接地措施如果做得不到位,就會引起各類電氣事件,甚至造成額外損失,因此建筑物的接地尤為重要。建筑物接地包括各種電氣設(shè)備、配電箱(柜)、金屬管道、金屬罐體及金屬水箱等導(dǎo)電部分經(jīng)接地線與大地作良好的連接導(dǎo)通,而最直接接地的措施就是防雷系統(tǒng)接地,含接閃器、引下線及基礎(chǔ)接地網(wǎng)。
1 建筑接地施工內(nèi)容
建筑接地就是將電力系統(tǒng)和電氣裝置的某些導(dǎo)電部分,經(jīng)過接地線與大地作良好的電氣導(dǎo)通,從而滿足電氣裝置和系統(tǒng)的工作特性及安全防護的要求。建筑物接地包括各類電氣設(shè)備用電安全接地及防雷系統(tǒng)接地,目的均是將瞬時較大的危險電流引入大地,防止短時電流過大引起觸電、火災(zāi)、爆炸等各類危險事故的發(fā)生。
1.1 建筑設(shè)施設(shè)備接地
建筑物設(shè)備接地包括配電組合柜、配電箱、消防控制電柜、消防排煙風機、消火栓及噴淋水泵、二次加壓生活水泵、電力變壓器、金屬電纜橋架、成套發(fā)電機組等,均需引出接地線和基礎(chǔ)接地網(wǎng)導(dǎo)通,防止設(shè)備金屬外殼因設(shè)備線路漏電引起觸電事故。配電箱(柜)接地一般采用分級接地,由主配電接地排通過地線連接到下一節(jié)接地排,再將設(shè)備金屬外殼與接地零排搭接,普通建筑配電接地線安裝在施工中通常采用TN-S系統(tǒng),整個系統(tǒng)N線和PE線是單獨分開的兩條線路,具體如圖1所示。配電線路接地適用于建筑物外殼因用電線路出現(xiàn)漏電時能夠及時將設(shè)備外表的電流導(dǎo)入大地,形成回路,引發(fā)人為觸電事故概率低,而高壓控制柜、變壓器、發(fā)電機組、金屬消防水箱及防止雷擊等大電流時一般安裝金屬扁鋼(25 mm×4 mm)或圓鋼(φ16 mm)作為接地線,采用焊接的方式并做好防腐處理工作。
建筑設(shè)施接地包括凸出或附著建筑物表面金屬鋁合金門窗、不銹鋼護欄、衛(wèi)生間金屬管道、金屬水箱及樓頂排氣管、排煙煙囪等。金屬門窗及不銹鋼護欄接地采用設(shè)計跨接線,衛(wèi)生間金屬管道采用設(shè)計接電線連接至等電位箱,生活及消防水箱采用扁鋼跨接,樓頂?shù)呐艢?、排煙煙囪安裝金屬圓鋼搭接至避雷帶。
1.2 建筑防雷接地系統(tǒng)
建筑物防雷接地系統(tǒng)包括接閃器、引下線及接地裝置。接閃器含避雷針、避雷帶。建筑物避雷帶一般采用25 mm×4 mm扁鐵或φ16 mm圓鋼安裝于屋面,沿女兒墻上方敷設(shè)或順屋頂高處脊梁安裝,支架距離1 m左右固定一個,伸出高度為100~150 mm,焊接牢靠且鍍鋅防腐,避雷帶距離外邊沿垂直距離不大于支架高度。避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管,圓鋼直徑φ≥12 mm,鋼管直徑φ≥20 mm,當避雷針長度大于1 m時,圓鋼直徑φ≥16 mm,鋼管直徑φ≥25 mm。
安裝接閃器時,一般采用滾球法對避雷針、避雷線、避雷帶進行保護范圍計算,所謂滾球法是以H為半徑的一個球體,沿需要防止直擊雷的部位滾動,當球體只觸及接閃器或接閃器與地面,而不觸及需要保護部位時,或避雷網(wǎng)格不大于相應(yīng)的尺寸,則該部分就得到接閃器的保護。不同類別的防雷建筑物滾球半徑及避雷網(wǎng)格尺寸見表1。
