防雷装置施工图审查中遇到的三个问题
njnk_91987
njnk_91987 Lv.9
2015年07月22日 07:22:00
来自于防雷减灾
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  在防雷装置施工图的审查过程中,经常会遇到以下三个问题,即:地网接地电阻值的大小确定、配电房避雷器的安装与否、房顶太阳能热水器的防雷方法。本文提出自己的一些看法,供同行参考。   1 建筑物的接地电阻   在建筑物防雷装置施工图设计审查中,我们发现各建筑设计院设计的建筑物,包括大量的普通商品住宅楼,对地网的要求一般都是≤1Ω或≤4Ω。在土壤电阻率比较高时,有些建筑物的基础地网就可能达不到要求。一座建筑物联合地网的接地电阻到底应该是多少为宜?

  在防雷装置施工图的审查过程中,经常会遇到以下三个问题,即:地网接地电阻值的大小确定、配电房避雷器的安装与否、房顶太阳能热水器的防雷方法。本文提出自己的一些看法,供同行参考。

  1 建筑物的接地电阻

  在建筑物防雷装置施工图设计审查中,我们发现各建筑设计院设计的建筑物,包括大量的普通商品住宅楼,对地网的要求一般都是≤1Ω或≤4Ω。在土壤电阻率比较高时,有些建筑物的基础地网就可能达不到要求。一座建筑物联合地网的接地电阻到底应该是多少为宜?

  建筑物的接地电阻应同时满足三个方面的要求:(1)《建筑物防雷设计规范》GB50057——94 (2000)(以下简称《规范》)中的规定值。(2)电力装置的工作地要求。(3)室内各种不同电器设备的工作地及保护地要求。

  1.1 防雷地的确定

  除《规范》第3.3.9条第二款规定冲击接地电阻≤5Ω外,其它均为10~30Ω。这里不好确定的是,《规范》只规定了防直击雷的避雷带(网)每根引下线所接地网的接地电阻值。而现在的建筑物一般均为多层砖混或框架结构,利用基础地网作联合地网,利用立柱钢筋作引下线。由于各引下线与圈梁和地网形成相互连通为一体的网状结构,不方便单独设计和测量每根引下线所接地网的接地电阻值,每根引下线上所测得的电阻值实际是整个联合地网的接地电阻值。那么联合地网的接地电阻值究竟应为多少呢?

  根据《规范》附录五和附图5.2可知,这种结构建筑物的避雷装置接闪时,从顶部向下四层起,各引下线泄放入地的雷电流基本上是相等的;那么当楼层≥4层时,无论地网的面积有多大,其总接地电阻应该只要满足《规范》规定的单根引下线对接地电阻值的要求即可。

  当楼层<4层时,层数越少,主泄流线接地网处的分流系数越大,因为任何一根引下线都可能成为主泄流线,如果地网的周长大于2倍接地体有效长度le,则每根引下线都有接地体长度l=le的有效地网。我们如果将联合地网分成几个接地体长度l=le的单独地网,则总接地电阻就等于这几个地网并联组成的系统的接地电阻。

  例如三类建筑物联合地网的周长为100m,引下线为4根,土壤电阻率р为100Ω.m,那么单独地网个数N=100÷(2×2√р)=2.5≈3(个)。如果每根引下线的接地电阻R要求为10Ω,则联合地网的接地电阻Rg可由下式求出:

   Rg=1÷(∑×1/R×η)=4.1≈4Ω

  式中:η——利用系数,现取0.8

  因为这种建筑物为单层时,主泄流线的分流系数为0.44,也就是说只有44%的雷电流经主泄流线入地。而没有标注为引下线的立柱钢筋实际也是与地网相通的,尤其框架结构的立柱钢筋均是用对焊机焊接的,所以实际引下线数量要多得多,它们都会泄放雷电流。因此根据实际情况接地电阻值可以设计得比计算值略大。

  当然,这种建筑的基础地网也很容易满足《规范》第3.3.6条和第3.4.4条的要求,防雷的接地装置可不计及接地电阻值。

  1.2 电力装置所要求的工作接地电阻

  我国有关规程规定了电力装置所要求的工作接地电阻值为:

