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1 材料与方法
1.1 建筑物基本情况
该住宅楼位于盐城市区,地形平坦,交通便利,建筑物长:54.4米、宽:16.7米、高89.0米,共28层,距其约28米处有更矮的建筑物。建筑物的尺寸即:L=54.4m,W=16.7m,H=89.0m。
1.2 雷电灾害风险评估计算
参照规范:GB/T 21714.2/IEC 62305-2 雷电防护 第二部分:风险管理。
火灾风险:低 rf=0.001 灭火设施:灭火器、消防栓 rP=0.5 特殊危险:中等惊慌 hz=5 内部系统:P+S 雷击密度:Ng=3.89[次/(km2.a)];位置因子:Cd=0.5;环境因子:Ce=0.1 Lc=1000m 土壤电阻率:ρ=27.66Ω・m。
该住宅楼及入户线路的截收面积计算:
Ad=LW+6H(L+W)+9π(H)2=262723.34m2
A1(P)=[LC-3(Ha+Hb)]=3855.34m2
Ai(P)=25LC=131491.88m2
A1(S)=[LC-3(Ha+Hb)]=3855.34m2
Ai(S)=25LC=131491.88m2
该住宅楼及入户线路年预计雷电闪击次数计算:
ND=NgAdCd10-6=0.5110次/年
NL(p)=NgAlCdCt10-6=0.0007次/年
NI(p)=NgAiCeCt10-6=0.0512次/年
NL(s)=NgAlCd10-6=0.0037次/年
NI(s)=NgAiCe10-6=0.2558次/年
该住宅楼雷电灾害风险分量计算:
根据RA=ND×PA×ra×Lt
RB=ND×PB×h×rP×rf×Lf
RU=(NL+ND/a)×PU×ra×Lt
RV=(NL+ND/a)×Pv×h×rP×rf×Lf
R1=RA+RB+RU+RV
得出R1=17.9974×10-5
对于该住宅楼风险R1=17.9974×10-5比可接收风险值RT=10-5 的值高,所以需要对建筑物进行防雷保护。
为达到技术与经济的最佳方案先采用三类防护措施:
则PB=0.1 PSPD=0.03 PA=0。
根据三类防护措施所得的风险值:
R1=1.2809×10-5
如上所述,采取三类防护措施后,该住宅楼风险R1仍比可接收RT=10-5的值高。
为了更有效的保护该住宅楼,采用二类防护措施:
PB=0.05 PSPD=0.02 PA=0。
根据二类防护措施所得的风险值:
R1=0.6410×10-5
如上所述,采取二类防护措施后,该住宅楼风险降至可承受风险值之下,即:R1<10-5。
综上所述,根据GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷电防护 第二部分:风险管理得出该住宅楼应按照第二类防雷要求设计。
1.3 建筑物防雷分类计算
参照规范:《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)
校正系数k:根据该住宅楼的实际情况,k取1;
雷击大地的年平均密度:
盐城市区近40年(1971年-2010年)的年平均雷暴日(Td)为28.7天,则
Ng=0.1Td=2.87次/(km2.a);
由于该住宅楼H=89.0m,小于100m,则每边扩大宽度
D==99.39m
在其2D范围内有比它更矮的建筑物,则等效面积:
Ae=[LW+(L+W)+πH(200-H)/4]・10-6
=0.01573km2
建筑物年预计雷击次数:N=kNgAe=0.05次/a
可知,该住宅楼年预计雷击次数0.05次/a≤N≤0.25次/a
综上所述,根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)得出该住宅楼应划为第三类防雷建筑物。
2 浅析计算结果的差异性
由于采取的规范不同,所以计算的方式也不同,但对于建筑物防雷而言,某些因子是必然要采用的。例如:年预计雷击次数、截收面积等。
(1)年预计雷击次数:雷电灾害风险评估过程中,年预计雷击次数Ng是采集该项目地理位置参数,根据其中心经纬度,通过雷电监测系统,统计分析该住宅楼3.5km范围内5年(2006~2010)地闪资料得出的(见图1)。
闪电定位仪:是一种监测雷电发生的气象探测仪器,是指利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数的一种自动化探测设备,并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统送到中心数据处理站实时进行交汇处理,可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。
《建筑物防雷设计规范》中,年预计雷击次数Ng是根据当地气象台、站资料确定年平均雷暴日后计算得出。
雷暴日:在指定区域内一年四季所有发生雷电放电的天数,用Td表示,一天内只要听到一次或一次以上的雷声就算是一个雷电日。通常情况下,距离观测点15km以内的雷电可以听到其雷声,超出此范围的雷电不能够被听到,也就是说,该指定区域的范围是以观测点为圆心,以15km为半径的圆形区域。
这里的雷声既包括云地闪发出的,也包括云内闪和云际闪发出的,所以雷暴日并不能准确表征地面落雷的频繁程度。而上述的雷电监测数据是利用闪电定位仪对闪电放电参数得出的,其不仅可以接收地闪,还能接受到云闪,我们可以通过程序选择利用它所接受的地闪,从而更加准确地计算出某一地区某一时段雷击大地次数,所以对建筑物防雷而言,雷电监测数据Ng更准确且更具实际意义。
(2)截收面积:雷电灾害风险评估中,对于平坦大地上的孤立建筑物,截收面积Ad是从建筑物上各点,特别是上部各点(见GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷电防护 第二部分:风险管理 图A.1)以斜率为1/3的直线全方位地面投射,在地面上由所有投射点构成的面积。可以通过作图法或计算法求出Ad。
由GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷电防护 第二部分:风险管理图A.1可知,在雷电灾害风险评估计算时,建筑物截收面积的计算中其每边扩大宽度约3H。
《建筑物防雷设计规范》规定,当建筑物的高H小于100m时,其每边的扩大宽度按公式D=计算确定(见GB50057-2010图A.0.3)。
如上所述,两规范截收面积的计算方法也有所不同。
在《建筑物防雷设计规范》中,k──校正系数,在一般情况下取1,在下列情况下取相应数值:位于旷野孤立的建筑物取2;金属屋面的砖木结构建筑物取1.7;位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物,以及特别潮湿的建筑物取1.5。不难发现校正系数k反映的是建筑物所处的位置和环境,而这些在《雷电灾害风险评估规范》表A.2、A.5表述更为详细。
除以上因子外,雷电灾害风险评估针对特定的项目还考虑了其它种种因子,在此就不一一例举了。
综上所述,运用不同的规范进行防雷类别计算,对于某些建筑物计算结果存在差异具有一定的必然性。因为《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)是一种基本规范,而《雷电灾害风险评估规范》(GB/T 21714.2/IEC 62305)对项目更具有针对性,考虑甚至更为全面。
3 结语
本文根据《雷电灾害风险评估规范》(GB/T 21714.2/IEC 62305)及《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)计算得出,盐城市某住宅楼防雷类别的计算结果不一致,通过简单的分析可知雷电灾害风险评估结论因更符合项目特点、更经济有效、更科学实用。所以说,大型建设工程、重点工程、爆炸危险环境等项目进行雷电灾害风险评估是非常必要的。
引言
雷电是严重的自然灾害之一,随着城市建筑物不断的增多和增高以及现代化电子设备的广泛应用,建筑物遭受雷电灾害的概率加大,造成国家经济及人民群众生命财产严重损失,因此应严格按照国家技术规范对建筑物防雷装置进行设计、审核、施工等雷电安全防护。雷电安全防护工作属于系统工程,包括对外部防雷和内部防雷进行有效接闪、分流引下、接地泄流、屏蔽防护、等电位连接、合理布线等设计,而加强防雷设计图纸审核则是查找建(构)筑物防雷设计是否存在安全隐患的重要环节。本文针对建(构)筑物防雷图纸设计与审核在防雷工程中的应用进行分析探讨,以规范建(构)筑物直击雷防护、等电位连接、屏蔽、综合布线、电涌保护器安装、接地系统等环节,通过专业、准确的技术评价与审查及时发现设计中存在的缺陷及不合理之处,防患于未然,切实做好建(构)筑物防雷工程建设。
1.建筑物防雷图纸设计应注意的问题
进行建(构)筑物防雷工程图纸设计时,要重视对建(构)筑物防护效果、建筑物内设备防护效果、建筑物内人员安全效果等的分析。在进行雷电防护图纸设计时,首先,根据建筑物实际情况进行防雷类别判断,然后按照建筑物防雷设计规范具体要求,对接闪器用材规格、位置设置、保护范围、安装方法和引下线用材、位置、间距及接地装置规格尺寸、接地电阻、接地体间距、埋设深度、共同接地等进行分析和规定,最后对防雷设计方案中的直击雷、侧击雷及感应雷、电磁脉冲防护措施是否到位、完善、合理作论证分析。随着人民群众物质水平的提高,家用电器及计算机等弱电子设备越来越多,按照防雷设计规范,应对建筑物内部设备的感应雷及电磁脉冲防护中的接地形式、屏蔽措施和屏蔽层安全距离、等电位连接、电涌保护器设置级别、接地电阻阻值等进行分析和规划,并分析防护设计效果;而且电气(器)设备外露金属导体遭雷击后会在不同导体上产生电位差,极易对附近人员造成伤害,因此还要加强建筑物内人员人身安全防护设计,严格按照防雷设计规范要求规划室内进出金属线路、插座、电气(器)设备、金属门窗、出入金属管道等电位联结,并分析设计效果。
2.建(构)筑物防雷图纸设计应用
2.1 屏蔽及综合布线
屏蔽是感应雷防护的最有效手段。将建筑物钢筋混凝土结构内屋顶、底板、墙面、梁柱及墙体中钢筋、金属门窗等连接起来构成一个六面体网笼,这种法拉第笼式避雷网能起到屏蔽感应雷的目的。综合布线方面,所有的进出室内的金属线路均要穿金属管作保护或采用双层屏蔽电缆及同轴电缆,金属管及屏蔽层两端作可靠接地。雷电击中建筑物后,由建筑物外墙四周柱子内钢筋接地装置将巨大的雷电流泄流入地,所以建筑物外墙处电流密度较大,其周围磁场偏强,在作防雷图纸设计时,应将建筑物内所有电器、电子设备的交流电源线、信号线、数据传输线的主干线远离外墙敷设,可将所有线路进行优化设计,架设于建筑物内部中心位置处。
2.2 等电位连接及共用接地装置
