建筑綜合防雷設計.doc

《建筑綜合防雷設計.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《建筑綜合防雷設計.doc（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

四川信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設計說明書 論文 設計 論文 題目 建筑綜合防雷設計 專 業(yè) 建筑電氣工程技術(shù) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 二 一二年十二月十日 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計任務書 學 生 姓 名 學 號 班 級 專業(yè) 設計 或論文 題目 建筑綜合防雷設計 指導教師姓名 職 稱 工作單位及所從事專業(yè) 聯(lián)系方式 備 注 設計 論文 內(nèi)容 1 建筑防雷分類 2 建筑防雷等級計算 3 綜合防雷系統(tǒng)設計 4 外部防雷系統(tǒng)設計 5 內(nèi)部防雷系統(tǒng)設計 進度安排 第 4 9 周 查找資料選擇參考方案 第 10 11 周 確定方案撰寫論文 第 12 13 周 修改論文 確定初稿 第 14 15 周 檢查定稿 第 16 17 周 答辯 主要參考文獻 資料 寫清楚參考文獻名稱 作者 出版單位 1 王時煦 建筑物防雷設計 中國建筑工業(yè)出版社 2 林維勇 建筑防雷系統(tǒng) 雷電水利電力出版社 3 朱林根 建筑電氣設計手冊下冊 中國建筑出版社 4 金 磊 雷電電磁脈沖的防護 中國建筑出版社 5 朱呂通 建筑防雷系統(tǒng)安全手冊 中國計劃出版社 6 鄭 強 智能建筑設計與施工系列圖集 消防系統(tǒng) 中國建筑出版社 7 查仁柏 半導體消雷器的設計 中國建筑工業(yè)出版社 審 批 意 見 教研室負責人 年 月 日 目 錄 摘 要 5 第 1 章 緒論 6 1 1 建筑物防雷的發(fā)展歷史 6 1 2 建筑防雷設計的概述 6 第 2 章 建筑物防雷分類及防雷等級計算 7 2 1 第一類防雷建筑物 7 2 2 第二類防雷建筑物 7 2 3 第三類防雷建筑物 7 2 4 建筑物的預計年雷擊次數(shù)計算 8 第 3 章 雷擊的分類及危害 10 3 1 直擊雷 10 3 2 雷電波侵入 10 3 3 感應過電壓 10 3 4 地電位反擊 10 第 4 章 綜合防雷系統(tǒng)設計 12 4 1 綜合防雷設計的六大要素 12 4 1 1 接閃 12 4 1 2 分流 12 4 1 3 均壓 12 4 1 4 屏蔽 13 4 1 5 接地 13 4 1 6 合理布線 14 4 2 綜合防雷設計分類 14 4 3 外部防雷系統(tǒng)及其設計 14 4 3 1 接閃器 15 4 3 2 引下線 17 4 3 3 接地體 18 4 4 內(nèi)部防雷系統(tǒng)及其設計 18 4 4 1 防雷器 SPD 設計安裝 19 4 4 2 等電位連接 20 結(jié) 論 22 參考文獻 23 附 錄 24 附錄一 建筑綜合防雷 系統(tǒng)圖 24 摘 要 在人類生存的環(huán)境中有許多自然災害 如地震 暴雨 冰雹 水災 旱災 火災 雷擊 等等 對此 人們總是想方設法進行防御 或減輕它們所造成的損失 雷擊就是嚴重的自然 災害之一 但就我國而言 過去防雷設計在整個建筑設計中所占的比重很小 電氣設計人員 不重視 其他專業(yè)的設計人員更不重視 但雷擊所造成的損失卻無法輕視 如 1989 年山東 黃島油庫遭受雷擊并引起大火 損失慘重 高大的建筑物很容易吸引落雷 從而使本身所在 建筑及附近建筑遭到破壞 另外 隨著微電子技術(shù)高度發(fā)展及廣泛應用到各個領(lǐng)域 使雷害對象也從對建筑物本身的損害轉(zhuǎn)移到對室內(nèi)的電器 電子設備的損害 以 至發(fā)生人身傷亡事故 隨之防雷對象也由強電轉(zhuǎn)移到弱電 雷電產(chǎn)生的電磁脈沖 超過直接雷擊而成為主要危害 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展 電子計算機早已步入社會的各行各業(yè) 建筑物內(nèi) 幾乎無不設有復雜程度不同的微電子設備和計算機系統(tǒng) 民用建筑也不例外 雷 電電磁脈沖干擾日益成為頻發(fā)事故 面對這種挑戰(zhàn) 設計人必須轉(zhuǎn)變觀念 把雷電電 磁脈沖防護當作防雷設計的重點 這不只是電氣一個專業(yè)的事 因為它涉及到電子設備的位 置和管線的布置等問題 各個專業(yè)應充分協(xié)商 從整體上解決防雷設計上的問題 否則 建 筑物設計得再好 也無法正常使用 關(guān)鍵詞 建筑防雷 防雷裝置 安全隔離距離 等電位連接 