試述建筑電氣防雷設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題及防雷措施

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摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑電氣的技術(shù)進(jìn)步，其應(yīng)用的廣泛性技術(shù)性是其他行業(yè)不能相比的。因此，防雷設(shè)計(jì)問題就顯得尤其重要。避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)和避雷帶，都是經(jīng)常采用的防止直接雷擊的防雷裝置。 

關(guān)鍵詞：建筑電氣；防雷設(shè)計(jì)；措施  abstract: with the development of national economy and the technological progress of building electricity, its wide application and technicality can not be compared with other industries. therefore, the design for lightning protection is particularly important. lightning rod, lightning conductor, lightning network, and lightning strap are the frequent lightning protection devices against a direct lightning strike.  key words: building eletricity; design for lightning protection; measures  中圖分類號：tu856文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：2095-2104（2012）  引言  如今,城市中的高層建筑越來越多,而高層建筑遭受雷擊的概率遠(yuǎn)高于低矮建筑物。又由于高層建筑內(nèi)設(shè)備和線路密集,雷電對這些設(shè)備及線路的破壞威脅也大大增加。如何解決高層建筑的雷電防護(hù)問題成為廣大電氣設(shè)計(jì)人員目前面臨的重要課題。  一、雷電壓的形成及其危害  大氣中的飽和水蒸氣在上下氣流的強(qiáng)烈摩擦和碰撞過程中,形成了帶不同電荷的雷云。當(dāng)帶電的云塊臨近地面時(shí),由于靜電感應(yīng),大地感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷。云層與大地之間就像一個(gè)巨大的極板電容器,當(dāng)云層中電荷密集處對大地的電場強(qiáng)度達(dá)到25 ～30 kv / cm時(shí),就會擊穿空氣絕緣,云層對大地便發(fā)生先導(dǎo)放電。當(dāng)先導(dǎo)放電的通路到達(dá)大地時(shí),大地上的電荷與雷云中的電荷就會發(fā)生強(qiáng)烈的中和,出現(xiàn)特大電流,時(shí)間大約為50～100μs,雷電流可達(dá)幾十萬安,其能量巨大,可損壞建筑物,中斷通信,危害人身安全。雷過電壓分為兩種:直擊雷過電壓及雷電感應(yīng)過電壓。  1．直擊雷過電壓(傳導(dǎo)過電壓) 。架空線路直接遭受雷擊后,高壓沖擊波形成的過電壓沿線路傳播損壞設(shè)備稱為傳導(dǎo)過電壓,傳導(dǎo)過電壓會導(dǎo)致設(shè)備與大地間的絕緣損壞。  2．雷電感應(yīng)過電壓。由于雷電是高頻脈沖電流,持續(xù)時(shí)間不超過100μs,雷擊點(diǎn)附近的線路由于電磁感應(yīng)會產(chǎn)生脈沖浪涌。脈沖浪涌通過線路侵入設(shè)備系統(tǒng),會造成設(shè)備失靈或永久性損壞。此外,雷電流流入大地時(shí),由于存在散流電阻,該區(qū)域不同地點(diǎn)會有不同的電位,即使在很短的距離內(nèi)也會產(chǎn)生電位差,在低壓配電裝置中也會產(chǎn)生過電壓。  二、防雷方面要注意的問題  1．防直擊雷的保護(hù)裝置  避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)和避雷帶，都是經(jīng)常采用的防止直接雷擊的防雷裝置。  一套防雷裝置都是由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成的。接閃器是專門直接接受雷擊的金屬導(dǎo)體。 避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)和避雷帶實(shí)際上都只是接閃器。引下線是連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)體，宜采用圓鋼或扁鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼。