雷電是很常見的自然現象,尤其是現在汛期的到來,雷電發生的頻率也是越來越頻繁,其衝擊力也是毀滅性的,因此,加強建築物及電子設備的雷電防護顯得尤為重要。針對雷電的防護工作首先要了解它的入侵途徑,針對性的採取防護措施。樹上鳥教育電氣設計師在線教學網絡課程!
一、雷電分類
雷電按其造成危害的形式可分為直擊雷、感應雷和高電位侵入。
(1)直擊雷,帶電雲層(雷雲)與建築物、其它物體、大地或防雷裝置之間發生的迅猛放電現象,並由此伴隨而產生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用。
(2)感應雷,也稱為雷電感應或感應過電壓。雷電流產生的電磁效應和靜電效應,分為靜電感應雷和電磁感應雷。
① 靜電感應雷:是由於帶電積雲接近地面,在架空線路導線或其他導電凸出物頂部感應出大量電荷引起的。它將產生很高的電位。
② 電磁感應雷:是由於雷電放電時,巨大的衝擊雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導體上感應出很高的電動勢。雷電感應引起的電磁能量若不及時洩入地下,可能產生放電火花,引起火災、爆炸或造成觸電事故。
(3)高電位侵入,即很高的電壓沿著供電線路和金屬管道,高速湧入變電所、用電戶等建築內部,造成人員傷亡和設備損壞。
二、建築防雷裝置
防避直擊雷通常都是採用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網或金屬物件作為接閃器,將雷電流接收下來,並通過作引下線的金屬導體導引至埋於大地起散流作用的接地裝置再洩散入地。.
(1)接閃器
接閃器是接受雷電流的金屬導體,位於防雷裝置的頂部,其作用是利用其高出被保護物的突出部位把雷電引向自身,承接直擊雷放電。
接閃器由下列各形式之一或任意組合而成;獨立避雷針;直接裝設在建築物上的避雷針、避雷帶或避雷網;屋頂上的永久性金屬物及金屬屋面;混凝土構件內鋼筋。除利用混凝土構件內鋼筋外,接閃器應鍍(浸)鋅,焊接處應塗防腐漆。在腐蝕性較強的場所,還應適當加大其截面或採取其他防腐措施。
避雷針一般用鍍鋅圓鋼(針長1~2m,直徑不小於16mm)。或鍍鋅鋼管(長1~2m,內徑不小於 25mm)製成,可以安裝在建築物上、支柱或電桿上,下端經引下線與接地裝置焊接連接。
(2)引下線
引下線是把雷電流由接閃器引到接地裝置的金屬導體。在現代民用建築中,一般利用建、構築物的混凝土柱中的鋼筋或金屬構件作為防雷引下線。
① 引下線一般採用圓鋼或扁鋼,其尺寸和防腐蝕要求與避雷網、避雷帶相同。採用圓鋼時直徑不小於8mm;採用扁鋼時,截面不小於48m㎡。用鋼絞線作引下線,其截面積不得小於25m㎡。用有色金屬導線做引下線時,應採用截面積不小於16m㎡的銅導線。
② 引下線應沿建築物外牆敷設,並應避免彎曲,經最短途徑接地。明敷時外表面需鍍鋅,焊接處應塗防腐漆。引下線連接必須採用焊接連成電氣通路。
③ 採用多條引下線時,為了便於接地電阻和檢查引下線、接地線的連接情況,宜在各引下線距地面高約1.8m處設斷接卡。
④ 採用多條引下線時,第一類防雷建築物和第二類防雷建築物至少應有兩條引下線,其間距離分別不得大於12m和18m;第三類防雷建築物周長超過25m或高度超過40m時,也應有兩條引下線,其間距離不得大於25m。
⑤ 在易受機械損傷的地方,地面以下0.3m至地面以上1.7m的一段引下線應加竹管、角鋼或鋼管保護。採用角鋼或鋼管保護時,應與引下線連接起來,以減小通過雷電流時的電抗。
⑥ 引下線截面鏽蝕30% 以上者應予以更換。
⑦ 防直擊雷的專設引下線距建築物出入口或者人行道邊沿不易小於3m。
(3)接地裝置
接地裝置是對埋設於地下的接地體和接地線的總稱,通常稱之為接地極。其作用是把雷電流疏散到大地中去。接地體有自然接地體和人工接地體。自然接地體可利用建築物的基礎中的鋼筋,人工接地體按埋設方式可分為垂直接地和水平接地體,垂直接地體一般採用鍍鋅鋼管、鍍鋅角鋼,水平接地體一般採用鍍鋅圓鋼、扁鋼等。設計時應優先考慮設置自然接地體,當接地電阻不能滿足要求時再加裝人工接地體。
在高層建築中,推薦利用柱子、基礎內的鋼筋作為引下線和接地裝置。主要優點:
① 接地電阻低。
② 電位分布均勻,均壓效果好。
③ 施工方便,可省去大量土方挖掘工程量。
④ 節約鋼材。
⑤ 維護工程量少。
(4)浪湧保護器(避雷器)
作用是把竄入電力線、信號傳輸線的雷電流洩入大地,保護設備不受衝擊。
三、建築接地系統
建築低壓配電系統的接地形式有:TN、TT、IT三種接地形式。
民用建築常用的接地系統為TN系統,分為TN-S 、TN-C、TN-C-S三種形式。
TN-S系統:是指在整個系統中,中性線(N線)和保護線(PE線)是分開的,只是在變壓器處匯合,俗稱三相五線制。
TN-C系統:是指在整個系統中,中性線與保護線是合一的,稱為PEN線,即保護接零系統,俗稱三相四線制。
四、建築物防雷分級
(1)一級防雷建築:
① 具有特別重要用途的建築物。如國家級的會堂、辦公建築、檔案館、大型博展建築;特大型、大型鐵路旅客站;國際性的航空港、通訊樞紐、國賓館、大型旅遊建築、國際港口客運站等。
② 國家級重點文物保護的建築物和構築物。
③ 高度超過100m的建築物。
(2)二級防雷建築:
① 重要的或人員密集的大型建築物。如部、省級辦公樓;省級會堂、博展、體育、交通、通信、廣播等建築;以及大型商店、影劇院等。
② 省級重點文物保護的建築物和構築物。
③ 19層及以上的住宅建築和高度超過50m的其他民用建築物。
④ 省級及以上大型計算中心和裝有重要電子設備的建築物。
(3)三級防雷建築:
① 當年計算雷擊次數大於或等於0.05時,或通過調查確認需要防雷的建築物。
② 建築群中最高或位於建築群邊緣高度超過20m的建築物。
③ 高度為15m及以上的煙囪、水塔等孤立的建築物或構築物。在雷電活動較弱地區年平均雷暴日不超過15d,其高度可為20m及以上。
④ 歷史上雷害事故嚴重地區或雷害事故較多地區的較重要建築物。
註:
耐雷水平:雷擊線路時,其絕緣尚不至於發生閃絡的最大電流幅值或能引起絕緣閃絡的最小雷電流幅值,(電氣設備或其他設備能承受的最大雷電流衝擊而不至於損壞時的電流)單位為kA。
建築防雷接地工程施工流程是什麼?有哪些做法?需要注意什麼?