第 1 章 緒 論 1 1 建筑物防雷的發(fā)展歷史 70 年代以前 人們聽到的雷擊事故多是擊中建筑物或大樹 嚴重的造成了建 筑物燒毀或人員傷亡 那時被雷擊的建筑物絕大多數(shù)是沒有安裝防雷裝置 避雷 針 避雷帶或避雷網(wǎng) 現(xiàn)在聽到的雷擊事故相對少了 其原因是 六層以上的 多層建筑物和高層建筑物都安裝了防雷裝置 有時 接閃器接閃后 即使是微電 子設備因雷電電磁脈沖感應受損 局外人也不知道 本單位做些局部修理也就完 事了 其實 現(xiàn)在的雷擊事故并不算少 雷擊建筑物對某一棟樓而言可能是百年 不遇的事 但防雷裝置接閃則是較常見的 這也是正常的 1 2 建筑防雷設計的概述 本文從建筑物防雷分類及防雷等級計算開始 再從雷電對建筑物產(chǎn)生危害的 四個方面入手 先敘述了直擊雷 雷電波侵入 感應過電壓和地電位提高等對建 筑及其內(nèi)部設備的損害 再介紹建筑物防雷等級確定的方法 然后闡述目前針對 這四種雷電危害的電氣綜合防雷系統(tǒng)的設計外部防雷和室內(nèi)防護所用的避雷針 避雷帶或避雷網(wǎng)是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高 大煙囪上的避雷裝置所保護等等 第 2 章 建筑物防雷分類及防雷等級計算 2 1 第一類防雷建筑物 1 凡制造 使用 貯存炸藥 火藥 起爆藥 火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑 物 因電火花而引起爆炸會造成巨大破壞和人身傷亡者 2 具有 0 區(qū)或 10 區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物 3 具有 1 區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物 因電火花而引起爆炸會造成巨大破壞和 人身傷亡者 2 2 第二類防雷建筑物 1 制造 使用 貯存爆炸物物資的建筑物 且電火花不易引起爆炸或不致造 成巨大破壞和人身傷亡者 2 具有 1 區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物 且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大 破壞和人身傷亡者 3 具有 2 區(qū)或 11 區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物 4 預計雷擊次數(shù)大于 0 06 次 a a 表示年 的部 省級辦公建筑物及其他重 要活人員密集的公共建筑物 預計雷擊次數(shù)大于 0 03 次 a 的住宅 辦公樓等一 般性民用建筑物 5 工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險的露天鋼質(zhì)封閉氣罐 6 國家級重要建筑物 2 3 第三類防雷建筑物 1 根據(jù)雷擊后對工業(yè)生產(chǎn)的影響據(jù)產(chǎn)生的后果 并結(jié)合當?shù)貧庀?地形 地 質(zhì)及周圍環(huán)境等因素 確定需要防雷的 21 區(qū) 22 區(qū) 23 區(qū)火災危險環(huán)境 2 預計雷擊次數(shù)大于或等于 0 06 次 a 的一般工業(yè)建筑物 3 預計雷擊次數(shù)大于或等于 0 012 次 a 且小于或等于 0 06 次 a 的部 省級 辦公建筑物及其他重要或人員密集的公共建筑物 預計雷擊次數(shù)大于 0 06 次 a 且小于或等于 0 3 次 a 的住宅 辦公樓等一般性民用建筑物 4 在平均雷暴日大于 15d a d 表示天 的地區(qū) 高度為 15m 及以上的煙囪 水塔等孤立高聳建筑物 在平均雷暴日小于或等于 15d a 的地區(qū) 高度 20m 及以 上的煙囪 水塔等孤立高聳建筑物 5 省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館 2 4 建筑物的預計年雷擊次數(shù)計算 建筑物年預計雷擊次數(shù)應按下式計算 N k Ng Ae 2 1 式中 N 建筑物年預計雷擊次數(shù) 次 a K 校正系數(shù) 在一般情況下取 1 在下列情況下取相應數(shù)值 位于曠野孤的 建筑物取 2 金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取 1 7 位于河邊 湖邊 山坡下或山地中土壤電阻率較小處 地下水露頭處 土山頂部 山 谷風口等處的建筑物 以及特別潮濕的建筑物取 1 5 Ng 建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度 次 km 2 a Ae 