在进行建筑物防雷装置设计施工时,除了重视建筑物外部防雷装置及内部电涌保护外,还不能忽视雷电防护中等电位连接和共用接地装置的重要作用。参照IEC标准,建筑物内各类电器如果采用独立接地,各类系统之间可避免相互干扰,但一旦出现雷击灾害,各类系统接地就会产生不同的电位形成电位差,瞬间形成的高电位差会迅速击坏电子(器)设备,因此要将建筑物内所有的电气(器)系统采用共同的接地系统,这样进行雷电防护的各金属部件及各系统之间就不致出现较高的电位差,避免雷电反击现象。因此,要将建筑物内及其周围所有的金属管道、电力系统接地线、防雷接地线、电缆金属屏蔽层、金属门窗及地板框架、设施管路等一并采用电气连接方法统一连接起来,使整座建筑物形成一个良好的等电位体,然后测量出最近距离以最短线路连接等电位连接带。等电位连接和共用接地装置的设计方法避免了讯号接地形成闭合回路及共模型态杂讯的产生,而且还可消除静电和电场以及磁场对设备造成干扰。
3.防雷图纸审核应用
3.1 防雷图纸审核步骤
①首先审查参与建筑物防雷图纸设计的单位是否具备防雷设计资质证,进行防雷工程设计的人员是否拥有防雷设计资格证,两证俱全方可从事设计,并保证无超越资质的设计。
②在审核图纸前,先充分了解建(构)筑物所在区域地理位置、地质土壤电阻率、周围环境、年雷暴日数及雷暴活动规律等,掌握建(构)筑物自身状况、特点以及有无防雷设施等情况。
③审核图纸时,先总的查看图纸设计依据是否全面及有无错误,分析建筑物风雷分类结果是否无误,采用的防雷技术参数是否符合规范标准。然后根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000版)、IEC/TC81系列防雷技术标准,分析判断该建筑物防雷设计图纸是否符合防雷规范要求。
3.2 防雷图纸审核内容
3.2.1 外部防雷
①接闪器。建筑物接闪器通常有避雷针、避雷带和避雷网三种形式,常装设在建筑物顶部用于引雷或截获闪电。进行审核时,要查看避雷针(带、网)材料,在看其布设及布设方式,建筑物四角及阳角部位需加设避雷短针,查看避雷带是明敷或暗设以及突出天面金属物体的接地是否良好;要求斜屋面或层高不同时应将避雷带设计为闭合情况,按照规格要求设计避雷针(带、网格)。
②引下线。引下线上接接闪器、下连接地装置,用于将接闪器截获的雷电流引至接地装置。首先要查看引下线条数、位置、间隔距离、有无在四角及拐角处设置等布局是否合理,要求充分利用建筑物外墙柱内钢筋及阳角位柱子作引下线,如果是非框架结构的建筑物,其引下线要敷设在建筑物角位。
③接地装置。接地装置埋设于一定深度的地下,用于将雷电流泄入大地。主要审核接地装置及其设置、防跨步电压措施、接地电阻值,当采用自然接地体时,要分析地桩及钢筋利用率、基础网格、接地电阻是否与天面网格布置符合;采用人工接地体时,要对接地形式、接地安全距离、接地电阻进行审核,并检测接地预留端子。
3.2.2 内部防雷
①等电位连接。审核建筑物内部所有用电设备及进入室内的各种金属线路、管道等是否设计等电位连接措施。
②信息系统屏蔽、接地、电涌保护措施。参照《建筑物防雷设计规范》GB50057-94、《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92,查看总电源高低压部分是否是否安装电涌保护器及其他过电压保护措施,要求电涌保护器型号、数量及位置符合安装要求。
③侧击雷防护措施。对于高度超出滚球半径部分应设置均压环用于防护侧击雷危害,审核时应查看均压环安装位置、布置形式及间隔距离是否正确,要求外墙栏杆、金属门窗以及较大的金属构件均应按规范接地。
④供电系统。审核供电系统是否采用了TN-S式,查看供电系统为共设还是分设接地形式,要求完全符合安全规范规定。
参考文献
随着现代社会的发展,建筑物的规模不断扩大,其内各种电气设备的使用日趋增多,尤其是计算机网络信息技术的普及,建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生,所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流;感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压,过电流形成的雷击。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)规定,建筑物的防雷区划分为LPZOA,LPZOB,LPZ1,LPZn+1等区(各区的具体含义本文不再赘述)。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区,是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置,从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。
建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区,其保护设计已为电气设计人员所熟知,根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版),设计由避雷网(带),避雷针或混合组成的接闪器,立柱基础的钢筋网与钢屋架,屋面板钢筋等构成一个整体,避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体,将强大的雷电流入大地。建筑物感应雷的保护区域为LPZOB,LPZ1,LPZn+1区,即不可能直接遭受雷击区域;感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的,形成感应雷电压的机率很高,对建筑物内的电气设备,尤其低压电子设备威胁巨大,所以说对建筑物内部设备的防雷保护的重点是防止感应雷入侵。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径:(1)由供电电源线路入侵;高压电力线路遭直击雷袭击后,经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备;另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测,低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV,完全可以击坏各种电气设备,尤其是电子信息设备。(2)由建筑物内计算机通信等信息线路入侵;可分为三种情况:①当地面突出物遭直击雷打击时,强雷电压将邻近土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,使高压入侵线路。②雷云对地面放电时,在线路上感应出上千伏的过电压,击坏与线路相连的电器设备,通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播,涉及面广,危害范围大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时,当某一导线被雷电击中时,会在相邻的导线感应出过电压,击坏低压电子设备。(3)地电位反击电压通过接地体入侵;雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地,在接地体附近放射型的电位分布,若有连接电子设备的其他接地体靠近时,即产生高压地电位反击,入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地,在附近空间产生强大的电磁场变化,会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压,因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机,反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱,通常在100伏以下,因此必须建立多层次的计算机防雷系统,层层防护,确保计算机特别是计算机网络系统的安全。
由此可见,对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容;设计的合理与否,对电气设备的安全使用与运行有着至关重要的作用。
目前,在感应雷的防护当中,电涌保护器的使用已日趋频繁;它能根据各种线路中出现的过电压,过电流及时作出反应,泄放线路的过电流,从而达到保护电气设备的目的。
根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.4条规定:电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流,并应符合以下两个附加要求:通过电涌时的最大钳压,有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。即电涌保护器的最大钳压加上其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。
现在,我们根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定的各类防雷建筑物的雷击电流值进行电涌保护器的最大放电电流的选择。
一、一类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为200KA,波头10us;二次雷击电流幅值为50KA,波头0.25us;根据图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计);首次雷击:总配电间第根供电线缆雷电流分流值为200*50%/3/3=11.11KA;后续雷击;总配电间每根供电线缆雷电流分流值为50*50%/3/3=2.78KA;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为11.11*8=88.9KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为100KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU100型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
二、二类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为150KA,波头10us;二次雷击电流幅值为37.5KA,波头0.25us;根据图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为150*50%/3/3=8.33KA;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电流的分流值为37.5*50%/3/3=2.08KA;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为8.33*8=66.6KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为65KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU65型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
