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建筑电气工程防雷接地系统研究

摘要:随着城市化进程的不断加快,建筑工程也在随之日益增多。建筑工程中最常见、最大的问题是能耗和防雷施工,在建筑工程中,这是迫切需要解决的问题。在建筑工程中,防雷接地是保证人们生命安全的重要措施,也对电气工程人员提出了更为严格的要求,所以在建筑工程中,防雷设计施工和节能问题,应引起建筑电气工程人员的关注。

关键词:建筑工程;建筑电气;防雷接地装置;施工措施

1电气工程中的防雷接地概述分类

雷电可以致使建筑物损坏,危害人们的生命财产安全,雷电对电力设施的破坏是非常大的,破坏作用基本上可以分为三类:第一类是雷电直接击在建筑物上发生热效应和电动力作用;第二类雷电感应是雷电的二次作用,即雷电流产生的静电感应和电磁感应;第三类是雷电波侵入,对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾。随着社会经济不断发展,建筑群规模逐渐壮大,建筑工程更是数不胜数,在建筑工程中更容易受到阴雨天气的雷击,受到雷击以后损坏严重,在我国经常出现因为雷击而造成的建筑物损坏的事件,在建筑物的防雷设计和施工工作中应该格外注意阴雨雷电天气对建筑物防雷接地装置的影响。建筑物的防雷施工主要包括建筑内部和建筑外部防雷两部分,外部的防雷主要是在建筑外部防直击雷和侧击雷,建筑物防雷通过建筑物本身的基础接地体、引下线、避雷针、避雷网、避雷带、避雷网格、均压环、等电位、避雷器等的保护作用,以尽可能减弱雷击时对建筑物内的电磁效应,同时为建筑物内部设备的感应雷防护提供必要的条件,避免了建筑物遭受直击雷和侧击雷的雷击,从而保护建筑物本身、设备和人不受到雷击,保护建筑物的完整和人们的生命财产安全。内部防雷保护主要是指设备防止雷电感应和防止线路上的雷电波的侵入,来控制削减雷电感应和雷电波的入侵,对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾,从而保护设备和人们的人身安全免遭雷电感应的伤害。

2防雷接地施工实例

以某大楼为研究对象,共12层,地下1层为车库;1~2层为商铺店面,3层以上是住宅,结合建筑工程的防雷接地系统中,对关于防雷接地设计施工措施的具体内容进行详细的论述。

2.1建筑物防雷接地规范

现代建筑综合防雷措施是根据防雷措施对建筑物的保护作用来划分的,完整的防雷防护措施是屏蔽、接地、等电位联结、安装分流限压装置等技术措施。根据建筑工程GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》要求,按照建筑物的重要性,对发生雷击事故的可能性以及建筑物防雷接地措施进行分析,并根据分析内容提出合适的防雷措施来保证建筑物的安全;在建筑物防雷过程中要根据地质、地貌和天气、环境等条件,因地制宜地采取相应防雷措施,对采用的接地装置做经济比较,做到安全可靠、经济适用。另外,防雷接地措施在安装施工时要保证其便捷性和安全性;在建筑物防雷过程中要根据建筑物的内外部结构特征来选择合适的防雷接地措施;根据不同地区的雷暴等级结合实际情况采取不同的防护措施,防雷设备要设置在不同的雷电防护区,因地制宜地进行建筑物的电子信息系统标准设置。在建筑物的防雷接地安装施工中,要明确地分辨出防雷分类等级、防雷保护措施和相应的防雷方法(可以采用接闪器、引下线、接地装置等连接进行安全距离的屏蔽和防雷施工等)。

2.2建筑物防雷措施实例分析

在屋面进行防直击雷的接闪器(接闪杆、接闪线、接闪网、接闪带)的安装,利用建筑物柱主钢筋作为引下线,利用建筑物内部结构基础中的钢筋柱网作为接地体。在钢筋混凝土柱或者剪力墙中不少于2根直径≥16的主钢筋作为防雷引下线,利用建筑物基础作接地体,接地装置利用桩基钢筋与基础钢筋可靠焊接连接,要求每一独立柱基底部的钢筋网焊通,跨接采用12圆钢,其焊接长度大于6D,双面施焊,无夹渣、气泡等缺陷,防雷引下线、均压环、避雷带的连接为搭接焊接,自上而下,上部与接闪器可靠焊接下部与基础焊接并且分别与每一层的板钢筋等构件进行焊接,构成一体的电气通路。建筑物四角的外墙引下线在室外地面上0.5m处设接地电阻测试卡。接地电阻测试卡采用40×4热镀锌扁钢与柱内两引下线焊接,装于86H50盒内,热镀锌扁钢应钻孔并配套螺栓及防松垫片,装修完成后加盖接地电阻测试标志面板。防雷接地装置焊接施工完成后应对接地装置进行接地电阻摇测,其值需符合设计要求,保证避雷设施的安全可靠性。