與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積 km 2 雷擊大地的年平均密度應按下式計算 Ng 0 024T d 1 3 2 2 式中 T d 年平均雷暴日 根據(jù)當?shù)貧庀笈_ 站資料確定 d a 建筑物等效面積 Ae是其實際平面積向外擴大后的面積 其計算方法分以下三 個方面 1 當建筑物的高 H 小于 100m 時 其等效面積按以下公式計算 2 610 2 20 2 HWLe 3 式中 L W H 分別為建筑物的長 寬 高 m 2 當建筑物的高 H 等于或大于 100m 時 建筑物的等效面積按下式計算 Ae LW 2 H L W H2 10 6 2 4 3 當建筑物各部位的高不同時 應沿建筑物周邊逐點算出最大擴大寬度 其 等效面積 Ae應按每點最大擴大寬度外端的連接線所包圍的面積計算 20 HD 2 5 按以上公式計算得到 N 后就可以確定防雷等級了 一般先把建筑物按其重要 性和使用性質(zhì)分為部 省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物和住 宅 辦公樓等一般性民用建筑物兩類 第 3 章 雷擊的分類及危害 3 1 直擊雷 電的云層對大地上的某一點發(fā)生猛烈的放電現(xiàn)象 稱為直擊雷 它的破壞力 十分巨大 若不能迅速將其瀉放入大地 將導致放電通道內(nèi)的物體 建筑物 設 施 人畜遭受嚴重的破壞或損害 火災 建筑物損壞 電子電氣系統(tǒng)摧毀 甚 至危及人畜的生命安全 3 2 雷電波侵入 雷電不直接放電在建筑和設備本身 而是對布放在建筑物外部的線纜放電 線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散 侵入并危及室內(nèi)電子設 備和自動化控制等各個系統(tǒng) 因此 往往在聽到雷聲之前 我們的電子設備 控 制系統(tǒng)等可能已經(jīng)損壞 3 3 感應過電壓 雷擊在設備設或線路的附近發(fā)生 或閃電不直接對地放電 只在云層與云層 之間發(fā)生放電現(xiàn)象 閃電釋放電荷 并在電源和數(shù)據(jù)傳輸線路及金屬管道金屬支 架上感應生成過電壓 雷擊放電于具有避雷設施的建筑物時 雷電波沿著建筑 物頂部接閃器 避雷帶 避雷線 避雷網(wǎng)或避雷針 引下線泄放到大地的過程 中 會在引下線周圍形成強大的瞬變磁場 輕則造成電子設備受到干擾 數(shù)據(jù)丟 失 產(chǎn)生誤動作或暫時癱瘓 嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀 使整個系 統(tǒng)陷于癱瘓 3 4 地電位反擊 如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建筑物或設施 接地網(wǎng)的地電位會在數(shù)微 秒之內(nèi)被抬高數(shù)萬或數(shù)十萬伏 高度破壞性的雷電流將從各種裝置的接地部分 流向供電系統(tǒng)或各種網(wǎng)絡信號系統(tǒng) 或者擊穿大地絕緣而流向另一設施的供電系 統(tǒng)或各種網(wǎng)絡信號系統(tǒng) 從而反擊破壞或損害電子設備 同時 在未實行等電位 連接的導線回路中 可能誘發(fā)高電位而產(chǎn)生火花放電的危險 如圖 3 1 當 10KA 的雷電流通過下導體入地時 假設接電阻為 10 歐姆 根據(jù) 歐姆定律 可知在入地點 A 處電壓為 100KV 因 A 點與 C 點 D 點相連 所以這幾 點電壓都為 100KV 而 E 點接地 其電壓值為 0 設備的 D 點與 E 點間有 100KV 的電壓差 足以將設備損壞 圖 3 1 以上四方面中雷電對建筑物的危害主要以后雷電波侵入 感應過電壓與地電 位反擊三者居多 這三者統(tǒng)稱為雷電電磁脈沖 據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料 直擊雷的損壞 僅占 15 而雷電電磁脈沖的損壞占 85 因此 現(xiàn)代建筑的防雷設計已不同以 往 對雷電電磁脈沖的防護必須要加以重視 第 4 章 綜合防雷系統(tǒng)設計 4 1 綜合防雷設計的六大要素 防雷設計是一個很復雜的問題 不可能依靠一 二種先進的防雷設備和防 雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應過電壓的影響 必須針對雷害入侵途徑 對各類可能產(chǎn)生雷擊危害的因素進行綜合防護 才能將雷害減少到最低限度 這種綜合防護主要包括接閃 分流 均壓 屏蔽 接地 合理布線 統(tǒng)稱為綜 合防雷六大要素 4 1 1 接閃 接閃就是讓在一定程度范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電放電不能任意地選擇放電通道 而只能按照人們事先設計的防雷系統(tǒng)的規(guī)定通道 