三、三类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为100KA,波头10us;二次雷击电流幅值为25KA,波头0.25us;根据附图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为100*50%/3/3=5.55KA;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为25*50%/3/3=1.39KA;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为5.55*8=44.4KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型,根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
在供电线路中,电涌保护器的具体安装以较常用的TN-S系统,TN-C-S系统,TT系统为例,示意如下:
1)TN-S系统过电压保护方式
2)TN-C-S系统过电压保护方式
3)TT系统过电压保护方式
综上所述可见,在防雷保护设计中,总的防雷原则是采用三级保护:1、将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散;2、阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压;3、限制被保护设备上浪涌过电压幅值(过电压保护)。这三道防线,缺一不可,相互配合,各行其责。目前通常作法是以下三点:
1)建立联合共用接地系统,形成等电位防雷体系
将建筑物的基础钢筋(包括桩基、承台、底板、地梁等),梁柱钢筋,金属框架,建筑物防雷引下线等连接起来,形成闭合良好的法拉第笼式接地,将建筑物各部分的接地(包括交流工作地,安全保护地,直流工作地,防雷接地)与建筑物法拉第笼良好连接,从而避免各接地线之间存在电位差,以消除感应过电压产生。
2)电源系统防雷
以建筑物为一个供电单元,应在供电线路的各部位(防雷区交接处)逐级安装电涌保护器,以消除雷击过电压。
3)等电位联结系统
国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(局部修订条文)明确规定,各防雷区交接处,必须进行等电位联结;尤其建筑物内的计算机房等弱电机房,遭受直击雷的可能性比较小,所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外,还应采用等电位联结方式来进行防雷保护,本文不再叙述。
作为电气设计人员都非常清楚,建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容,但对建筑物的安全使用,电气设备的正常运行有着至关重要的作用,所以还有待于各位电气设计人员作进一步的研究与探讨;同时必须严格按照国家规范,善为谋划,精心设计。本文仅此设计作了一点粗浅的探讨,所以文中不足之处,望同行不吝赐教。
参考文献
随着现代社会的发展,建筑物的规模不断扩大,其内各种电气设备的使用日趋增多,尤其是计算机网络信息技术的普及,建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生,所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流;感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化和导体感应出的过电压,过电流形成的雷击。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)规定,建筑物的防雷区划分为LPZOA,LPZOB,LPZ1,LPZn+1等区(各区的具体含义本文不再赘述)。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区,是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置,从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现和共同接地体等电位联结。
建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区,其保护设计已为电气设计人员所熟知,根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版),设计由避雷网(带),避雷针或混合组成的接闪器,立柱基础的钢筋网和钢屋架,屋面板钢筋等构成一个整体,避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体,将强大的雷电流入大地。建筑物感应雷的保护区域为LPZOB,LPZ1,LPZn+1区,即不可能直接遭受雷击区域;感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的,形成感应雷电压的机率很高,对建筑物内的电气设备,尤其低压电子设备威胁巨大,所以说对建筑物内部设备的防雷保护的重点是防止感应雷入侵。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径摘要:(1)由供电电源线路入侵;高压电力线路遭直击雷袭击后,经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备;另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测,低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV,完全可以击坏各种电气设备,尤其是电子信息设备。(2)由建筑物内计算机通信等信息线路入侵;可分为三种情况摘要:①当地面突出物遭直击雷打击时,强雷电压将邻近土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,使高压入侵线路。②雷云对地面放电时,在线路上感应出上千伏的过电压,击坏和线路相连的电器设备,通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播,涉及面广,危害范围大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时,当某一导线被雷电击中时,会在相邻的导线感应出过电压,击坏低压电子设备。(3)地电位反击电压通过接地体入侵;雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地,在接地体四周放射型的电位分布,若有连接电子设备的其他接地体靠近时,即产生高压地电位反击,入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地,在四周空间产生强大的电磁场变化,会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压,因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机,反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱,通常在100伏以下,因此必须建立多层次的计算机防雷系统,层层防护,确保计算机非凡是计算机网络系统的平安。
由此可见,对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容;设计的合理和否,对电气设备的平安使用和运行有着至关重要的功能。
目前,在感应雷的防护当中,电涌保护器的使用已日趋频繁;它能根据各种线路中出现的过电压,过电流及时作出反应,泄放线路的过电流,从而达到保护电气设备的目的。
根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.4条规定摘要:电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流,并应符合以下两个附加要求摘要:通过电涌时的最大钳压,有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。即电涌保护器的最大钳压加上其两端的感应电压应和所属系统的基本绝缘水平和设备答应的最大电涌电压协调一致。
现在,我们根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定的各类防雷建筑物的雷击电流值进行电涌保护器的最大放电电流的选择。
一、一类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为200KA,波头10us;二次雷击电流幅值为50KA,波头0.25us;根据图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计);首次雷击摘要:总配电间第根供电线缆雷电流分流值为200*50%/3/3=11.11KA;后续雷击;总配电间每根供电线缆雷电流分流值为50*50%/3/3=2.78KA;假如进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为11.11*8=88.9KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为100KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU100型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB和LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1和LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
二、二类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为150KA,波头10us;二次雷击电流幅值为37.5KA,波头0.25us;根据图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击摘要:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为150*50%/3/3=8.33KA;后续雷击摘要:总配电间每根供电线缆雷电流的分流值为37.5*50%/3/3=2.08KA;假如进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为8.33*8=66.6KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为65KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU65型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB和LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1和LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