建筑避雷帶常用的材料為熱鍍鋅扁鋼和圓鋼兩種,引下線為結(jié)構(gòu)柱內(nèi)主鋼筋,當避雷帶采用圓鋼與引下線搭接時,引下線加工成弧形直角彎且與避雷帶搭接長度不小于圓鋼直徑的6倍,平行搭接于避雷帶圓鋼下面,兩側(cè)焊接牢靠;如避雷帶為熱鍍鋅扁鋼,引下線同樣加工成弧形直角彎沿避雷帶內(nèi)側(cè)平行搭接,搭接長度為圓鋼直徑的6倍,上下焊接飽滿、均勻,不得出現(xiàn)虛焊、穿孔等現(xiàn)象,施焊處刷防銹漆兩道、銀粉漆一道。與支持件點焊固定,施焊時,瓷磚表面要用濕氈覆蓋,防止污染瓷磚表面。避雷帶拐彎處應(yīng)彎成圓弧活彎,彎曲半徑大于或等于圓鋼直徑的10倍。
住宅樓層主體施工中承重柱體均有施工時確定的主筋作為引下線,引下線直徑≥16 mm,引下線不少于4根主筋;采用電渣壓力焊接,上部與避雷帶焊接,下部與基礎(chǔ)鋼筋焊接至接地網(wǎng)(樁),在樓首層設(shè)置測試點,測試點距離地面50 cm,各層住宅衛(wèi)生間等電位箱內(nèi)扁鐵須焊接和引下下線連接貫通。
基礎(chǔ)接地裝置一般采用底層基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng),測試接地電阻一般不超過1 Ω,如測試接地電阻達不到設(shè)計要求,則需增加接地樁以降低接地電阻。
1.3 建筑接地裝置的材料
當設(shè)計沒有特別要求時,建筑接地裝置的材料采用鋼材,須熱鍍鋅處理,最小允許規(guī)格及尺寸應(yīng)符合表2的規(guī)定。
2 建筑電氣及防雷接地存在的問題及解決辦法
2.1 建筑配電設(shè)備線路接地存在的問題
建筑配電設(shè)備線路接地存在的問題有如下幾點:?譹?訛電線穿管時損傷導(dǎo)線絕緣層發(fā)生漏電。?譺?訛設(shè)備外殼與接地扁鐵搭接不牢靠,防腐不到位。?譻?訛接地線安裝不規(guī)范,接地線進電箱后沒有用專用螺栓固定,存在松動現(xiàn)象。?譼?訛導(dǎo)線接頭不按規(guī)范操作,接觸電阻超過限額。?譽?訛未按設(shè)計規(guī)定線徑安裝接地線,隨意找軟線搭接。
解決辦法:?譹?訛管內(nèi)穿線前疏通管道,保證管內(nèi)無異物堵塞,穿線過程要做好管口檢查并加好保護口,理順電線綁扎在穿線器上,穿線過程用力均勻,不得用力過大,以免損傷導(dǎo)線和絕緣層。?譺?訛金屬水箱及發(fā)電機組等接地線采用扁鋼焊接固定,且在焊接處刷防腐漆兩道,防止生銹脫落。?譻?訛接地線進配電箱后要與零排及相線排保持距離,并用大小合適的螺栓固定牢靠,不得存在松動現(xiàn)象。?譼?訛接地線是否壓接線耳一般以導(dǎo)線截面面積10 mm2為分界點,小于10 mm2的銅線可直接接到設(shè)備的接線端子上,但多股線要搪錫后再接入端子。導(dǎo)線截面積大于10 mm2須壓接銅線耳后再用螺栓緊固入接線柱。嚴禁將多股線剪出部分銅絲后再接入接地端子。接好后檢查端子接線螺絲是否存在沒有擰到位及松動等現(xiàn)象。?譽?訛施工中須區(qū)分地線和零線、相線的顏色,通常接地線選用黃綠雙色線,相線采用黃色、綠色和紅色3種顏色,藍色線一般為零線。此外,要按照設(shè)計規(guī)定選擇接地線,線徑過小在漏電時易于燒斷,起不到保護作用。
