浅谈建筑电气设计中的防雷接地技术宋吉祥

浅谈建筑电气设计中的防雷接地技术宋吉祥

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摘要:随着现代化社会的发展,高层建筑逐渐成为城市建设的重要标志,这使得建筑物很容易受到雷击,再加上建筑内电气设备过电压的承受能力较弱,其防雷效果不是十分明显,一旦发生雷击情况,很容易造成建筑损毁,进而影响人们的生命财产安全,为此提升建筑电气设备的防雷效果是目前工程规划中的重要内容。

关键词:建筑电气;防雷接地设计;应用

中图分类号:TM862文献标识码:A

引言:建筑电气防雷接地设计直接影响着居民和建筑本身的安全,由于雷电中附带着大量的电压负荷,如果接地系统不够完善,就会造成电气系统中的电流、电压超载,从而损坏电气设备,造成严重的漏电问题,甚至导致建筑火灾事故。

1雷击的种类和危害

1.1直击雷

直击雷是雷击中破坏力最强的一种情况,如果建筑物自身的放电能力不强,一旦被击中不仅会严重的影响建筑物的质量、室内设施的使用以及人们的生命安全,另外还会导致火灾的发生、设备的损毁,严重影响建筑的正常使用。

1.2雷电波侵入

此种情况主要会对建筑外部的线路产生相应的影响,增加线路上的电波含量,使其在传输过程中,产生较大的电流进而影响电气设备以及自动化系统的正常运行,提升了设备的故障率。

1.3感应过电压

雷电释放到电源、电路以及金属物体上时,会产生相应的过电压,与建筑内避雷设施释放的电压形成对抗,造成引下线周围出现大量的磁场,影响电子设备的正常运转,轻则数据丢失,重则引起系统瘫痪。

2防雷接地设计

2.1引下线

引下线材料、结构、最小截面要符合规范标准,通常引下线都是采用扁钢、热镀锌圆钢,宜优先选用圆钢。如果独立烟囱上的引下线采用了圆钢,则要保证直径不低于12mm;如果是采用扁钢,则截面不得低于100mm2,厚度要控制在4mm以上。引下线需要沿着建筑外墙敷设,选择最短路径。如果对建筑外观要求较高,需要采用暗敷方法,要求圆钢直径要在10mm以上,扁钢截面要在80mm2以上。引下线设置要保证电气贯通性,通常可以采用熔焊、铜芯合金焊、缝接、螺钉或螺栓连接。如果采用多根引下线时,则要保证引下线距离地面0.3-1.8m。混凝土内钢筋、钢柱作为引下线时,不可设置断接卡,引下线距离地面要超过0.3mm,并设置接地体连接板。

2.2接闪器

接闪器材料、规格需要满足规范标准,如果闪接杆采用了钢管、热镀锌圆钢材料时,则杆径需要满足以下标准:杆长在1m以内,则圆钢不小于12mm、钢管不小于20mm;杆长在1-2m时,圆钢不小于16mm、钢管不小于25mm;采用独立烟囱顶上杆时,则圆钢不小于20mm、钢管不小于40mm;独立烟囱使用热镀锌接闪环时,圆钢不得小于12mm、扁钢截面不小于100mm2,厚度在4mm以上。金属屋面的建筑物利用其屋面作为接闪器,应保证板间连接的电气贯通,可以采用熔焊、缝接、螺钉与螺栓连接。输送、储物体钢管壁厚不得低于2.5mm。

2.3接地装置

在建筑接地装置设计当中,接地装置主要是采用人工接地装置、建筑基础接地装置(钢筋)两种方法,无论是采用哪种防雷接地方法,都必须要确保设计方案的合理性。如业主没有提出具体的设计要求,需要每隔30m安装一个检测点,检测点高度要控制在0.3-2m之间,并保证所有的检测点高度一致。如果工程设计是采用了高级装饰材料,可以地下检测设计方案,并且可以开展防雷接地中的电阻测试。在材料选择当中,主要以热浸镀锌钢材为主,不得采用裸铝导体材料用作接地线、接地体,并且深埋设计要结合实地勘察要求。在施工过程中,要保证水平埋设深度在0.5m以上(冻土层以下),人行通道深埋为1m以上,并且在人行道采用均压措施或上铺鹅卵石。