三、三类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为100KA,波头10us;二次雷击电流幅值为25KA,波头0.25us;根据附图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击摘要:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为100*50%/3/3=5.55KA;后续雷击摘要:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为25*50%/3/3=1.39KA;假如进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为5.55*8=44.4KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型,根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB和LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1和LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
在供电线路中,电涌保护器的具体安装以较常用的TN-S系统,TN-C-S系统,TT系统为例,示意如下摘要:
1)TN-S系统过电压保护方式
2)TN-C-S系统过电压保护方式
3)TT系统过电压保护方式
综上所述可见,在防雷保护设计中,总的防雷原则是采用三级保护摘要:1、将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散;2、阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压;3、限制被保护设备上浪涌过电压幅值(过电压保护)。这三道防线,缺一不可,相互配合,各行其责。目前通常作法是以下三点摘要:
1)建立联合共用接地系统,形成等电位防雷体系
将建筑物的基础钢筋(包括桩基、承台、底板、地梁等),梁柱钢筋,金属框架,建筑物防雷引下线等连接起来,形成闭合良好的法拉第笼式接地,将建筑物各部分的接地(包括交流工作地,平安保护地,直流工作地,防雷接地)和建筑物法拉第笼良好连接,从而避免各接地线之间存在电位差,以消除感应过电压产生。
2)电源系统防雷
以建筑物为一个供电单元,应在供电线路的各部位(防雷区交接处)逐级安装电涌保护器,以消除雷击过电压。
1 前言
建筑物防雷设计、施工与验收的新规范《建筑物防雷设计规范》GB 50057—2010[1]和《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB 50601—2010[2]已经颁布实施,文献[1] 的相关条文与其旧版本《建筑物防雷设计规范》GB 50057—94(2000年版)[3] 在建筑物防雷分类、防雷措施、等电位连接等方面做了诸多修改。文献[2]是新制定的防雷工程施工验收规范,它与文献[1]一样,是与国际雷电防护新标准体系接轨的国家标准。为了全面地理解掌握新规范,在金属门窗防雷设计、施工与验收的实际工作中正确运用新规范的标准要求,有必要对金属门窗雷电防护措施的有关问题重新进行讨论。
2 金属门窗防雷设计相关技术规范
文献[1]和文献[2]是建筑物防雷设计、施工与验收上位规范的现行版本。这两本标准的修订和制订均参照和采纳了国际电工委员会IEC 62305系列标准,是与国际雷电防护新标准体系接轨、技术水平先进的标准规范。
与金属门窗防雷设计、施工与验收相关的技术规范还有《民用建筑电气设计规范》JGJ 16—2008、《铝合金门窗工程技术规范》JGJ 214—2010和《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB 50210—2001。JGJ 16—2008由于并未采纳国际雷电防护新标准体系,存在一些与文献[1]相抵触的规定。JGJ 214—2010的相关条文未与文献[1]、文献[2]协调,GB 50210—2001未列入金属门窗防雷措施验收的条文。
还有几个推荐性标准,《雷电保护》GB/T 21714—2008,共有4个部分。现行的版本等同采用IEC 62305:2006,但由于IEC 62305目前已更新至2010版,文献[1]已参照IEC 62305:2010进行修订,《雷电保护》GB/T 21714—2008已落后于IEC 62305的现行版本。《防雷装置施工质量监督与验收规范》QX/T 105—2009和《防雷装置设计技术评价规范》QX/T 106—2009,这两个标准主要参照《建筑物防雷设计规范》GB 50057—94(2000版)和IEC 62305:2006,其时效性落后于文献[1]。
因此,笔者认为金属门窗的防雷设计、施工与验收应满足文献[1]和文献[2]的规定。其他相关规范的规定若与文献[1]和文献[2]相抵触,应按文献[1]和文献[2]执行。其他相关规范的要求若高于文献[1]和文献[2]的要求,则可根据具体情况协商确定。同时,其他相关规范在作修订时,应与文献[1]和文献[2]协调一致。
3 建筑物防雷设计、施工与验收新规范的有关规定
3.1 建筑物的防雷分类要求有所提高
文献[1]根据建筑物重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果,把建筑物的防雷要求分为三类:第一类防雷建筑物是指受雷击容易引起爆炸危险,会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物;第二类防雷建筑物是指国家级建筑物、有爆炸危险场所但受雷击不容易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物、预计雷击次数>0.05次/a的部省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所、预计雷击次数>0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物和一般性工业建筑物;第三类防雷建筑物是指省级重点文物保护建筑物及档案馆、预计雷击次数≥0.01次/a且≤0.05次/a的部省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所、预计雷击次数≥0.05次/a且≤0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物和一般性工业建筑物、平均雷暴日>15d/a且高度≥15m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物、平均雷暴日≤15d/a且高度≥20m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
应当注意,新规范对建筑物的防雷分类要求有所提高,而且分类更加明确。对第一类防雷建筑物和第二、三类的一部分(如爆炸危险场所、国家级建筑物、重点文物保护建筑物等)仍沿用以往的做法,不考虑以风险作为分类的基础。对以风险作为划分基础的建筑物,只有在以下4种情况下可不设防雷装置:
1)预计雷击次数<0.01次/a的部省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所;
2)预计雷击次数<0.05次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物和一般性工业建筑物;
3)平均雷暴日>15d/a且高度<15m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;
4)平均雷暴日≤15d/a且高度<20m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
在进行某建筑物的金属门窗防雷设计时,应查阅其建筑施工图的建筑设计总说明或建筑防雷装置设计说明,明确建筑物的防雷分类。
3.2 增加了地下室及首层金属体的接地要求
文献[1]4.1.2—1规定:在建筑物的地下室或地面层处,下列物体应与防雷装置做防雷等电位连接:a)建筑物金属体。b)金属装置。c)建筑物内系统。d)进出建筑物的金属管线。
此条为强制性条文。因此,位于建筑物的地下室或地面层处的金属门窗应与建筑物的防雷装置做等电位连接。
中图分类号:$42 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)011-091-02
新(改)建建筑物防雷设计图纸的审核是一项技术性较强的基础工作,也是防雷减灾工作的重要环节之一。防雷设计图纸审核是否全面。结论是否科学、正确,将直接影响防雷工程的施工质量。在近年防雷图纸的审核工作中发现很多设计人员对现行规范掌握了解不够,在施工图纸设计中常出现各种各样的问题,给建筑物防雷工程留下了安全隐患,现就防雷设计图纸审核中若干问题进行分析探讨。
1 设计依据的引用
设计依据作为防雷设计图纸的指导思想,在防雷项目设计图纸中必须首先确定,因为不同的设计依据将决定不同的设计思路与方法。如果使用了旧的、过时的、不匹配的设计依据,将导致整个防雷图纸设计内容的偏差。从防雷的角度出发,我们引用的依据应是《建筑物防雷设计规范))GB50057-94(2000年版)。目前很多设计人员引用《民用建筑电气设计规范》的有关条款来进行防雷设计,应加以更正,后者很多防雷设计理念与前者相矛盾。还有些设计人员未在《建筑物防雷设计依据))GB50057-94后注明为2000年版,而2000版中增补的第六章为建筑物防雷击电磁脉冲的设计提供了必要参考。
另外建筑物中若有信息系统的防雷设计,那么还应在设计依据中引用《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004,且其中的防雷设计应满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求。其它相关的设计依据还有《智能建筑设计规范))GB50314,-2000;《石油库设计规范》GB50074-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002:《电子计算机机房设计规范》GB50174,1993及雷电电磁脉冲的防护系列规范等。
2 防雷类别的划分