將雷電能量泄放到大地中去 4 1 2 分流 分流就是在一切從室外來的導體 包括電力電源線 數(shù)據(jù)線 電話線或天 饋線等信號線 與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)一種適當?shù)谋芾灼?SPD 當 直擊雷或雷擊效應在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些導線進入室內(nèi)或設備時 避 雷器的電阻突然降到低值 近于短路狀態(tài) 雷電電流就由此處分流入地了 雷 電流在分流之后 仍會有少部份沿導線進入設備 這對于一些不耐高壓的微電 子設備來說是很危險的 所以對于這類設備在導線進入機殼前 應進行多級分 流 即不少于三級防雷保護 4 1 3 均壓 指使建筑物內(nèi)的各個部位都形成一個相等的電位 即等電位 若建筑物內(nèi) 的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設置及金屬管線都能連接成統(tǒng)一的導電體 建筑物內(nèi)當 然就不會產(chǎn)生不同的電位 這樣就可保證建筑物內(nèi)不會產(chǎn)生反擊和危及人身安 全的接觸電壓或跨步電壓 對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也有很大的好 處 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具備實現(xiàn)等電位的條件 因為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋 的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的 為滿足防雷裝置的要求 應有目的地把接閃裝置與梁 板 柱和基礎可靠 地焊接 綁扎或搭接在一起 同時再把各種金屬設備和金屬管線與之焊接或卡 接在一起 這就使整個建筑物成為良好的等電位體 4 1 4 屏蔽 屏蔽的主要目的是使建筑物內(nèi)的通信設備 電子計算機 精密儀器以及自 動控制系統(tǒng)免遭雷電電磁脈沖的危害 建筑物內(nèi)的這些設施 不僅在防雷裝置 接閃時會受到電磁干擾 而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低 有時附近 打雷或接閃時 也會受到雷電波的電磁輻射的影響 甚至在其他建筑物接閃時 還會受到從該處傳來的電磁波的影響 因此 我們應盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 內(nèi)的鋼筋 即建筑物內(nèi)地板 頂板 墻面 及梁 柱內(nèi)的鋼筋 使其構(gòu)成一個 網(wǎng)籠 從而實現(xiàn)屏蔽 由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同 墻內(nèi)和樓板內(nèi)的鋼筋有疏有密 鋼筋密度不夠時 設計人員應按各種設備的不同需要增加網(wǎng)格的密度 良好的 屏蔽不僅使等電位和分流這兩個問題迎刃而解 而且對防御雷電電磁脈沖也是 最有效的措施 此外 建筑物的整體屏蔽還能防球雷 側(cè)擊和繞擊雷的襲擊 4 1 5 接地 接地就是讓已經(jīng)流入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地 而不能讓雷電 能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對被保護物體產(chǎn)生破壞作用 良好的接地才能有效 地泄放雷電能量 降低引下線上的電壓 避免發(fā)生反擊 過去的一些舊規(guī)范要求電子設備單獨接地 目的是防止電網(wǎng)中雜散電流干 擾設備的正常工作 但現(xiàn)在 防雷工程設計已不提倡單獨接地 而是更多的與 防雷接地系統(tǒng)共用接地裝置 但接地電阻要由原來的小于 4 減少到 1 我 國的現(xiàn)用的規(guī)范規(guī)定 如果電子設備接地裝置采用專用的接地系統(tǒng) 則其與防 雷接地系統(tǒng)的地中距離要大于 20m 防雷接地是防雷系統(tǒng)中最基礎的環(huán)節(jié) 也 是防雷安裝驗收規(guī)范中最基本的安全要求 接地不好 所有防雷措施的防雷效 果都不能發(fā)揮出來 4 1 6 合理布線 指如何布線才能獲得最好的綜合效果 現(xiàn)代化的建筑物都離不開照明 動力 電話 電視和計算機等設備的管線 在防雷設計中 必須考慮防雷系統(tǒng)與這些 管線的關(guān)系 為了保證在防雷裝置接閃時這些管線不受影響 首先 應該將這 些電線穿于金屬管內(nèi) 以實現(xiàn)可靠的屏蔽 其次 應該把這些線路的主干線的 