接地裝置包括接地線和接地體，接地體分水平和垂直兩部分。水平部分宜采用扁鋼或圓鋼，垂直部分宜采用角鋼、鋼管或圓鋼。  2．幾種特殊建筑物的防雷  微波站、電視臺的防雷：天線塔的接地電阻不大于4歐姆，接地體埋深不應(yīng)小于1米，所有連接點(diǎn)均要求焊接。塔上的照明燈電源線應(yīng)采用帶金屬外皮的電纜，或把導(dǎo)線穿入金屬管。機(jī)房外地下應(yīng)圍繞機(jī)房敷設(shè)閉合環(huán)形水平接地體，機(jī)房內(nèi)應(yīng)沿墻壁敷設(shè)環(huán)形接地母線，機(jī)房的接地網(wǎng)與塔體的接地網(wǎng)間，至少應(yīng)有兩根水平接地體連接，總接地電阻不大于1歐姆。由機(jī)房引出的金屬管、線也應(yīng)埋地，在機(jī)房外埋地長度不應(yīng)小于10米。引向機(jī)房的電力線、通信線應(yīng)有金屬外皮或敷設(shè)在金屬管內(nèi)，并埋地敷設(shè)。  衛(wèi)星地面站得防雷：用獨(dú)立避雷針，引下線可利用鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋防雷接地、電子設(shè)備接地、保護(hù)接地可共用接地裝置。接地體圍繞建筑物四周敷設(shè)成閉合環(huán)形，接地電阻不大于1歐姆。  廣播發(fā)射臺的防雷：桅桿天線應(yīng)敷設(shè)地網(wǎng)，地網(wǎng)埋設(shè)深度為300米，發(fā)射機(jī)房采用避雷針或避雷網(wǎng)防直擊雷，接地裝置采用水平接地體圍繞建筑物敷設(shè)成閉合環(huán)形，接地電阻不大于10歐姆。  雷達(dá)站的防雷：雷達(dá)站的天線本身可作為接閃器，引入雷達(dá)主機(jī)的線均應(yīng)埋地敷設(shè)。  三、防雷措施設(shè)計(jì)  1．完整的防雷方案  一個(gè)完整的防雷方案包括兩個(gè)方面,即直接雷的防護(hù)和感應(yīng)雷的防護(hù),兩者缺一不可。  （1）直擊雷  直擊雷防護(hù)主要是使用避雷針、女兒墻避雷帶、導(dǎo)地體和接地網(wǎng),再加上主體鋼筋而形成一個(gè)籠式框架及所謂“法拉第網(wǎng)”籠式的框架,如果要達(dá)到理想的效果,在沒有避雷針的情況下,必須在最高位布有不大于10 m ×10 m的金屬網(wǎng)絡(luò),整座建筑物的金屬體(如水管、天線等)都要與這個(gè)籠式框架相連接,以達(dá)到理想的防雷保護(hù)作用。  （2）感應(yīng)雷  感應(yīng)雷主要通過電源線、信號線或數(shù)據(jù)線入侵而破壞電子設(shè)備,所以感應(yīng)雷的防護(hù)是要在各種線路的進(jìn)出口安裝適當(dāng)?shù)姆览灼?。防雷器?yīng)具備以下條件:  ① 動作時(shí)間快,小于25 ns。  ② 相容性。它不會對其所保護(hù)的設(shè)備或線路造成任何干擾和中斷。  ③ 能承受高電流。防雷器必須能承受10 ka以上的雷電電流。  ④ 全面保護(hù)。電源防雷器必須能提供相線對地線、中線對地線及相線對中線的全面保護(hù)。  ⑤ 反復(fù)使用。在正常情況下可承受多次感應(yīng)雷擊,而自動恢復(fù)原始保護(hù)狀態(tài)。  ⑥安裝簡易。  2．電源系統(tǒng)的分級保護(hù)措施  對于低壓供電系統(tǒng),浪涌引起的瞬態(tài)過壓保護(hù),最好采用分級保護(hù)的方式來完成。從供電系統(tǒng)的入口(如大樓的配電總房)開始逐步進(jìn)行浪涌能量的吸收,對瞬態(tài)過電壓進(jìn)行分階段抑制,通常采用三級保護(hù)。  (1)第一級保護(hù)。第一級保護(hù)是連接在智能建筑供電系統(tǒng)入口進(jìn)線各相和大地之間的大容量電源防浪涌保護(hù)器( spd) 。一般要求該級電源浪涌保護(hù)器具備每相25 ka以上的最大沖擊容量,要求的限制電壓應(yīng)小于2 400 v,稱為ⅰ級電源防浪涌保護(hù)器。這級電源防護(hù)器是專為承受雷擊的大電流和高能量浪涌能量吸收而設(shè)計(jì)的,可將大量的浪涌電流分流到大地。它僅提供限制電壓(沖擊電流流過spd時(shí),線路上出現(xiàn)的最大電壓成為限制電壓)為中等級別的保護(hù)。因?yàn)樵摷壍谋Ｗo(hù)主要是對大浪涌電流的吸收,僅靠它們是不能完全保護(hù)供電系統(tǒng)內(nèi)部的敏感用電設(shè)備的。  (2)第二級保護(hù)。第二級保護(hù)是安裝在重要或敏感用電設(shè)備供電的分路配電設(shè)備處的電源防浪涌保護(hù)器。這些spd對于通過建筑供電入口浪涌防護(hù)器的剩余浪涌量進(jìn)行更完善的吸收,對于瞬態(tài)過電壓具有極好的抑制作用。該處使用的電源浪涌保護(hù)器的最大沖擊容量為每相45 ka以上,要求的限制電壓應(yīng)小于1 200 v,稱為ⅱ級電源防浪涌保護(hù)器。一般的建筑供電系統(tǒng)做到第二級就可以達(dá)到用電設(shè)備的要求。