防雷类别的划分依据首先是重要性,其次是使用性质,第三是预计发生雷电事故的可能性和后果,最后是按建筑物年预计雷击次数的计算值来确定。设计人员经常只直接写出建筑物的防雷类别,而未对其划分依据作出说明。如果是按照年预计雷击次数值来确定的,还应标明计算时所用的年平均雷暴日数和建筑物等效面积。对于一些人员密集的公共建筑物(如集会、展览、博览、体育、商业、影剧院、医院、学校等)年预计雷击次数大于0.06次,a的应划为第二类防雷建筑物,小于或等于0.06次,a的应划为第三类防雷建筑物。另外参照GB50057第6.1.3条在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下,当该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其它建筑物或物体的保护范围内时,宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施。
3 雷电防护等级的划分
不同雷电防护等级的信息系统防雷设计有不同的要求,而大多数设计图纸中并未对信息系统的雷电防护等级进行划分,只是笼统地对信息系统的防雷进行设计,缺乏针对性,防雷效果亦不好。因此信息系统的防雷设计首先应确定其雷电防护等级,可根据建筑物电子信息系统雷击风险评估确定或根据建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定。
4 防雷图纸的类型
很多设计人员只提供了设计说明、低压配电系统图、屋顶防雷平面图,甚至连基础接地平面图都没有设计,而仅仅以上这些图纸是不能够完全体现所有的防雷设计内容的,还应设计相应的防雷接地系统图、均压环设置平面图及立面图、等电位连接平面图及立面图、等电位连接预留件图、弱电系统配置图、强、弱电系统电涌保护器配置图及其参数等。
5 图纸中防雷内容的设计
(1)避雷带建议明敷,不宜暗敷,且不同的女儿墙宽度要求避雷带的支撑高度是不同的,不能笼统地要求避雷带的支撑高度为lOcm或15cm,因为避雷带支撑高度与女儿墙宽之间关系极其密切。近年来发生多起女儿墙遭受直接雷击,造成石块坠落,砸伤地面物体的雷灾示例,其原因即避雷带暗敷或避雷带支撑架高度不够,无法完全保护到女儿墙。
(2)屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器,并和屋面防雷装置相连。
(3)金属物体可不装接闪器,但应和屋面防雷装置相连。
(4)当利用建筑物的基础内钢筋网作为接地体时,在周围地面以下距地面不小于0.5米,每根引下线所连接的钢筋表面积总和为:
第二类防雷建筑物应
第三防雷建筑物应
(5)当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时,宜将其接地装置互相连接。
(6)电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时,配电线路必须采用TN-S系统的接地方式(GB50343-2004第5.4.1第2条),但现在很多设计仍采用TN-C-S系统的接地方式。
(7)在TN系统中,PE或PEN线应与防雷装置连接,引入各楼层的PE线应采用局部等电位连接方式重复接地。
(8)低压配电间、配电箱、卫生间(淋浴间)、弱电设备机房、电梯机房、电气竖井等宜在一些合适的地方预埋连接板,做局部等电位连接及接地用。
(9)所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZOA或LPZOB与LPZl区的界面处做等电位连接。当金属管道从不同地点进入时,宜设若干等电位连接排,并应将其就近连到环形接地体,内部环形导体或此类钢筋上。
(10)弱电线缆敷设时与防雷引下线、保护地线、电力电缆和电气设备的净距应符合GB50343-2004规范第5.3.3条的规定。且通信线缆的布放应尽量集中在建筑物的中部,通讯缆线槽布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁:设计时,应尽可能位于建筑物立柱或横梁较远的位置。在综合布线时,不仅要以合适的路径敷设线缆,对弱电系统的电缆宣采用屏蔽电缆或穿金属管线敷设(不宜穿PVC管),屏蔽层和金属管应有良好接地,这将对线路起到很好的屏蔽效果,可减小雷电流通过对电视线缆、通信线缆、控制信号电缆等线缆的感应造成系统的不正常运行。
中图分类号:TU856 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)06-0061-03
新建建(构)筑物防雷装置设计方案技术评价,是指根据国家法律、法规、技术标准与规范,对设计单位所作的防雷设计施工图或方案,就安全性、有效性、稳定性和强制性标准、规范执行情况等进行的技术评价。目前我们开展这项工作所依据的规范主要是:《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)、《防雷装置技术评价规范》(QX/T 106-2009)及《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)等。
而对公共建筑物,《防雷装置技术评价规范》(QX/T 106-2009)给出的定义是指用于公共目的的建筑物,而结合《消防法》(2009版)给出的解释能让我们更深入地理解“人员密集的公共建筑”这个概念,新《消防法》(2009版)第七十三条:(四)人员密集场所,是指公众聚集场所,医院的门诊楼、病房楼,学校的教学楼、图书馆、食堂和集体宿舍,养老院,福利院,托儿所,幼儿园,公共图书馆的阅览室,公共展览馆、博物馆的展示厅,劳动密集型企业的生产加工车间和员工集体宿舍,旅游、宗教活动场所等。
随着城市建设的高速发展,出于社会公益目的或者是纯商业目的的公共建筑建设项目越来越多,单个项目规模也越来越庞大,且其建设地址常位于城市的繁华地带,人员流动量大,建筑物内容纳的人员数量多、密度大。对此类建筑物的防雷设计评价关系到人民群众的的生命财产安全,关系到如何充分发挥防雷减灾为经济发展和人民生活保驾护航的作用。
下面就分别从几个方面就此类建筑的防雷设计方案技术评价要点进行简要阐述。
1 防雷级别分类方面
根据2011年10月启用的新规范《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010),预计雷击次数大于0.05次/a的人员密集的公共建筑物为第二类防雷建筑物,预计雷击次数大于或等于0.01次/a且小于或等于0.05次/a的人员密集的公共建筑物为第三类防雷建筑物,这与之前的旧规范在防雷类别的划分上有些许差别,在实际评价工作中应查阅设计图中的防雷平面图和立面图,取其长宽高数值,计算该建筑的等效截收面积,结合当地的年平均雷暴日,来计算该人员密集公共建筑的年预计雷击次数,以便给予其准确的防雷分类。因为建筑物的防雷类别决定了应以什么样的的标准对其设计方案进行评价,所以准确的防雷类别划分,是设计方案评价重要的第一步。
若建筑物的形状较复杂,难以直接量取其长宽高尺寸,有条件的话建议联系设计单位,获取该项目设计图纸的电子版,通过计算机CAD作图法,来计算其等效截收面积。
2 直击雷防护方面
人员密集公共建筑的直击雷防护,是此类建筑设计方案评价的重点。其评价方法,主要审阅该项目的天面防雷平面图、基础接地平面图及立面图等,评价其天面避雷网格是否符合该防雷类别标准,引下线间距是否达到该防雷类别要求。天面各类金属物是否与防雷装置良好连接,非金属物是否在防雷装置滚球法的保护范围之内,接闪带支架的高度是否达到150mm的要求等。
若该人员密集的公共建筑设计高度超过45m,依照《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)相关规定,查看其接闪带是否沿屋顶周边敷设,是否敷设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,如若未按规范执行,则应提出意见。屋面设计有阳角的,我们出于防雷安全的考虑,建议其在阳角处设置短接
闪杆。
3 均压环及侧击雷防护方面
均压环,顾名思义,主要作用就是均压,其可将高压均匀分布在该环周围,保证在环形各部位之间没有电位差,避免因高电位差而产生的危险放电现象。一些设计单位会在设计有均压环楼层的防雷平面图上详细画出均压环的敷设方法,这比较容易让我们评价该建筑均压环的设计,而较多的设计单位则是在电气设计总说明里以文字方式表述其均压环的设计方案。《防雷装置技术评价规范》(QX/T 106-2009)里,对于人员密集的公共建筑物,明文要求其从首层起每两层设计一个均压环,并将每层的金属门、窗与均压环的预留端子作电气连接。由雷电学的相关原理可知,建筑物高度超过45m时,雷电流,特别是电流值较小的雷电流,不单只会从建筑物的天面击中建筑物,还可能会从建筑物的侧面击中建筑物,所以在设计均压环的同时,我们也要求将每层的金属门、窗与就近均压环可靠连接,做侧击雷防护使用。
而目前有许多像大型商场之类的人员密集公共建筑,在设计上为了美观都喜欢采用玻璃幕墙做外墙,对于这种设计有玻璃幕墙的建筑,我们要求其每层均应设计均压环,并将每层的玻璃幕墙与均压环进行可靠的电气连接。
对于人员密集公共建筑内常设计有的自动扶梯,其自动扶梯导轨上下两端应接地,以实现等电位连接。
4 SPD设置方面
SPD即浪涌保护器,其作用主要是为了防止雷电电磁脉冲引起的过电压和过电流产生的瞬态波对建筑管线系统的破坏。新版的《建筑物防雷设计规范》对于SPD的要求较为详细,除了对其安装的位置做了要求之外,还对SPD的具体参数做了详细要求。所以我们在评价其电气系统图时,除查看其SPD是否安装、安装位置外,还要查看其所示的参数值,即SPD的电压保护水平值和保护模式的冲击电流值是否在规范要求范围之内。对于人员密集公共建筑内常设计有的封闭式电梯和自动扶梯,由于封闭式电梯作为一种特殊场所,若电力线路遭受雷电电磁脉冲侵入,导致线路损坏,人员会被困于封闭的空间内,造成危险。而自动扶梯作为一种载人的活动装置,其电力线路若遭受雷电电磁脉冲侵入,同样由于电力中断、运转突然停止而导致人员挤压和摔倒,造成危险。所以我们要求电梯和自动扶梯各自的专用配电箱内都应加装一级适配的SPD。
对于人员密集公共建筑里常设计有的自动消防报警装置,其连接至消防报警中心的119电话外线也应加装一级SPD,以保障其与城市消防指挥中心的通信畅通,及时将火灾危险情况通知消防指挥
中心。
人员密集的公共建筑,无论是其设计方案还是建成后使用,都存在其特殊性,要做好此类建筑的技术评价,首先要了解这类建筑的特殊性,包括建设地址、建筑规模、内设装置、内部布线方式、今后大致的使用人数等等,只有了解了这些信息,才能充分地、准确地利用相关规范,对其做出一个客观的、正确的技术评价。
参考文献
[1] 建筑物防雷设计规范(GB50057-2010)[S].北京:中国标准出版社,2010.
[2] 防雷装置技术评价规范(QX/T 106-2009)[S].北京:气象出版社,2009.
[3] 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)[S].中华人民共和国建设部,2004.
