外部防雷装置三篇

2024-08-12

外部防雷装置篇1

在人类生存的环境中有许多自然灾害,如地震、暴雨、冰雹、水灾、旱灾、火灾、雷击等等。对此,人们总是想方设法进行防御,以减轻它们所造成的损失。雷电的破坏作用主要是雷电流引起的,它的危害基本可以分成两种类型:

(1)直击雷产生的热效应作用和电动力作用。直击雷的热效应作用主要表现在雷电流通过导体时产生出大量的热能,能使金属熔化、飞溅,引起火灾或爆炸;雷电流的电动力作用破坏力表现为被击物缝隙中的气体在雷电流作用下剧烈膨胀、水分急剧蒸发而引起被击物破裂。

(2)雷电的二次作用,即雷电流产生的静电感应和电磁感应作用。静电感应作用是束缚电荷向直接进户的线路两侧传播,高电位侵入室内,危及人身和设备的安全;电磁感应作用是雷电产生的电磁感应现象在导体上感应出高电压及大电流,若回路间的导体接触不良,就会产生局部发热,若回路有间隙就会产生火花放电。因此电气设计者在防雷设计和安装防雷装置时,对建筑物的内外都要有整体概念。

内部防雷主要采用浪涌保护装置、等电位连接等方式保护。而外部防雷,需要设计人员根据建筑物不同的外形及实际情况,做出相应的设计方案。

1 爆炸危险环境的外部防雷措施

在现实生活中,防雷设施选择和布置不当造成损失的例子很多,雷电涌流如果不能及时通过引下线泻入大地,会形成局部电位抬高,造成室内电器设备受到损坏,如果该建筑物为爆炸危险环境建筑物,后果不堪设想。因此,对爆炸危险环境建筑物必须采取防雷设施,并且要做到安全可靠、技术先进、经济合理。这也是对爆炸危险环境建筑物采取防雷设施的原则。

爆炸危险区域范围的准确划分或者说防雷等级的准确划分是合理选择爆炸危险环境防雷设施的重要出发点。

《可燃性粉尘环境用电气设备第3部分:存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类》GB 12476.3-2007IEC 61241-10:2004中对爆炸粉尘环境的划分如表1所示。

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010根据建筑物的重要性、使用性质以及发生雷电事故的可能性和后果把爆炸危险环境的建筑物防雷分为两类,如表2所示。

注:爆炸物质不易因电火花而引起爆炸,但爆炸后破坏力较大,如炮弹库、枪弹库等,划为第二类防雷建筑物。

第一类防雷建筑物的爆炸危险场所,应装设独立接闪杆或架空接闪线。当受限制难以装设独立的外部防雷装置时,可将接闪杆或网格不大于5m×5m或6m×4m的接闪网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上。接闪网应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等部位敷设,当建筑物超过30m时,应沿屋顶周边辐射接闪带,接闪带应设在外墙表面或屋檐边直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器应互相连接,引下线沿建筑物四周均匀布置且不少于2根,间距小于12m。独立接闪杆、架空接闪线或架空接闪网应设独立的接地装置,每一根引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω,在高土壤率地区,可适当放大,但3000m以下地区不应大于30Ω。

第二类防雷建筑物的爆炸危险场所,《建筑物防雷设计规范》中注明:“除第一类防雷建筑外,金属屋面宜作为接闪器,下面有易燃物品时,其厚度,不锈钢、热镀锌钢和钛板不应小于4mm;铜板不应小于5mm;铝板不应小于7mm。”以第二类防雷的爆炸危险品仓库为例,建筑设计中多考虑泄爆墙或泄爆顶,采用泄爆顶的屋顶,多为在混凝土屋面中部作一轻钢屋顶。泄爆顶的钢板一般不能满足规范要求,且钢屋面设避雷带在实际施工安装时,很难满足规范要求,因而,在建筑防雷设计时建议采用接闪杆与接闪线混合作接闪器敷设于建筑物上的方案。