配電線路絕緣保護層破損導(dǎo)致電線搭接到其他金屬及非金屬導(dǎo)體引起觸電現(xiàn)象的情況較多,尤其是天花吊頂上方管線,如果電線沒有套保護管,電線被鼠類撕咬后等發(fā)生絕緣層破壞,也會發(fā)生電路異常,漏電保護開關(guān)跳閘,引起斷路或發(fā)生電氣事故。所以配電線路一定要規(guī)范,電線安裝保護套管,必要時設(shè)計安裝金屬保護套管。
2.2 建筑防雷保護設(shè)施存在的問題及注意點
防雷接地系統(tǒng)安裝中存在的問題有如下幾個:?譹?訛屋面高低不平,低層面漏裝避雷帶。?譺?訛避雷帶鍍鋅圓鋼或扁鐵搭接焊接的長度不符合要求,易脫落。?譻?訛配電箱內(nèi)沒有安裝接地排,設(shè)備配電線無接地線。?譼?訛焊接部位防腐沒有做到位,經(jīng)風吹雨淋后銹蝕脫落不導(dǎo)通。?譽?訛支架脫落或斷裂,整條避雷帶移位,失去應(yīng)有防雷功能。?譾?訛過伸縮縫沒有安裝補償裝置,冷熱不均,拉壞避雷帶。
預(yù)防措施:?譹?訛在建筑屋面不在同一平面上時,較低屋面也須安裝避雷帶且安裝引上線與較高層避雷帶導(dǎo)通,此外在凸出屋面的煙囪、排風口等設(shè)施上要安裝避雷針。?譺?訛避雷帶安裝做到橫平豎直,兩連接點搭接處長度必須滿足要求,圓鋼搭接長度為其直徑的12倍,扁鋼搭接長度為其寬度的6倍。搭接處焊接飽滿光滑且做好二次防腐措施。?譻?訛安裝配電箱前要檢查配電箱內(nèi)接地裝置,如漏裝接地排須加裝,配電設(shè)備外殼必須有接地線連接到箱內(nèi)接地排。?譼?訛避雷帶焊接部位做好刷防腐漆,且不少于兩遍,其他做好熱鍍鋅。?譽?訛做好避雷帶支架預(yù)備工作,底部膨脹螺釘固定牢固,支架做好防腐。?譾?訛當避雷帶跨越建筑物伸縮縫時要設(shè)置補償裝置(如圖2所示)。
2.3 建筑雷擊防護措施
通常采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器,將雷電流接收下來,并通過作為引下線的金屬導(dǎo)體導(dǎo)引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。
(1)電源性防雷。普通建筑電源性防雷常見安裝于單元樓層集中安裝的電表控制箱,一般安裝開關(guān)型防雷器,當雷電通過外面線路進入電箱時,防雷器電阻值降低,允許短時大電流通過,有效防止表箱內(nèi)電表等設(shè)備遭到雷擊損壞。
(2)等電位聯(lián)結(jié)。建筑住宅安裝等電位系統(tǒng),目的是減少室內(nèi)各系統(tǒng)之間的電位差,通過圈梁內(nèi)主筋作為連接線,形成閉合環(huán)路,再用熱鍍鋅扁鋼焊接引到室內(nèi)等電位盒,室內(nèi)金屬管道、金屬門框、金屬窗、電纜橋架及設(shè)備主機外殼等均通過接地線引入至等電位盒。
(3)信號系統(tǒng)防雷。住宅樓層信號系統(tǒng)包括樓層廣播、有線電視、中國移動、中國聯(lián)通、中國電信等光纖網(wǎng)絡(luò)線路及設(shè)備,通信網(wǎng)絡(luò)的防雷主要采用信號防雷器。信號防雷器安裝中要注意輸入輸出接口,不可接反,輸入接外線,輸入接入各用電設(shè)備,信號防雷器通過電子開關(guān)與接地系統(tǒng)連接導(dǎo)通。
(4)重復(fù)接地。在三相四線電路中,零干線一次或多次引接地線與大地導(dǎo)通,防止之前接地線故障引起觸電事故。零線重復(fù)接地能夠有效降低故障設(shè)備對地電壓,在零線斷開后,有效降低相線觸碰設(shè)備外殼引起觸電危險性。