随着社会的进步和人们生活水平的提高,住宅的作用越来越重要,并且随着我国住宅制度的改革,住房将全部作为商品面向市场。作为商品其质量以及其布局是否合理将直接影响住户的使用和开发商的利益,因此住宅的电气设计应引起设计人员的注意。为此,笔者结合多项大中型住宅小区的电气设计工作的经验,将阐述对住宅小区电气设计的一些体会。
一、住宅建筑配电设计:
住宅配电设计要求:住宅配电设计必须满足居民的安全、方便和美观的基本要求,即应做到供电可靠并保证电源质量,尽可能做到系统接线简单且有一定灵活性,保证操作安全、维修方便、保证电源质量。住宅配电设计,首先考虑住宅的用电负荷等级、每户用电量和用电计量方式,然后,确定配电系统方式,合理选择线路保护电器,完成配电系统和电气平面图的施工图设计。
1. 住宅用电负荷等级 :
根据《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008和《高层民用建筑设计防火规范》GB50054-95(2005年版)的规定,现将住宅建筑用电负荷等级和对电源配置简要地叙述如下:
住宅用电负荷分级表
序号 住宅类别 电力负荷名称 负荷等级
2 高层住宅、19层及以上普通住宅 消防用电设备、应急照明、消防电梯 一级
生活水泵电力、公共场所照明 二级
2 9~18层
普通住宅 1.消防用电设备、客梯 二级
2.生活水泵电力、公共场所照明 二级
3 9层以下
普通住宅 1.生活水泵电力 三级
2.其他 三级
2. 住宅供电电源的配置:
2.1一级负荷对供电电源的要求:
一级负荷应有两个独立电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源应不至于同时受到损坏,以维持继续供电,供给一级负荷的两个电源宜在最末一级配电箱处自投切换。一级负荷别重要的负荷,除上述两个电源外,还必须增设应急电源,为保证对特别重要负荷的供电,严禁将其他负荷接入应急供电系统。
2.2二级负荷对供电电源的要求:
二级负荷应有两电源供电,即应有两回路供电,应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时不至于中断电源(或中断后能立即恢复)。
2.3 三级负荷对供电电源无特殊要求:当以三级负荷为主,但有少量一级负荷供电时,其第二电源可采用自备应急发电机组或逆变器作为一级负荷的备用电源。
3. 户内用电负荷:参照《住宅设计规范》GB50096-1999(2003年版)的相关规定及目前各地住宅建筑的发展情况,住宅用电负荷标准可参照下表要求设计。
住宅每户用电负荷标准及电度表规格
户型 建筑面积() 用电负荷标准(KW) 电度表规格(A)
A 50以下 3 5(20)
B 50~90 4 10(40)
C 90~150 6 10(40)
D 150~200 10 15(60)
E 200~300 50W/ 20(80)
当以B户型作为负荷计算的基本户型,需要系数可按《住宅建筑用电负荷需要系数表》选取。住宅公用照明及公用电力负荷需要系数,一般可按0.8选取,当每户用电负荷标准大于4KW时,可按二者之间的比值计算户数。如某户用电负荷为8KW时,则该户可折算成2个基本户进行计算。
4. 负荷计算:
住宅建筑负荷计算通常采用需要系数法。确定了住宅用电的需要系数,就能计算该座住宅的实际用电量,以此来确定供电容量。需要系数法是利用一个需要系数乘以设备容量即可求得用电建筑物的有功计算负荷。
5. 户内配电箱系统:
住宅户内一般情况下可安装一台配电箱。配电箱的安装位置,宜选择在进户的户门附近,不大明显的承重墙上,一般安装高度为1.8米。每套住宅进户线截面不应小于10平方毫米,分支回路截面不应小于2.5平方毫米。每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明,应分路设计;厨房电源插座和卫生间电源插座宜设置独立回路,除壁挂式空调回路外其余插座回路均应装设漏电断路器。每套住宅应设置电源总断路器,并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。
6. 用电计量方式:
目前,住宅用电计量,采用一户一表制的分户计量方式,一般不装楼内照明总计量表,公共用电应单独计量。每户电度表箱宜集中设置,多层或户数较少的高层可考虑设置在单元电表间内,户数较多的高层可考虑设置在每层电气竖井内。
7. 配电方式:
多层住宅配电系统的配电方式以放射式和树干式为主。高层住宅配电方式照明系统采用树干式配电,而消防设备、客梯等设备配电采用放射式。
二、住宅建筑的电气安全:
1. 等电位联结:
一般住宅采用以低压供电时可采用TN-S或TN-C-S系统,在电源引入处作重复接地;其工作零线和保护地线在接地点后要严格分开。和其他建筑物一样,不论采用哪种接地系统住宅楼内都应设置总等电位联结,以降低住宅楼内的电位差,减少电气事故的发生。但对于TN系统,总等电位联结的设置尤为重要。一般住宅楼均采用总等电位联结,总等电位板由紫铜板制成,将建筑物内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件进行联结。总等电位联结线采用BV-1X25m-PC32,总等电位联结均采用等电位卡子,禁止在金属管道上焊接。可燃气体管道进出建筑物时与总等电位箱可靠联接,采用卡接方式,设洗浴设备的卫生间应作局部等电位联结,弱电机房、电梯机房等处设局部等电位连接。
2. 防接触电击的防范:
一般插座采用安全型电气插座,插座回路设置漏电断路器。
2.2 凡正常不带电而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。
浴室内电击的防范:住宅内设洗浴设备的卫生间应作局部等电位联结,即将浴室范围内的金属管道、结构以及电气回路中的PE线通过一个局部等电位联结端子板互相导通,使浴室内所有导电部分处于同一电位水平即可。
3. 为保证检修时人员安全,户内配电箱总开关应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。
4. 为防浪涌电压的侵入,对各种设备造成破坏,在各级配电箱内加装浪涌保护器。
5. 垂直敷设的金属管道每三层与圈梁的钢筋连接一次,且金属管道的底端及顶端应与防雷装置连接。
三、住宅建筑的防雷与接地:
1. 根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)住宅建筑的防雷方法分:防直击雷、防雷电感应及防雷电波侵入,以及在无法隔离的情况下应采取等电位联结。
2. 根据《建筑物防雷设计规范》规定,通常需要防雷的住宅建筑划分为第二或第三类防雷建筑物,无第一类防雷建筑物。
3. 第二和第三类住宅防雷建筑物应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。
具体措施参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第三章。
4. 防雷装置:包括接闪器、引下线、断接卡、接地极等。
4.1 接闪器:可采用避雷针、避雷带(避雷网)和建筑物永久性金属物作接闪器。
4.1.1 避雷针:避雷针宜采用圆钢或焊接钢管制成,具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第一节。
4.1.2 避雷网和避雷带:避雷网和避雷带宜采用圆钢或扁钢,优先采用圆钢,具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第一节。
4.1.3 利用屋顶上永久性金属物作接闪器:屋顶上永久性金属物宜作为接闪器,但其各部件之间均应连成电气贯通。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第一节。
4.2 引下线:分明敷引下线、暗敷引下线和利用金属物作引下线。
4.2.1 明敷引下线:专设引下线应沿建筑物外墙明敷,并经最短路径接地。引下线宜采用圆钢或扁钢,宜优先采用圆钢。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第二节
4.2.2 暗敷引下线:建筑艺术要求较高者,专设引下线可暗敷。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第二节
4.2.3 利用金属物作引下线:
4.2.3.1 建筑物的消防梯、钢柱等金属构件宜作为引下线,但其各部分之间均应连成电气通路。(这些金属构件可悲覆有绝缘材料)
4.2.3.2 利用建筑物构件内钢筋作引下线。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第二节.
4.3 断接卡:
采用多根引下线时,宜在各引下线上于距地面0.3-1.8m之间装设断接卡。
当利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地体时,可不设断接卡,但利用钢筋作引下线时应在室内外的适当地点设若干连接板,该连接板可供测量、接人工接地体和作等电位连接用。
4.4 接地装置:
可采用人工接地体或利用建筑物基础钢筋通长焊接形成的基础接地网。一般住宅建筑物接地极为综合接地体,即防雷接地、电气设备的保护接地、电梯机房等的接地共用统一的接地极,要求接地电阻不大于1欧姆,实测不满足要求时,增设人工接地极。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第三节
5. 防雷击电磁脉冲:
5.1 电气系统的电涌保护:当建筑物安装有防雷装置时,低压供电的每栋建筑物的进线处(通常在总配电箱处)由于要做防雷等电位连接,都应安装电涌保护器。
5.2 电子系统的电涌保护:通常,住宅都有电话线、宽带线和有线电视线引入。若它们为光纤电缆引入,当其有金属部件时应在整栋建筑物的引入处对其做等电位连接。若它们为金属线引入,对那些不能直接连接作等电位连接者,均应加装SPD。
综上所述时只是笔者在多年设计工作中的一些小结。建筑电气随着科技的发展和人们生活水平的不断提高,向更加完善的自动化、节能化、信息化和智能化方向发展,并且多种学科互相渗透、交融,使建筑电气不单单包含电气专业的知识,这样,对电气设计人员提出了更高的要求。现今,建筑电气在和人们的生活息息相关,国家也在不断完善各种各样建筑电气相关的规范和标准,更进一步推动了建筑电气的发展。身为电气设计人员,要紧跟时代步伐,努力接受和掌握新知识、新规范,力争做最优秀的设计。
参考文献
[1]朱林根.,现代住宅建筑电气设计,中国建筑工业出版社,2004.