3预防雷击的相应措施

3.1分流

分流技术是目前我国在进行建筑防雷设计时主要研究的方向,该措施对保护电子设备,提升电子系统的运行效率有着重要作用。该技术主要是将室外导线与防雷装置以及基地线进行有效连接,在发生雷击时,将其产生的电压沿着导体进入室内,从而降低避雷设备的电阻,达到短路的效果,直接将电流引入地下,达到保护设备和建筑物的作用。不过该技术在使用过程时,其中的宙电波仍然会有少量的电流流入设备中,对于一些不耐高压的设备来说还是存在一定危险性的。

3.2屏蔽

屏蔽的主要作用是确保建筑内电子设备、系统等免受电击的影响,降低电磁波的辐射。为解决等电位和分流的问题,避免电磁波的形成,提升防雷效果。在实际的设计中,设计人员应尽可能多的应用钢筋作为结构的主要材料,使其在施工中可以形成一个稳定等电位电网结构,达到实心分流的效果,并以此为基础进行电压屏蔽。另外,在进行结构设计时,需要结合不同的结构类型,选择合适的钢筋材料,确保钢筋的密度与实际的设计相符,起到提升屏蔽的作用。

3.3合理布线

①要把这些管线放在金属管内,实现屏蔽作用;②要把这些管线的主干线中的垂直部分放在建筑物的中心,缩小电磁波感应的范围;③在必要的线路上安装相应的避雷装置,只有这样才可以保证设备以及系统免受雷击的影响,确保使用安全性。

4防雷接地设计

4.1人工接地装置

结合当今高层建筑防雷接地设计标准,采用圆钢作为钢接地极,并保证直径在20mm以上,钢管直径要保持在40mm以上,壁厚在3.5mm以上;角钢规格为40mm×40mm×4mm以上,长度不得低于2.5m。为了保证实际施工中钢结构进入土壤的顺畅性,需要将接地极一端设计为锥形,钢管加热锻设置为扁尖形。如果工程实际土壤较硬,可以设计为抽条施工方案,也就是把钢管分为4-6段,之后再进行焊接处理,加工为锥形。把角钢切割成尖头形状,为了避免施工中端头打裂的问题,要在钢管顶端采用10mm以上的钢板加工成保护帽进行焊封。接地方案设计过程中,应结合厂家技术标准,如果没有提出明确的规定,需要在坑、槽挖好之后进行底部整平处理,这样可以保证埋设接地模块的受力均匀性,提高与土壤的接触面积,从而提高防雷接地性能。采用水平、垂直的接地设置方法,结合不同材质采用不同焊接方法。如钢材料采用电焊、铜材料选择气焊。在焊接完毕后将焊渣抹平,把接地模块联合成一个环路,设计中要确保焊接材料、连接材料相同,采用热浸镀锌扁钢,并引出至少2条导线。

4.2自然接地体

在防雷接地设计中,可以应用柱内钢筋基础作为接地主体,结合勘察所提出的具体位置、尺寸对地基内钢筋数量进行设计,地基中四角钢筋采用搭接焊接方法,之后再把地基内抛投钢筋、承台梁主钢筋焊接处理,并和引下线钢筋柱子进行焊接,可以用作测试点。在地基结构设计完毕之后,要明确指出测试电阻值的要求,如果实际施工工艺无法达到此标准,要在预留辅助接地连接板位置增设一个人工接地极,辅助接地深度不宜过深,通常要低于0.8m。同时,采用钢筋混凝土板基础作为接地体。结合行业标

准设计接地位置,并将地板钢筋搭接部位焊接好,将柱主筋和底板钢筋进行可靠焊接,这样即可完成基础设计工作,之后再进行预埋连接板的人工接地设计。如果展开人工接地设计,可以在防水层板式基础钢筋接地位置进行设计,要求在施工中不得损坏防水层,确保能够满足钢筋接地标准。如果自然接地设计无法满足要求时,则需要联合人工接地体,并采用熔焊、地脚螺栓等手段连接(结合实际情况选择最短路径),保证螺栓与导体、水平钢之间的电气贯通性,确保防雷接地的可靠性。

结束语:

防雷接地设计是一项非常系统、复杂的电气设计,需要设计人员能够针对防雷技术的应用要点,对防雷接地中各个环节进行合理的设计,同时还要保证施工过程中各项技术指标满足设计要求,这样才能够充分发挥电气防雷接地设计工作的效能,确保整个建筑工程电气系统的质量。

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