垂直部分設置在建筑物的中心部位 且避免靠近用作引下線的柱筋 以盡量縮 小被感應的范圍 除考慮布線的部位和屏蔽外 還應在需要的線路上加裝避雷 器 壓敏電阻等浪涌保護器 因此 設計室內(nèi)各種管線時 必須與防雷系統(tǒng)統(tǒng) 一考慮 4 2 綜合防雷設計分類 傳統(tǒng)的防雷方法主要就是直擊雷的防護 其技術(shù)措施可分為接閃器 引下 線 接地體等 其中接閃器可以根據(jù)建筑物的地理位置 現(xiàn)有結(jié)構(gòu) 重要程度 等 決定是否采用避雷針 避雷帶 避雷網(wǎng)或其聯(lián)合接閃方式 但隨著微電子 技術(shù)高度發(fā)展及廣泛應用 傳統(tǒng)的防雷設計方法已難以滿足現(xiàn)代建筑防雷的需 要 根據(jù)以上綜合防雷六要素可以把現(xiàn)代防雷保護分為外部防雷保護 建筑物或 設施的直擊雷防護 和內(nèi)部防雷保護 雷電電磁脈沖的防護 兩部份 外部防雷系 統(tǒng)主要是為了保護建筑物免受直接雷擊引起火災事故及人身安全事故 而內(nèi)部 防雷系統(tǒng)則是防止雷電波侵入 雷擊感應過電壓以及地電位反擊電壓侵入設備 造成的毀壞 這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的 4 3 外部防雷系統(tǒng)及其設計 外部防雷主要是指防止建筑物或設施 室外獨立電子設備 免遭直擊雷的 危害 其技術(shù)措施有接閃器 引下線 接地體等幾種 4 3 1 接閃器 接閃器是避雷針 避雷帶 避雷網(wǎng)以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等 的總稱 功能是把接引來的雷電流 通過引下線和接地裝置向大地中泄放 以 保護建筑物免受雷害 現(xiàn)在常用的接閃器有避雷針 避雷帶 避雷網(wǎng)等幾種 1 避雷針 避雷針是靠把雷雨云所帶的異種電荷引導到自身上來 通過良好的接地裝 置 把雷電流泄入大地 保護建筑物不受雷擊的一種金屬裝置 避雷針的工作原理 當高空出現(xiàn)雷雨云的時候 大地上由于靜電感應作用 必然帶上與雷雨云 相反的電荷 避雷針處于地面建筑物的最高處 與雷雨云的距離最近 由于它 與建筑物的鋼筋網(wǎng)有良好的電氣連接 再通過引下線與基礎接地連接 所以它 與大地有相同的電位 因此避雷針附近空間的電場強度比較大 容易吸引雷電 先驅(qū) 使主放電都集中到它的上面 從而使附近比它低的物體遭受雷擊的幾率 大大減少 而避雷針被雷擊的幾率卻大大的提高 由于避雷針與大地有良好的 電氣連接 能把雷雨云層中積存的電荷能量傳遞到大地中泄放 使因雷擊而造 成的過電壓時間大大的縮短 所以從很大程度上降低了雷擊的危害性 以上就 是避雷針的工作原理 但需要說明 避雷針必須有足夠可靠和接地電阻盡量小 的引下線接地裝置與其配套 否則 它不但起不到避雷的作用 反而增大雷擊 的損害程度 避雷針不但不能避雷反而是引雷 它是使自身多受雷擊而保護周 圍免受雷擊 避雷針保護范圍的計算方法 折線法 即單一避雷針的保護范圍為一折線圓錐體 曲線法 即單支避雷針的保護范圍為一曲線錐體 直線法 是以避雷針的針尖為頂點作一俯角來確定 有爆炸危險的建筑物 用 45 角 對一般建筑物采用 60 角 實質(zhì)上保護范圍為一直線圓錐體 避雷針的制作規(guī)格 由許多實際調(diào)查統(tǒng)計資料表明 避雷針的外表形狀與其避雷效果無明顯的 關(guān)系 所以 不必過多考慮采用單針式或者其他形式造型的避雷針 避雷針大 多采用圓鋼或鋼管制成 其直徑要求如下 針長 1m 以下 圓鋼為 12mm 鋼管為 20mm 針長 1 2m 圓鋼為 16mm 鋼管為 25mm 煙囪頂上的針 圓鋼為 20mm 鋼管為 40mm 近來國內(nèi)市場上經(jīng)銷一種叫主動式避雷針的產(chǎn)品 主要來自法國和澳大利 亞 據(jù)廠家稱 這此產(chǎn)品能夠隨大氣電場變化而吸收能量 當存儲的能量達到 某一程度時 便會在避雷針尖放電 尖端周圍空氣離子化 使避雷針上方形成 一條人工向上的雷電先導 它比自然的向上的雷電通道能更早的于雷雨云向下 的雷電先導接觸 形成主放電通道 這樣 雷雨云靠該避雷針放電的幾率就增 加了 相當于避雷針的保護范圍加大了 或者相當于將避雷針加高了 2 避雷帶 在房屋建筑屋頂周圍 用扁平的金屬帶做接閃的方法稱之為避雷帶 它是 由避雷線改進而來 在建筑物屋頂上 使用避雷帶比避雷針有較多的優(yōu)點 它 可以與樓房頂?shù)难b飾結(jié)合起來 可以與房屋的外形較好的配合 即美觀防雷效 果又好 特別是大面積的建筑 它的保護范圍大而有效 這是避雷針所無法比 的 避雷帶一般采用扁鋼制作 其截面積不小于 48mm2 厚度不應小于 4mm 現(xiàn) 今的一般做法是不管建筑物屬于幾類防雷建筑 都采用 4X40 的鍍鋅扁鋼制作避 雷帶 根據(jù)規(guī)定二類防雷建筑避雷帶應在整個屋面組成不大于 