[2]全国民用建筑工程设计技术措施-电气分册,中国建筑标准设计研究院,2009
[3]《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008,中国标准出版社,2008
中图分类号:TU2 文献标识码:A
建筑物的防雷设计技术审核是指,在建筑物安装防雷设备之前,通过图纸的形式将其安装过程所呈现出来,并交由专人对其进行审核,以确保其防雷设备的设计技术符合规范要求,能够正确的安装使用。由于建筑物防雷设计的技术审核要对大量的图纸进行分析,以致使审核过程比较繁琐,小细节上的忽略就可能造成巨大的经济损失,所以不仅要加强对设计审核的监控,还要对审核人员的工作素质有所要求。
一、防雷设计技术的审核
(一)对防雷类别审核
我们在审核中需要根据建筑物的使用性质、重要性及发生雷电事故的后果,按各项要求进行分类。首先要审核的是设计图纸中防雷的类别划分的正确与否。只有根据正确的防雷分类,才可以实行正确的防雷设计。
(二)引下线设计的审核
审核引下线的布置及规格等与规范的要求是否相符。审核出一类防雷建筑物是否每间隔12m的距离设置了一套引下线;二类防雷建筑物是否每间隔18m的距离设置了一套引下线;三类防雷建筑是否每间隔25m的距离设置了一套引下线。还需要评估出引下线与其它金属线管及人行道间的距离有没有达到防止高电位反击及防止跨步电压的要求。
在审核中应该尽量的利用建筑物上的混凝土柱内的对角主筋作为引下线。建筑物上的钢柱、竖直消防梯等金属类的构件也可以作为引下线,但是应注意的是各部件之间都要连接上电气通路并且与接地装置和接闪器装置相连接。
部分的设计图纸对建筑物的屋面并没有明确的进行突出部分的设计引下线以及给雷电流有最短的路径进行泄流入地。这些都是不符合要求的,在审核中必须提出。作者近几年在工作中发现,部分设计院在防雷的设计中并没有利用基础内钢筋作为接地的装置,而是另外采取人工接地体的方式。这样则会增加人力、财力、工程量,并且人工接地体的使用时间没有基础钢筋接地装置使用的时间长。应该在审核工作中明确的提出意见,进而做到技术先进、经济合理、安全可靠。
(三)天面接闪器设计的审核
在天面接闪器设计的审核中,需要对一类防雷建筑物的屋面进行审核是否每间隔6m×4m或5m×5m面积设置了一套防止直击雷的避雷装置,并且需要审核出在建筑物的屋脊、檐角、屋角等容易受到雷击的部分都需要设置一套防直雷的避雷带装置;在审核三类防雷建筑物时屋面需要每间隔20m×20m或24m×16m面积设置一套防直击雷的装置,并且在建筑物的屋角、檐角等容易受到雷击的部位分别设置一套避雷带与避雷针组合的接闪器装置。
(四)防侧击雷设计的审核
在审核一类防雷建筑物时,建筑物的高度在30m下的是否每间隔12m沿着建筑物四周每间隔12m水平都设置了均压环一套,建筑物在30m上的是否每间隔6m沿着建筑物四周每间隔12m水平设置了均压环一套,高度在30m上的外墙玻璃幕墙、金属栏杆、铝合金门窗等都应该与防侧击雷装置相连接。审核二类防雷建筑物的高度在45m上是否每间隔10m沿着建筑物的四周每间隔18m水平设置均压环一套,建筑物高度在45m上的外墙玻璃幕墙、金属栏杆、铝合金窗户等都应该与防侧击雷装置相连接。审核三类防雷建筑物时高度在60m上的是否每间隔10m沿着建筑物四周每间隔25m水平设置均压环一套,高度在60m上的是否每间隔10m沿着建筑物四周每间隔25m水平设置均压环一套,高度在60m以上的外墙玻璃幕墙、金属栏杆、铝合金门窗等都应该与防侧击雷装置相连接。
(五)电源防雷电波侵入的审核
审核变压器的低压、高压配电柜、单元及楼层的配电箱、建筑物总配电箱及用户的配电箱等有关的电源系统有没有采取防雷电波接地和侵入措施,审核电源线缆埋入地下的长度、屏蔽管的接地情况。进出建筑物的金属线、电缆应该在进出处与建筑物的防雷接地装置相连接,并且在进出口处的线缆金属套管和外皮与电气设备相连接。对于有图纸参考的防雷产品材料,还应该审核防雷产品材料的测试报告、合格证等等是否符合法律的规定。
二、防雷设计审核对审核人员的要求
(一)熟练掌握防雷技术及专业知识
作为一名设计审核人员,首先必须要熟练的掌握雷电的放电机制、基本原理、雷电的选择与破环途径、外部防雷的设置要求和计算方法、雷电的避雷原理、常见受害物的冲击能力等等,必须系统认真的学习《建筑物防雷设计规范》2000年版本、《智能建筑设计标准》、《民用建筑电气设计规范》、《石油库设计规范》等有关的技术规范。
(二)熟悉相关的法律法规知识
作为一名合格的设计审核工作人员首先在了解《中华人民共和国气象法》、《防雷减灾管理办法》等相关的法律法规外,还应该了解有关的法律知识,例如《中华人民共和国行政诉讼法》等。
(三)具有事业心和良好的职业道德
防雷装置的设计审核是防雷减灾和防雷工程建筑中的一项重要工作。在认真做好审核工作的同时,也需要结合防雷装置的竣工验收、常规坚持、施工监督及防雷安全知识宣传等每一个环节,只有这样才会更有效的保护我们生活中的建筑物及内部人员的生命安全和财产安全,预防及减少雷电灾害,做好防雷减灾的工作。审核工作人员在工作中必须要有清晰的头脑,不被任何因素所影响,保持一个好的心态、好的事业心、较强的原则性和责任心。工作中要时刻坚持以安全为前提,以事实为工作依据,以法律为工作准绳。在工作中做到公正客观、不谋私利、不徇私情。
总结:
综上所述,在建筑物防雷设计的审核过程中,审核人员需要对建筑物的设计性能进行充分的了解,并在此基础上,严格按照业内相关规范对建筑物防雷设计进行审核,从而使防雷设备最大限度的发挥其作用。与此同时,设备的设计人员应对建筑物当地的气候有充分的了解,并根据其地区的雷电风险报告,设计出能够适用于当地的防雷设施装置,以减少和避免雷电灾害事故再次出现在我们的生活当中。
参考文献
[1]周圣军.建筑物自然接地体设计常见问题与防雷设计[J].低压电器,2009,(16).
[2]覃宽泽,陈华宣.新建建筑物防雷设计技术评价应注意的问题[J].气象研究与应用,2010,32(2).
[3]关俊华.雷电对建筑物内电磁环境的影响[A].第28届中国气象学年会――Sl3雷电物理、监测预警和防护[c].2011.
在近几年开展的雷灾调查和隐患排查整治工作中发现,大部分建设工程都是在建设之初设计环节埋下的雷灾隐患。随着我国新型城镇化建设,建设工程项目逐渐向大型化、复杂化、自动化发展,给建设工程防雷设计审查提出了新的课题和更高的要求。防雷装置与其它专业工程联系紧密。防雷装置质量好坏直接影响整个工程的总体质量,甚至影响到工程投入使用后效率的高低和人员财产安全。因此,把握好设计审查关不但能为竣工后的防雷检测提供方便,更为确保施工质量和减少雷击危害打下了基础。下面就防雷设计图纸的技术审查提出自己的见解,以供同行们交流分享。
1图纸审查的含义
经气象主管机构认定的专业防雷机构,根据国家法律、法规、规章、技术标准与防雷设计规范,对设计单位所作的防雷设计施工图或方案,就安全性、有效性、稳定性和强制性标准防雷设计规范执行情况等进行的技术评价审查。
2图纸审查的原则
a) 设计审查是政府强制,是经气象主管机构认定委托的专业中介防雷机构,应是业内专家;
b) 遵循国家标准防雷设计规范、经济合理、安全可靠的原则;
c) 应与其它行业的通行做法及防雷设计规范标准一致,就高不就低,求异存同,避免承担不必要的责任;
d) 图纸审查本质上是一次重新设计过程,是内行对内行的审查;
e) 审查机构承担审查的相应失察责任,技术质量责任仍由原设计单位承担。
3防雷设计技术性审查
防雷设计审查应对以下具体项目进行技术审查。
1、看标题栏及图纸目录。了解工程名称、项目内容、设计日期及图纸数量和内容等。
2、看总说明。了解工程总体概况及设计依据,了解图纸中未能表达清楚的各有关事项。(重点:设计的依据防雷设计规范图集、年预计雷击次数、防雷的分类、电源系统的制式、接地电阻 、均压环楼层的设置 、接地共用形式。在设计说明中我们还可以看出本建筑物的主要用途,其内是否有消防监控、安全门禁、宽带、有线电视等弱电系统设施等)
3、看设备材料表。设备材料表给我们提供了该工程使用的设备、材料的型号、规格和数量,收集归纳检测点的重要依据之一。
4、看系统图。了解系统图的基本组成,主要电气设备、元件等连接关系及它们的规格、型号、参数等,掌握该系统的基本概况(竖向系统图和配电系统图)。
5、看平面布置图。如基础、屋面防雷和楼层管线配置、设备布置等的平面图等,都是用来表示设备安装位置、线路敷设方法及所用导线型号、规格、数量、管径大小的。(接闪带布设、桩利用系数、桩筋利用情况,防雷网格的设置,地圈梁闭合环,人工接地预留外引端子、接地电阻1Ω,安全距离的计算,接地检测预留端子。接地干线,如幕墙、机房、配电房、电梯机房和信息设备场地等的接地电阻测试端子。引下线的数量、间距、布置。屋顶面布设的航障灯、装饰灯、广告牌、水箱、太阳能等。)