避雷网格布置尺寸如表3所示。

当排放物达不到爆炸浓度、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧以及发生事故时才达到爆炸浓度的通风管、安全阀,接闪器保护范围可仅保护到管帽,无管帽时可以保护到管口。否则,为了防止接闪器在0区或1区接闪以及感应雷在0区或1区放电,无管帽时,接闪器应保护到管口上方5m的半球体;有管帽时,保护范围见表4。

对装有阻火器的排放爆炸气体蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道,1区、11区和2区爆炸危险环境的自然通风管,其防雷保护应符合下列要求:金属物体可不装接闪器,但应和屋面防雷装置相连;在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装设接闪器,并和屋面防雷设施相联。

有爆炸危险的露天钢制封闭气罐,当其高度小于或等于60m、灌顶壁厚不小于4mm,或高度大于60m、灌顶壁厚和侧壁壁厚均不小于4mm时,可不装设接闪器,但应接地,且接地点不应少于两处,两接地点间距离不宜大于30m,冲击接地电阻不应大于30Ω。放散管和呼吸阀应满足表4的要求。

2 结语

设计者应先对其建筑物定性,然后再按照《建筑物防雷设计规范》,确定防雷设计方案。

摘要：介绍雷电流的危害,对爆炸危险环境建筑物的防雷措施进行讨论。

外部防雷装置篇2

关键词：大楼防雷避雷带接地

1 某局大楼现场勘测情况

国税局大楼地处赣榆县县城黄海东路大道边上，属亚热带湿润季风气候区，赣榆县平均年雷暴日数为26天。属多雷区，在雷雨季节，常常易遭雷击。

建筑物六层，钢筋混凝土结构，坐北朝南。长（L）60m，宽（W）18m，高（H）23m

配电柜在一楼，采用TN-S系统。

建筑物所处土壤为一般性砂壤土，土壤电阻率为200欧姆.米（Ω.m）。

在一楼有办证大厅，各层均有计算机终端。

2 某局大楼设计方案雷击风险评估

2.1 赣榆县年平均雷暴日Td=26d/a

2.2 地面落雷密度

2.3 年预计雷击次数

K—校正系数，K取1

Ng—地面落雷密度

Ae—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（Km2）

A′e—建筑物入户设施（电源线、信号线）的截收面积（Km2）

L—建筑物长度（60m）

W—建筑物宽度（18m）

H—建筑物高度（23m）

根据GB50057-2010防雷分类的规定：国税局大楼预计雷击次数计算为0.043次/年，且为一般性办公建筑物，故本建筑的设计方案按第三类防雷建筑物设计。

2.4 大楼雷击风险评估的计算

直接雷击和雷电电磁脉冲引起计算机网络系统可接受的最大年平均雷击次数。

①计算机网络系统所在建筑物材料结构因子，建筑物为钢筋混凝土结构，C1取1.0。

②C2为计算机网络系统程度因子。因系统集成化程度较高，属工作电压低微电流设备，C2取3.0。

③计算机网络系统设备抗冲击过电压能力因子C3，微电子设备抗冲击能力相当弱，C3取3.0。

④计算机网络系统设备所在雷电防护区（LPZs）因子C4，设备在LPZ2区时，C4取0.5。

⑤计算机网络系统发生雷击事故的后果因子C5，网络系统业务不允许中断，中断后会产生严重后果时，C5取2.0。

⑥表示区域雷暴等级因子C6，本区域属多雷区时，C6取1.2。

根据上述所确定出的各类因子，可按下式确定出LEMP的防护等级：

根据规范要求，当0.90

3 外部防雷装置工程设计

外部防雷主要防直击雷、侧击雷、地电位反击。

建筑物外部防雷系统由三个基本部分组成：安装于屋面或女儿墙和其它突出部位上的接闪装置（避雷带、避雷网、避雷针）；埋入水平面下的接地装置系统；连接建筑物顶部接闪装置和地下接地装置的导体（扁钢或螺纹钢）系统。