10m 10m 或 12m 8m 的網(wǎng)格 三類防雷建筑避雷帶應在整個屋面組成不大于 20m 20m 或 24m l6m 的網(wǎng)格 如果同時還有避雷針 則避雷針應用避雷帶相互連接 3 避雷網(wǎng) 避雷網(wǎng)是指利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋網(wǎng)作為雷電保護的方法 也叫做 暗裝避雷網(wǎng) 暗裝避雷網(wǎng)是把最上層屋頂作為接閃設備 根據(jù)一般建筑物的結(jié) 構(gòu) 鋼筋距面層只有 6 7cm 面層愈薄 雷擊點的洞愈小 但有些建筑物的防 水層和隔熱層較厚 入彀鋼筋距面層厚度大于 20cm 最好另裝輔助避雷網(wǎng) 輔 助避雷網(wǎng)一般可用直徑為 6mm 或以上的鍍鋅圓鋼 網(wǎng)格大小可根據(jù)建筑物重要 性 分別采用 5mX5m 或 10mX10m 的圓鋼制成 建筑物頂上往往有許多突出物 如金屬旗桿 透氣管 鋼爬梯 金屬煙囪 風窗 金屬天溝等 都必須與避雷 網(wǎng)焊成一體做接閃裝置 4 安裝避雷帶和避雷網(wǎng)注意事項 避雷帶及其連接線經(jīng)過沉降縫 沉降縫 一座較長的多層建筑物 往往在 橫向上把建筑物分成幾段 段與段之間留有一段空隙 防止各段因下沉不一致 而引起建筑物損壞 時 應留有 10 20cm 以上余量的跨越線 房屋面坡度為 27 35 且長度不超過 75m 時 只需沿屋脊敷設避雷帶 四 坡頂房屋 應在各坡脊上裝上避雷帶 為使檐角得到保護 應在屋角上裝短避 雷針或?qū)⒈芾讕У囊戮€從檐角上繞下來 如果屋檐高度高于 12m 且長度大 于 75m 時 要在屋脊和房檐上都敷設避雷帶 當屋頂面積非常大時 應在屋頂上敷設金屬網(wǎng)格 即避雷網(wǎng) 避雷網(wǎng)分明 網(wǎng)和暗網(wǎng) 網(wǎng)格越密 可靠性越好 網(wǎng)格的密度可視建筑物重要程度而定 重 要建筑物采用 5X5m 的網(wǎng)格 一般建筑物用 20X20m 的網(wǎng)格即可 4 3 2 引下線 連接接閃器與接地裝置的金屬導體稱為引下線 現(xiàn)代建筑多利用建筑物的 柱筋作避雷引下線 因為雷擊時引下線上有很大的雷電流流過 會對附近接地 的設備 金屬管道 電源線等產(chǎn)生反擊或旁側(cè)閃擊 而實踐證明這種方法可以 減少和避免這種反擊 它還比專門引下線有更多的優(yōu)點 因為柱鋼筋與梁 樓 板的鋼筋都是連接在一起的 和接地網(wǎng)絡形成了一個整體的 法拉第 籠 它們 處于等電位狀態(tài) 雷電流會很快被分散掉 可以避免反擊和旁側(cè)閃擊的現(xiàn)象發(fā) 生 規(guī)范對引下線的設計有如下要求如表 3 1 表 3 1 另外 普通引下線采用圓鋼時 其直徑為不應小于 16mm 采用扁鋼時 其 截面積最小為 48mm2 厚度不小于 4mm 裝在煙囪上的引下線其尺寸是 圓鋼直 徑大于 24mm 扁鋼截面積不小于 100mm2 厚度為 4mm 為便于檢查避雷設施連接導體的導電情況和接地體的散流電阻 要在建筑 物四周的引下線上做斷接卡子 斷接卡子距地面最高為 1 8M 當利用混凝土柱 鋼筋做引下線時 因為是從上而下連接一體 因此不能設置斷接卡子測試接地 電阻 需在柱內(nèi)做為引下線的鋼筋上 距室外地面 0 5m 處的柱子外側(cè) 另焊一 根圓鋼 10 引至柱外側(cè)的墻體上 做為防雷測試點 每根引下線處的沖擊 接地電阻不能大于 5 建筑物防雷等級 引下線數(shù)量 引下線間距離 一類防雷建筑 2 根 12m 二類防雷建筑 2 根 18m 三類防雷建筑 2 根 25m 4 3 3 接地體 接地裝置應優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土基礎內(nèi)的鋼筋 有鋼筋混凝土地梁 時 應將地梁內(nèi)鋼筋連成環(huán)形接地裝置 沒有鋼筋混凝土地梁時 也可在建筑 物周邊無鋼筋的閉合條形混凝土基礎內(nèi) 用 40 x4mm 鍍鋅扁鋼直接敷設在槽坑外 沿 形成環(huán)形接地 當將變壓器和柴油發(fā)電機的中性點工作接地 電氣保護接地和弱電系統(tǒng)工 作接地等共用接地裝置時 接地電阻值應不大于 1 采用共用接地裝置時 弱電系統(tǒng)應將各自設備機房內(nèi)與建筑物絕緣的接地端子 用 25mm2以上的銅芯 電纜或?qū)Ь€穿焊接鋼管做單獨的引下線 在建筑物基礎處與接地板相連 弱電 系統(tǒng)一般要求接地電阻不大于 4 如若設獨立的接地系統(tǒng) 其與防雷接地系 統(tǒng)的距離要大于 20m 4 4 內(nèi)部防雷系統(tǒng)及其設計 構(gòu)筑和作用于建筑物內(nèi)部的防雷工程稱為內(nèi)部防雷工程 其系統(tǒng)就是內(nèi)部 防雷系統(tǒng) 