2.3防雷接地安装要求和雷电波入侵措施

屋面明装避雷带施工应注意的事项:当采用热镀锌扁钢作避雷带时,安装前必须进行冷拉调直,避雷带的支撑高度以150~200mm为宜,不应低于150mm。固定点支持件间距均匀、固定可靠,每个支持件固定点应能承受大于49N(5kg)的垂直拉力,支持件间距均匀,水平直线部分为0.5~1.5m,垂直直线部分为1.5~3m,弯曲部分应控制在0.3~0.5m。当女儿墙较厚或避雷带外侧有需要特殊保护的设施、设备时,避雷带应适当加高或采取其他切实有效的防雷措施。一般避雷带应安装于女儿墙顶面的中心线位置,除设计有特殊要求或女儿墙很厚时,檐口的外边沿及拐角部位难以受到有效的保护,避雷带可偏向女儿墙外侧敷设。建筑物之间的接触电击出现的电压和不同的导电之间出现的电位差,会给建筑物带来安全隐患。在建筑物用电设备上使用总等电位连接,该连接通过进线总配电柜与总等电位连接端子板和PE母排与进出建筑物的金属导管、金属构件等做总等电位连接,可以有效消除建筑物之间的电位差,从而保障建筑物使用者的人身安全。但是这种防雷措施在防止雷电入侵上应该符合:①如果低压端采用埋设或者架空铺设时,在入户端要将电缆的金属外皮、电缆桥架、避雷器等与绝缘体连接成一体;②架空或直接埋地的金属管道在进出建筑物都应该就近与建筑物防雷接地装置连接;③防止电波入侵在建筑物的通风设备、风管及支架应可靠接地。在建筑物内的设备、管道、金属构件都要就近与接地装置连接或者是在电气设备上安装防雷装置;防雷电磁感应与接地干线和接地装置的连接点不能少于两处可靠连接。

3建筑物内外部的防雷措施

建筑物的防雷措施主要包括内部防雷和外部防雷。外部防雷主要是防止直击雷和侧击雷,措施主要为建筑物顶部和外墙上的接闪器必须与建筑物的屋面栏杆、管道、设备、门窗、幕墙支架等外露的金属物进行电气连接。高出屋面避雷带、避雷网的非金属突出物体,如烟囱、透气管、天窗等不在保护范围内时,应在其上部增加避雷带、避雷网或避雷针保护。避雷带宜安装在屋顶的外沿和建筑物的突出部分,且应当闭合成为一个环状回路。当利用金属栏杆作避雷带时,拐弯处应弯成圆弧活弯,栏杆壁厚规格等不应小于对标准接闪器所规定的规格,栏杆应与屋面引下线可靠焊接。内部防雷保护主要是指设备防止雷电感应和防止线路上的雷电波的侵入,措施主要为利用建筑物基础接地体、柱主筋作为防雷引下线,根据雷击建筑物不同部位的规律在建筑物上安装避雷针、避雷带、避雷网,可以吸引强雷或弱雷。通过等电位联结将导线、电压保护器连接起来并安装在防雷装置、建筑物金属构件、外来导体、电气设备等装置上,还要使得建筑物地面、墙体线路和金属构件保持在同一个电位上,这样就可以避免产生接触电压、跨步电压等危险电压。建筑物进行合理的屏蔽是为了保证防雷系统除外的电气线路的正常运行,在防雷装置接闪时为保证非防雷系统的电气线路正常运作,应该对其进行金属布线。在建筑工程防雷接地系统设计和施工过程中应该运用法拉第笼原理,内外部的防雷接地装置相结合,综合考虑接闪和分流等要素,从而形成良好的设计方案和高质量的施工,保证建筑物的防雷安全,提高建筑物的防雷可靠性。

4结束语

建筑工程中对建筑物进行防雷接地设置,是保障人们生命财产安全的重要因素。建筑物在遭受雷击后,不仅会出现不同程度的损伤影响其使用功能,还会给使用者带来很大的伤害。雷击后产生的强大电流会和建筑物之间产生电流热效应,从而破坏建筑物的电气装置及其结构。由于防雷接地装置的步骤简单,技术性要求低和适应的范围较窄,施工中施工人员的不重视和不规范的防雷接地装置操作作业,就会导致其出现严重的防雷问题。当前防雷问题主要是防雷接地措施的不合理,在电气装置安装时不能保证其自身的安全性和可靠性等,防雷接地装置的可维修性和可实施性是其正常运行的关键因素,防雷接地装置安装中的电气装置安装是其关键步骤,因此,建筑物的防雷接地系统的安装是非常值得关注和重视的步骤。

作者:吴进喜 单位:福建省第五建筑工程公司

参考文献:

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[2]李华仁.建筑电气系统的接地与防雷[J].建筑安全,2010,25(15):45-46.

[3]鲁怡,谢军.简述雷电防护等电位接地系统在水泥厂的应用[J].现代物业,2015,14(6):23-24.

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