三級防雷建筑物設(shè)計施工中的問題

1、 三級防雷建筑物設(shè)計施工中的問題 摘要對iec、gb5005794、jgj/t1692等建筑物防雷規(guī)范進行對比，指出對三級防雷建筑物的防直擊雷設(shè)計與施工中存在的誤區(qū)以及應(yīng)采用的相應(yīng)措施，論述建筑物防雷設(shè)計中應(yīng)計算的設(shè)計參數(shù)，安全、經(jīng)濟地實現(xiàn)設(shè)計標準。關(guān)鍵詞建筑物 防雷設(shè)施 裝置間距 跨步電壓 埋地深度 接地電阻一、前言在建筑物防雷設(shè)計中，設(shè)計人員對一、二級防雷建筑物的防雷設(shè)計比較重視，疏漏差錯很少，但對大量的三級防雷建筑物的防雷設(shè)計卻常有忽視。由于設(shè)計質(zhì)量管理規(guī)定：對于一般工程的電氣設(shè)計允許可以不要計算書，因此許多設(shè)計人員對三級防雷建筑物的防雷設(shè)計，不再進行設(shè)計計算，僅憑經(jīng)驗而設(shè)計。對于防雷設(shè)

2、施的是否設(shè)置及防雷設(shè)施的各種安全間距未進行計算、驗算，因此造成大量的三級防雷的建筑物的防雷設(shè)計、施工存在較大的的盲目性，使有些工程提高了防雷級別，增加了工程造價，而有些工程卻未按規(guī)范設(shè)計、施工，造成漏錯，帶來很大隱患和不應(yīng)有的損失。二、建筑物防雷規(guī)范的概述及比較現(xiàn)今建筑物防雷標準有1993年8月1日起實施的民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范?jgj/t1692?推薦性行業(yè)標準，1994年11月1日起實施的建筑物防雷設(shè)計規(guī)范?gb5005794?強制性國家標準。gb5005794使建筑物的防雷設(shè)計、施工逐步與國際電工委員會?iec?防雷標準接軌，設(shè)計施工更加規(guī)范化、標準化。gb5005794將民用建筑分為兩類

3、，而jcj/t1692將民用建筑防雷設(shè)計分為三級，分得更加具體、細致、避免造成使某些民用建筑物失去應(yīng)有的安全，而有些建筑物可能出現(xiàn)不必要的浪費。為更好的掌握iec、gb5005794、jcj/t1692三者的實質(zhì)，特擇其主要條款列于表1。且后面的分析、計算均引自jcj/t1692中的規(guī)定。三、預(yù)計的年雷擊次數(shù)確定設(shè)置防雷設(shè)施除少量的一、二級防雷建筑物外，數(shù)量眾多的還是三級防雷及等級以外的建筑物防雷，而對此類建筑物大多設(shè)計人員不計算年預(yù)計雷擊次數(shù)n，使許多不需設(shè)計防雷的建筑物而設(shè)計了防雷措施，設(shè)計保守，浪費了人、材、物?，F(xiàn)計算舉例說明：例1：在地勢平坦的住宅小區(qū)內(nèi)部設(shè)計一棟住宅樓：6層高?層數(shù)不

4、含地下室，地下室高2.2m?，三個單元，其中：長l=60m，寬w=13m，高h=20m，當?shù)啬昶骄妆┤誸d=33.2d/a，由于住宅樓處在小區(qū)內(nèi)部，則校正系數(shù)k=1。據(jù)jcj/t1692中公式?d21?、?d22?、?d23?、?d24?得：與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積?km2?：ae=?lw2?lw?h?200h?h?200h?106=?60132（6013）20（20020）3.1420（20020）?106=0.02084?km2?建筑物所處當?shù)氐睦讚舸蟮氐哪昶骄芏龋簄g=0.024td1.3=0.02433.21.3=2.28次/?km2a?建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)：n=knga

5、e=12.280.02084=0.0475?次/a?據(jù)jcj/t1692第12.3.1條，只有在n0.05?gb5005794中：n0.06?才設(shè)置三級防雷，而本例中：n=0.04750.05，且該住宅樓在住宅樓群中不是最高的也不在樓群邊緣，故該住宅樓不需做防雷設(shè)施。根據(jù)以上計算步驟，現(xiàn)以l=60m，w=13m，分別以h=7m、10m、15m、20m四種不同的高度，k值分別取1，1.5，1.7，2，ng=2.28?km2a?進行計算n值，計算結(jié)果見表2。從表2中的數(shù)據(jù)可知，在本區(qū)內(nèi)：當k=1時，舉例中的建筑物均n?方可產(chǎn)生的反擊。人站在5層，h2 =15m，rq=30，則：ur2=750kv?

6、u12=52.5kv?則安全距離l安全21.575m0.757m。人站在5層時，h2=15m?則ul2=26.25kv?ur2=375kv?則安全間距l(xiāng)安全2可見，引下線數(shù)量增加一倍，安全間距則減小一半。因此設(shè)置了防雷設(shè)施后，應(yīng)嚴格按照規(guī)范設(shè)置引下線的數(shù)量及間距。同時建議可縮短規(guī)范內(nèi)規(guī)定的引下線間距，多設(shè)一定數(shù)量的引下線，可減少雷電壓反擊現(xiàn)象。這樣處理，對增加工程造價微乎其微。3.引下線與室內(nèi)金屬管道、金屬物體的距離?1?當防雷接地裝置未與金屬管道的埋地部分連接時，按例一中數(shù)據(jù)：樓頂?shù)囊戮€高度h=lx=20m，rq=30時，據(jù)jcj/t1692第12.5.7條規(guī)定，lx5rq=530=150