2.4 建筑高層防止側(cè)擊雷
《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB50057—2010)中綜合第4.2.4節(jié)第4款、第7款,第一類防雷建筑物從30 m以內(nèi)起每6 m設(shè)一道;而對第二類和第三類防雷建筑物沒有做出要求。
《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JGJ 16—2008)中對二類防雷建筑超過45 m和3類防雷建筑超過60 m其結(jié)構(gòu)圈梁中的鋼筋要求每3層焊接連成閉合回路作為均壓環(huán),并同防雷裝置引下線連接。在設(shè)計上均壓環(huán)應(yīng)形成閉合圈,此閉合圈必須與所有的結(jié)構(gòu)柱內(nèi)引下線連接。要求每隔6 m高度設(shè)一個均壓環(huán)。均壓環(huán)連接線與引下線焊接牢靠,并做好防腐蝕措施。
結(jié)構(gòu)水平圈梁內(nèi)均壓環(huán)鋼筋之間的連接及鋼筋分別與防雷引下線、等電位箱、金屬門、鋁合金窗及金屬管道等之間的連接采用直徑不小于10 mm鍍鋅圓鋼或25 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼。利用結(jié)構(gòu)鋼筋貫通作為均壓環(huán),焊接處應(yīng)雙面焊接,焊接搭接長度不小于6倍最大鋼筋直徑,焊接處焊縫飽滿,無夾渣、氣孔等缺陷,且刷防腐漆。
3 建筑接地電阻的測試
整個防雷接地系統(tǒng)安裝完成投入使用前,必須進行接地電阻測試,測試合格方能投入使用,測試位置在建筑物引下線距離地面50 cm的測試點進行,斷開與避雷帶搭接接地卡子,將導(dǎo)線連接到測試儀器(如圖3所示),電流和電位輔助探測針應(yīng)插在距被測防雷引下線同一方向20 m和40 m的土地,向下插入探針,保留地面探針長度為整個探針長度的1/3,其余插入土壤。測試前應(yīng)正確校表,校表后再連接測試線,檢查接線無誤,水平放置測試儀器,均勻搖動手柄,以每分鐘120圈轉(zhuǎn)速,約1 min表內(nèi)電機速度穩(wěn)定時,此時指針所指向的位置就是接地電阻的數(shù)值。測量接地電阻時禁止在有雷電或被測物帶電時進行測量,儀表攜帶、使用時須小心輕放,避免劇烈震動。
4 存在火災(zāi)危險的建筑物內(nèi)接地注意點
(1)減少接地電阻,在設(shè)備外殼接PE線的情況下,增加接地線,可采用熱鍍鋅扁鋼接入接地裝置,同時選擇有足夠的導(dǎo)電率單獨芯線作為接地線。
(2)確保接電線路貫通,金屬管道及建筑物的金屬結(jié)構(gòu)全部接地,管道接頭處敷設(shè)跨接線。
(3)增加接地點或接零點,對于一切電氣設(shè)備所有金屬結(jié)構(gòu)部分,都進行接地和接零。
5 結(jié)語
在當代城鄉(xiāng)建筑業(yè)迅猛發(fā)展的今天,建筑大廈鱗次櫛比,建筑防雷接地系統(tǒng)安裝越來越顯得重要,也隨著科技的進步,它不僅要滿足正常防雷系統(tǒng)、電氣設(shè)備接地、安全用電等需求,而且要達到其便捷、節(jié)能、環(huán)保、美觀的使用效果。
參 考 文 獻
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