建筑物內(nèi)部防雷工程涉及面較寬 面對的是包括感應雷 傳導雷和 因線路上浪涌高電壓所造成電網(wǎng)波動在內(nèi)的眾多損害 歸納起來危害最大的主 要方面是高電壓的引入 高電壓引入是指雷電高電壓通過金屬線引導到室內(nèi)或其他地方造成破壞的 雷害現(xiàn)象 高電壓引入的電源有三種 其一是直擊雷直接擊中金屬導線 讓高 壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播而引入室內(nèi) 即雷電波侵入 第二種是來 自感應雷的高電壓脈沖 即感應過電壓 第三是地電位反擊 這種反擊會沿著 電力系統(tǒng)的零線 保護接地線和各種形式的接地線 以波的形式傳入室內(nèi)或傳 播到更大的室內(nèi)范圍 造成大面積的危害 針對以上三種雷害內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要有屏蔽 安裝防雷器 SPD 和等電位連 接等三種措施 屏蔽措施已經(jīng)在防雷設計六大要素中有所闡述 下面主要闡述 防雷器 SPD 設計安裝和等電位連接 4 4 1 防雷器 SPD 設計安裝 SPD 中文簡稱電涌保護器 又稱浪涌保護器 根據(jù) IEC 標準規(guī)定 電涌保護 器主要是指抑制傳導來的線路過電壓和過電流的裝置 它的組成器件主要包括 放電間隙 壓敏電阻 二極管 濾波器等 根據(jù)構(gòu)成組件和使用部位的不同 電涌保護器可分為電壓開關(guān)型 SPD 限壓型 SPD 和組合型 SPD 而根據(jù)應用場合 分類 電涌保護器又可分成電力系統(tǒng) SPD 和信息系統(tǒng) SPD 一般信息系統(tǒng) SPD 由信息系統(tǒng)設計者負責設計選型 這里主要闡述一下電涌保護器在建筑物電力系統(tǒng)防雷設計中的應用 電力 系統(tǒng)防雷主要是為了防止雷電波通過電源線路而對計算機及相關(guān)設備造成危害 為避免高電壓經(jīng)過避雷器對地泄放后的殘壓過大 或因更大的雷電流在擊毀避 雷器后繼續(xù)毀壞后續(xù)設備 以及防止線纜遭受二次感應 依照 建筑物防雷設 計規(guī)范 GB50057 94 2000 和 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范 GB50343 2004 應采取分級保護 逐級泄流的原則 其具體設計做法 一是在大樓電源的總進線處安裝放電電流較大的一級電源避雷器 這里一 般要用三相電壓開關(guān)型 SPD 二是在重要樓層或重要設備電源的進線處加裝二 或三級電源避雷器 一般用限壓型 SPD 三是在末端配電處安裝四級或稱為末 端電源避雷器 一般用限壓型 SPD 究竟要使用幾級 SPD 可以有建筑防雷等級 確定 一般一類防雷建筑需要四級 二類需要三級 三類需要二級 為了確保 遭受雷擊時 高電壓首先經(jīng)過一級電源避雷器 然后再經(jīng)過二 三級或末級電 源避雷器 一級電源避雷器和二級電源避雷器之間的距離要大于 10 米 如果兩 者間距不夠 可采用帶線圈的防雷箱 這樣可以避免二級或三級電源避雷器首 先遭受雷擊而損壞 這里有三個需要注意的地方 一是電涌保護器與母排連接的導線要短而直 長度不能超過 5m 連接線過長可能導致上級 SPD 還沒分流 電涌就串到下級 SPD 處 導致下級 SPD 一下子被燒毀 二是 SPD 安裝線路上應該裝有過電流保 護器 原因是為了防止因 SPD 老化而造成短路 這里的過電流保護器主要使用 斷路器 按一般經(jīng)驗做法 二級 SPD 上的斷路器整定電流選 40A 三級 SPD 上 的斷路器整定電流選 32A 末級 SPD 上的斷路器整定電流選 25A 而一級 SPD 無 需裝設 因為一級 SPD 使用電壓開關(guān)型 SPD 其內(nèi)部已有自帶的過電流保護器 三是各個 SPD 都需要與接地裝置之間進行等電位連接 4 4 2 等電位連接 等電位連接是綜合防雷系統(tǒng)中的最重要的一項基本措施 GB50057 94 2000 版里強調(diào)了等電位連接在內(nèi)部防雷中的作用 等電位連接是為減小在需要 防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災 爆炸 生命危險的一項很重要的措施 特別是在建筑 物內(nèi)部防雷空間防止發(fā)生生命危險的最重要的措施 建筑物的等電位連接設計主要有以下幾種 1 總等電位連接和局部等電位連接 總等電位連接 MEB 的作用在于降低建筑物內(nèi)間接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(jīng)電氣線路和各種金屬管道引入的危險故障電 壓的危害 它主要通過進線配電箱近旁的總等電位聯(lián)結(jié)端子板 接地母排 將下 列導電部分互相連通 進線配電箱的 PE PEN 母排 