7、m，則sal0.2kc?ri0.1lx?式中kc分流系數(shù)，因多根引下線，取0.44ri防雷接地裝置的沖擊電阻，因是環(huán)路接地體，ri=rq=30sal引下線與金屬物體之間的安全距離/m則sal0.20.44?300.120?=2.816m。?2?當防雷接地體與金屬管道的埋地部分連接時，按式?12.3.63?，sa20.075kclx=0.0750.4420=0.66由以上計算的sal2.816m，sa20.66m，在實際施工時，均很難保證以上距離，因為金屬管道靠墻0.1m左右安裝，又由于sa2sal，因此可將防雷接地裝置與金屬管道的埋地部分連接起來，同時，在樓層內(nèi)應(yīng)將引下線與金屬管道?物體?連接

8、起來，防止雷電反擊。4.引下線接地裝置與地下多種金屬管道及其它接地裝置的距離sed據(jù)jcj/t1692第12.5.7條及公式?12.3.64?：sed0.3kcri=0.30.430=3.96m，而在實際施工中，地下水暖管道交錯縱橫，先于防雷及電氣接地裝置施工，等施工后者時，已經(jīng)很難保證sed3.96m了，也難于保證不應(yīng)小于2m的規(guī)定，因此可將防雷接地裝置與各種接地裝置共用，即實行一棟建筑一個接地體。將接地裝置與地下進出建筑物的各種金屬管道連接起來，實行總等電位聯(lián)結(jié)。綜上所述，在實行一棟建筑一個總帶電位聯(lián)結(jié)、一個共用接地體的措施后，在樓頂部應(yīng)將避雷帶?針?與伸出屋面的金屬管道金屬物體連接起來，

9、在每層內(nèi)的建筑物內(nèi)應(yīng)實行輔助等電位聯(lián)結(jié)，即引下線在經(jīng)過各個樓層時，將它與該樓層內(nèi)的鋼筋、金屬構(gòu)架全部聯(lián)結(jié)起來，于是不論引下線的電位升到多高，同樓層建筑物內(nèi)的所有金屬物?包括地面內(nèi)鋼筋、金屬管道、電氣設(shè)備的安全接地?都同時升到相同電位，方可消除雷電壓反擊。五、跨步電壓與接地裝置埋地深度跨步電壓是指人的兩腳接觸地面間兩點的電位差，一般取人的跨距0.8m內(nèi)的電位差。跨步電壓的大小與接地體埋地深度、土壤電阻率、雷電位幅值等諸多因素。當接地體為水平接地帶時，?3?式中土壤電阻率/?.m?l水平接地體長度mik雷電流幅值kak接地裝置埋深關(guān)系系數(shù)，見表4ukmax跨步電壓最大值?kv?按例一中的接地裝置計

10、算，接地體長度l=146m，取ik=150k，土質(zhì)為砂粘土，=300.m，則按埋深深度0.3m，0.5m，0.8m，1m時相應(yīng)的k值取2.2，1.46，0.97.0.78。按?3?式計算：其ukmax值分別為107.97，71.66，47.61，38.28/kv。世界各國根據(jù)發(fā)生的人身沖擊觸電事故分析，認為相當于雷電流持續(xù)時間內(nèi)人體能承受的跨步電壓為90110kv。從計算結(jié)果可知，該工程的防雷接地體埋深0.8m時，跨步電壓已在安全范圍內(nèi)。jcj/t1692第12.9.4規(guī)定接地體埋設(shè)深度不宜小于0.6m，第12.9.7條規(guī)定：防擊雷的人工接接地體距建筑物入口處及人行道不應(yīng)小于3m，當小于3m時

11、，接地體局部埋深不應(yīng)小于1m，或水平接地體局部包以絕緣物。包以絕緣物易增大其接地電阻，因此還是以埋深大于1m時為好。這樣處理，只增加少量工程造價，卻將接地裝置處理得更加安全可靠，起到事半功倍的效果。若采用基礎(chǔ)和圈梁內(nèi)鋼筋作為環(huán)形接地體，但由于三級防雷的建筑物大多為毛石基礎(chǔ)，毛石基礎(chǔ)上的圈梁埋地一般為0.3m左右，較淺根本達不到防止危險的跨步電壓需將接地裝置埋深1m的要求，因此不宜采用圈梁做為環(huán)形接地體?指三級防雷建筑物?。六、區(qū)別工頻、沖擊接地電阻工頻、沖擊接地電阻兩者的區(qū)別及關(guān)系，許多施工技術(shù)人員不能區(qū)別與明晰，使部分工程的防雷裝置接地電阻已達到設(shè)計值，而仍然盲目采用降阻措施，增加了工程造價。工頻接地電阻是按通過接地體流入地中工頻電流求得的電阻?？梢哉J為是接地體20m以內(nèi)土壤的流散電阻，距接地體20m以外的大地是電氣上的零電位點。用接地電阻測量儀測量的電阻，即為工頻接地電阻。自表4中可知，當接地體為環(huán)繞建筑物的環(huán)路接地體與敷設(shè)于陶粘土、沼澤地、黑土、砂質(zhì)粘土等電阻率100的土壤內(nèi)的接地體，其工頻接地電阻與沖擊電阻相等。但當敷設(shè)于砂、砂礫、礫石、碎石、多巖山地的環(huán)境時，其工頻接地電阻是沖擊接地電阻的23倍。因此如在上所述地面內(nèi)敷設(shè)接地體時，如用接地電阻儀測出