3.1 防雷基础接地装置

防雷基础接地装置的实施必须与建筑物的土建部分同时进行施工，利用建筑物本身柱内、地梁内等的钢筋牢固连接（采用多面焊接等）成一良好的电气通路系统，但应预留一外接扁钢，以防止测试时阻值过高好连接外接地。（见下图）

建筑物本身的钢筋焊接成电气通路

①在建筑物底层的板面钢筋中，选用大于φ10的螺纹钢牢固焊接成小于或等于20m×20m网格，网格四周的钢筋与桩内钢筋应牢固焊接、与间距不大于25m的建筑物柱内选作引下线的钢筋焊接成一完整的大地网。

②在打入地下的水泥桩头用不小于φ12的圆钢与桩筋焊接连通成环状，使各桩内钢筋的电阻阻值一致，同时利用每桩内两条对称主筋（φ16以上钢筋为两根，φ10以上钢筋为4条）与底层防雷网格牢固焊接。

③建筑物各柱内选作防雷引下线的钢筋，下端与底板钢筋焊接连通，上端与梁板钢筋焊接，向上伸出与避雷带焊接。

④通进建筑物内的金属管道必须就近与接地装置相连接，相连接的地方过渡电阻要求小于或等于0.03Ω，反之，就用不小于6m2多股金属导线跨接。

另外，基础接地体的工频电阻不应大于1Ω。

3.2 防雷引下线的设计

①按照规范要求，第三类防雷建筑物的引下线间距不應大于25m，某大楼周长为156m，选用8条柱内主筋用作防雷引下线，分布在建筑物四周均匀对称布置。

②柱内应选用对角两条主钢筋作为连接导体，其下端与地梁及桩内钢筋牢固焊接，在建筑物四周（东西南北）选4条柱距地0.5m处留出四个接地电阻测试点。

③柱内被选用作防雷导体的两条钢筋用φ10钢筋轧成的箍筋焊接联在一起，上下亦搭接焊在一起，以提高导体的可靠性，以确保两条主筋电阻测试值一致。

④有防雷引下装置的各抗震柱，根据规范要求在相应层预埋一块钢板，钢板与选作导体的两条主钢筋焊接在一起，用于阻值测试以及接地连接之用。

3.3 防直击雷的接闪器（天面避雷网、带）的设计

①在屋顶边缘及女儿墙用φ12的镀锌园钢架设一周作为接闪器。高度距屋面的距离约为0.25m左右。在屋面上制作或安装支座时，应在直线段两端点（即弯曲处的起点）拉通线，确定好中间支座位置，中间支座的间距1—1.5m，相互间距离应均匀分布，在转弯处支座的间距为0.5m，避雷带在转角处应随建筑造型弯曲，但不能小于90°。

②在整个屋面楼板面筋用φ10的圆钢焊接成20m×20m的避雷网格，网格外端与引下线牢固焊接。利用架设在屋面上及女儿墙上的圆钢和屋面板筋内避雷网格混合组成作为大楼防雷接闪器。

③屋面上架设的管道、太阳能支架、天线、旗杆、广告牌都必须与避雷带相互连接；屋面所有现浇楼板内的纵横钢筋也应相连接，以形成屋顶屏蔽层，作为后备接闪器，防止有比所规定的雷电流小的电流穿越接闪器而绕击至屋顶。

4 结束语

综上所述，大楼的防雷是一个综合系统工程，要充分考虑到每个方面，必须应用防直击雷和防感应雷相结合的方法，从建筑物使用性质及建筑物内设备的需要整体出发采取防雷措施，才能起到减少雷电对建筑物内设备和人身的危害的作用。

参考文献：

[1]《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010.

[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.GB 50343-2004.

[3]《雷电与避雷工程》.中山大学出版社.

[4]《计算机场地通用规范》——GB/T2887-2011.

[5]《电子信息系统机房设计规范》——GB 50174-2008.