6、审查基础接地平面图。基础接地平面图是建筑物防雷的基础,从基础接地平面图中可查验基础地网的形状、埋设深度。应了解地质报告与地下水位;应知土建基础设计型式,基础钢筋埋设深度,估算埋地钢筋表面积。确认设计是否合理、自然接地体可否利用以及接地电阻设置可否能满足要求。重点审查防雷接地与其它接地共用接地装置的接地电阻要求(1Ω、4Ω、5Ω、10Ω、30Ω或100Ω等)。
7、审查引下线设置位置、根数、平均间距等。引下线间距可以按照相邻三档平均滑动计算。
8、审查侧击雷防护装置。防侧击雷均压环、外墙金属门窗、阳台围栏、空调搁板等处的等电位接地要求。侧击雷防护均压环二、三类建筑均为建筑顶上20%且超过60米部分需要布设均压环和防侧击雷。(室外空调机搁板应预留接地。)
9、建筑缝处防雷装置设置。
10、审查等电位连接设置。等电位连接是建筑物防雷的重要措施之一,它不仅可以减少雷击产生雷引起的电位差,还能增强屏蔽效能,防止雷击电磁脉冲危害,改善电磁环境。等电位接地(等电位连接按其功能分为总等电位连接(MEB)、辅助等电位连接(SEB)、局部等电位连接(LEB)、楼层等电位连接(FEB)、等电位连接带(EBB)、等电位连接(EB)、等电位连接网络(BN)等。应知接地干线敷设、总等电位接地端子设置能否满足防雷设计规范要求。审查可能有附属设备设施的楼层、房间、屋顶宜预留局部接地端子。
11、审查屋顶平面图防雷接闪网(带)的敷设。防雷网(带)的敷设方式、位置及格距等。
12、SPD设置。安装的位置、级数、雷电通流量等。对已经设计有SPD的建筑物,也应根据其防雷类别判定SPD的位置、级数、雷电通流量是否合理。(应该通过雷击风险评估的雷击类型S1、S2、S3、S4和线杆类型,雷电流参数、可能雷击点、线路敷设和设备耐压水平及SPD电压保护水平等参数计算,确定是否需加装SPD,满足防雷设计规范安全要求即可,不可强制要求设置多级。对于TN制式一般不设置P+N形式。
13、看安装大样图。是用来详细表示设备安装方法的图纸,也是用来指导安装施工和编制工程材料计划的重要依据。也是我们要审查的对象,(如防雷施工、卫生间、幕墙预留端子、女儿墙及配电柜接线等的大样图。)防雷平面图、大样图之间有无矛盾。
14、接地导线截面积,SPD上下级匹配,SPD保护开关整定电流是否符合防雷设计防雷设计规范要求。强弱电桥架、线槽、线管形式、连接是否符合防雷设计规范要求。
15、建筑施工图、结构施工图及水、电、暖、设备、消防、人防等专业施工图中涉及防雷部分的轴线、位置(坐标)、标高及交叉点是否矛盾。
16、审查进出建筑物的金属管线(水、电、暖、通风、燃气的金属管线)在进出建筑物时是否与等电位连接端子做等电位连接。燃气管网与强弱电管线、防雷引下线、接闪器距离,审定合理性。
17、应知玻璃幕墙等电位设计、女儿墙铝塑扣板、大理石压顶、不锈钢栏杆、屋顶避雷网格是否满足防雷设计要求与验收规范要求。
18、消防中心控制室、监控室、计算机室、楼宇自控室、程控交换机房、电梯机房的位置设计是否符合防雷电磁环境要求。
19、防雷产品的说明书及有关证明。
20、埋设管路,吊顶布管,材质和设置是否符合防雷设计规范要求。
21、审查航空障碍灯设置、防雷措施。
22、还应参见其四置图、建筑效果图、立(剖)面图、规划总平面图、幕墙结构施工图、钢结构施工图、建筑结构说明、施工说明等。
4结束语
防雷设计的审查工作是勘察设计管理体制和运行机制的需要,是与国际惯例接轨的需要,是提高勘察设计质量的需要,是维护国家和社会利益的需要。同时也是《建筑法》、《建设工程质量管理条例》和《防雷装置设计审查和竣工验收规定》等法律法规规章的规定要求,未经审查的设计图纸不得交付工程施工。因此,提高建设工程防雷设计的合格率,对于减少不必要的经济损失,消除减少雷击灾害的发生,是一件非同寻常、至关重要的工作,必须给予极大的关注。
参考文献
中图分类号 TU895 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)02-0024-02
随着社会的发展,人们对生活生产安全的要求越来越高。在经济建设领域,先进的信息化技术设备得到普遍应用。虽然新型设备的应用率较高,但是人们忽视了很多安全因素。如一些设备的耐过电压能力低,雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统设备造成影响。因此,对建筑物的防雷设计进行规范管理极其重要。在建筑物的建设初期,须对防雷设施进行设计,而各级气象主管机构的一项基本业务就是审查建筑物防雷设计图纸㈣。防雷装置的设计审核,是集防雷、建筑、电子、信息等学科于一体的综合性工作。为了达到设计防雷装置的科学性、规范性和安全性,建筑物防雷设计审核工作显得尤为重要。
雷电防护是个系统工程,包括外部防雷和内部防雷,防护措施主要是有效接闪、分流引下、接地散流、屏蔽防护、电位连接、合理布线等。该文将从建筑防雷设计图纸审核的角度提出几点具体的审核要点,并进行简单分析,以期达到设计防雷装置的科学性、规范性和安全性。
1 现场勘察
雷电防护包括外部防雷和内部防雷2个部分,主要设计接地散流、等电位连接、分流引下、有效接闪、屏蔽防护、合理布线等防护措施。在审查建筑物防雷设计图纸前,须进行现场勘察。勘察内容包括建筑环境、项目整体结构以及建筑物各部位的电子设备等方面内容,根据建筑物雷击风险评估结果和当地的雷击环境,确定建筑物是否需要安装雷电防护装置。
2 图纸审核要点
2.1 建筑物防雷分类
在确定建筑物需要安装雷电防护装置后,首先确定防雷类别。根据《建筑物防雷设计规范(GB50057-94)》规定,依据建筑物的重要性、实用性质、发生雷电事故的可能性及后果定性等方面确定建筑物的防雷级别。
2.2 直击雷防护
一是避雷针保护范围。计算避雷针的保护范围可采用滚球法,一类、二类、三类防雷建筑物滚球半径分别为30、45、60m。针对一些特殊情况,设计时应有所区别:①尺寸限制的建筑物屋顶的避雷针设计。如可能造成滚球半径并未被避雷针和楼顶撑起的现象等特殊情况,要从建筑物的实际出发,按照滚球法计算,与图例相结合,最终确定避雷设施的高度和安装位置;②建筑物高度超过各类防雷设计滚球半径情况。将均压环设在滚球半径高度以上位置,使整个建筑形成一个法拉第笼。二是避雷带、避雷网等接闪器的布局设计。按照规定,每个建筑物避雷带、避雷网等接闪器的布局不同,对于一类、二类、三类防雷建筑物,其接闪器布局分别为不大于5mx5m或6mx4m、10mx10m或12mx8m、20mx20m或24mx16m。
2.3 防雷电波侵入
低压线路是否穿金属钢管埋地引入,埋地长度是否符合GB50057-94要求,电源线路、信号线路是否按《建筑物防雷设计规范(GB50057-94)》和《建筑物内电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)》要求采取过电压保护措施,过电压保护器选型是否正确,是否是该省防雷办备案产品,进出建筑物的各种金属管道是否与防雷电感应的接地装置连接等。
2.4 防雷击电磁脉冲
设计笼式避雷网,可有效防御雷电电磁脉冲干扰。随地取材设计成法拉第笼,可屏蔽建筑物内部的各种电子信息设备。具体应根据建筑物性质、设备特征、进出管线等因素设计屏蔽措施,以发挥良好的屏蔽、等电位和接地效果。
2.5 过电压保护
建筑电气过电压保护的设计,应据建筑使用性质,依规范要求,对过电压保护的相应技术标准做出合理设计,如电源线路、信号线路、天馈线路、计算机网络、火灾报警与消防联动、有线电视、安全监控等系统的防雷保护。
2.6 高层建筑防侧击雷
按照规范要求,对一类、二类、三类防雷建筑物防侧击雷提出的措施进行设计。如当前空调机普遍进入住宅及办公写字间,绝大多数建筑物外墙上的空调外挂机金属外壳及其金属支架均未与建筑物的防雷装置连接,即安装使用的外挂空调机未采取防侧击雷措施,这就需建筑设计时在相应位置预留一个接地端子供空调外挂机做接地处理用。
2.7 接地装置
将建筑物的防静电接地、保护接地、工作接地、防雷接地、直流工作接地等共同接至一个接地体上,采用共用的接地方式,即利用建筑物的桩基础作接地装置。利用桩基础作接地体时,对建筑物地梁的处理是很重要的一个环节。地梁内的主筋要和桩基础主筋连接起来,并要把各段地梁的钢筋连成一个环路,这样才能将各个基础连成一个联合接地体,而且地梁的钢筋形成一个很好的水平地环,综合成一个完整的接地系统,其接地电阻≤1Ω。
2.8 等电位联结