公用設施的金屬管道 如 上 下水 煤氣等管道 建筑物金屬結(jié)構(gòu) 如果做了人工接地 也包括其接地 極引線 建筑物每一電源進線都應做總等電位連接 各個總等電位連接端子板 應互相連通 局部等電位連接 LEB 是指當電氣裝置或電氣裝置的某一部分的接地故障保 護不能滿足切斷故障回路的時間要求時 應在局部范圍內(nèi)做的等電位連接 它 包括 PE 母線或 PE 干線 公用設施的金屬管道 如果可能 也包括建筑物金屬 結(jié)構(gòu) 2 建筑物內(nèi)部導電部件的等電位連接 等電位連接不僅僅是針對雷電暫態(tài)過電壓的 還包括其它如工作過電壓 操作過電壓等暫態(tài)過電壓的防護 特別是在有過電壓的瞬間對人身和設備的安 全防護 因此 有必要將建筑物內(nèi)的設備外殼 水管 暖氣片 金屬梯 金屬 構(gòu)架和其他金屬外露部分與共用接地系統(tǒng)做等電位連接 而且需要注意的是 絕不能因檢修等原因切斷這些連接 但是 對于燃氣管道 只在進入建筑物處 與接地系統(tǒng)相連 但在每個接頭處要有輔助跨接線 因為燃氣管道本身不容許 有多個接地連接 使其成為接地系統(tǒng)的一部分 3 信息系統(tǒng)的等電位連接 對信息系統(tǒng)的各個外露可導電部件也要建立等電位連接網(wǎng)絡 并與共用接 地系統(tǒng)相連 接至共用接地系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡有兩種結(jié)構(gòu) S 型 星型 結(jié)構(gòu)和 M 型 網(wǎng)格型 結(jié)構(gòu) 對于工作頻率小于 0 1MHZ 的電子設備 一般采用 S 型 星型 結(jié)構(gòu) 對于頻率大于 10MHZ 的電路 一般采用 M 型 網(wǎng)格型 結(jié) 構(gòu) 4 各樓層的等電位連接 將每個樓層的等電位連接與建筑物內(nèi)的主鋼筋相連 并在每個房間或區(qū)域 設置接地端子 由于每層的所有接地端子彼此相連 而且又與建筑物主鋼筋相 連 這就使每個樓層成了等電位面 再將建筑物所有接地極 接地端子連接形 成等電位空間 最后 將屋頂上的設備和避雷針等與避雷帶連接形成屋面上的 等電位 5 接地網(wǎng)的等電位連接 在某中意義上說 建筑物的共用接地系統(tǒng)在大范圍內(nèi)即為等電位連接 比 如我們常見的計算機房的工作接地 屏蔽接地和防雷接地等采用同一接地系統(tǒng) 的原理就是避免各接地間產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓差對設備造成影響 因此 鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)建筑物利用基礎鋼筋網(wǎng)做接地體 一般要圍繞建筑物四周增設環(huán)形接 地體 并與建筑物被柱內(nèi)用作引下線的柱筋焊接 這樣就大大降低了接地網(wǎng)由 于雷電流造成地電位不均衡的概率 綜上所述 樓層下部有接地網(wǎng) 樓層里有等電位均壓網(wǎng) 樓頂物體與避雷 裝置連接在一起形成等電位 這樣就在電氣上成為法拉第籠式結(jié)構(gòu) 人和設備 在此環(huán)境中絕無雷擊危險 因此 等電位連接在建筑物及其電子信息系統(tǒng)中是 最重要的一項電氣安全措施 結(jié) 論 防雷是建筑物必不可少的一個措施 現(xiàn)代建筑因為其內(nèi)部越來越多的電子 設備的使用 使其受到雷擊危害的概率大大增加 形式也越來越多 可以這樣 說 雷電并沒有改變 變的是建筑的使用環(huán)境 因此現(xiàn)時的電氣防雷設計要求 已大大不同于以往 雷電電磁脈沖對建筑及其內(nèi)部設備的損害已大大超過以往 直擊雷對建筑物的損害 所以 現(xiàn)代的建筑防雷設計應該全面考慮雷擊危害的各種因素 應采用綜 合防雷系統(tǒng)設計 由外部防直擊雷 內(nèi)部防雷電電磁脈沖 用外部防雷和內(nèi)部 防雷的各種措施保護建筑 設備 人員的安全 我國外部的防雷措施已相對完善 但內(nèi)部防雷措施還存在著各種缺陷 因 此我們的電氣設計人員要積極學習國外的內(nèi)部防雷設計經(jīng)驗 把國內(nèi)的內(nèi)部防 雷設計也逐漸完善 參考文獻 1 王時煦 建筑物防雷設計 中國建筑工業(yè)出版社 1997 2 林維勇 建筑防雷系統(tǒng) 雷電水利電力出版社 1983 3 朱林根 建筑電氣設計手冊下冊 中國建筑出版社 2001 4 金 磊 雷電電磁脈沖的防護 中國建筑出版社 1997 5 朱呂通 建筑防雷系統(tǒng)安全手冊 中國計劃出版社 1996 6 鄭 強 智能建筑設計與施工系列圖集 消防系統(tǒng) 中國建筑出版社 2002 7 查仁柏 半導體消雷器的設計 中國建筑工業(yè)出版社 1997 附 錄 附錄一 建筑綜合防雷系統(tǒng)圖