 (1)在绝大多数建筑物中配置的1kVA以下的系统中,只有与总容量100kVA以上的发电机或变压器相连的接地装置的工频接地电阻≤4Ω。

 (2)上述装置的重复接地或者小于100kVA(含100kVA)的接地装置的工频接地电阻≤10Ω。一般建筑均属于这两种。

  1.3 各种电器设备的接地电阻

 室内各种电器设备的工作地,说明书上都有要求,普通民宅的家用电器包括电脑对接地电阻的要求都不高。要求最高的、比较大的计算机房才要求≤1Ω; “新一代天气雷达”高山站联合地网为4Ω。

 综上所述,建筑物的接地电阻应按以上三方面的要求确定,取其最小值。所以建筑物的接地电阻一般在4 --10Ω之间。当土壤电阻率比较低时,接地电阻≤1Ω有时也能达到,但我们仍应按《规范》要求作好基础地网和引下线等的电气连接,充分利用基础地网。当土壤电阻率较高、基础地网不易达到设计要求而要增加人工接地极时,准确的设计可以做到既保证安全又避免不必要的浪费。

  2 二、三类防雷建筑物总配电箱处是否应装避雷器

  众所周知,我国城乡正在进行大规模的住房建设和改造,就以约40万人口的常德市城区为例,每年报批建筑200多万平方米。除极少数为2~3层的别墅外,一般都是六层及以上的砖混或框架结构的商品房。按有关规定,每栋房的供电方式应采用TN-C-S系统,如果在总配电箱处装上避雷器,无论是线路引来的或感应的雷电,还是各种原因引起的地电位或电源电压异常,都能使“火线”与“0线”之间的电压≤避雷器的残压值,而使家用电器得到保护。

  按照《规范》,二、三类防雷建筑物的低压电源采用架空线引入时,在入户处应装避雷器;当采用电缆线引入时,在电缆转换为架空线时,应在转换处装避雷器。《规范》条文说明第一章第1.0.1条 “有人认为建筑物安装避雷装置后就万无一失了。从经济的观点出发,要达到这点是太浪费了。”第三章第3.1.1条,“……本规范仅解决电源进线部分,它与防雷电波侵入和防反击的措施一起解决。……。”

  由此可以得出两点结论:(1)《规范》只解决了进线部分的防雷;(2)《规范》认为,作好防雷太浪费了。当某栋建筑物的低压电源采用电缆引入时,由于种种原因,且不说它的前端是否安装避雷器,就是有避雷器,一般也不会与本建筑物共地网。那么本建筑物直击雷接闪时,地电位必然升高,因为总配电箱的“0线”重复接地,必然导致“0”电位上升即地电位反击,很可能造成损失。这说明进线部分防雷并未彻底解决好。笔者所在一住宅小区有8栋六层砖混结构住宅楼,小区专用配电房高压进线采用约50米埋地电缆从架空高压线上引入,电缆两端和总配电柜低压总闸处装有避雷器,总配电房到每栋住宅均采用埋地电缆,因此,每栋楼的总配电箱处未安装避雷器。

  今年5月的一天早晨,笔者所在的住宅楼发生雷击。离配电房约50米、位于二楼客厅的电源总空气开关跳了闸,包括紧靠总配电房的几栋房子的住户,电源总空气开关也掉了下来。所幸损失不大。如果在总配电箱处安装一组避雷器,花费并不多,但却能保证家用电器的安全。因此建议在总配电箱处设计一组30~40kA(8/20μs)的避雷器,同时希望明确写入《规范》。

  3 太阳能热水器的防雷

  太阳能热水器环保节能,使用广泛,住房建设时一般采用避雷带(网)防雷,因此热水器往往高出屋顶而得不到保护。很多人认为,只要将热水器与避雷带(网) 连接即可,因为卫生间都按要求作了等电位连接,不会发生雷击事故。这样连接会出现什么情况呢?

  (1) 因为热水器高出避雷带(网),接闪的几率肯定比避雷带(网)高,因而增加了危险度。

  (2) 现在热水器进出水管一般采用铝塑管,热水器零配件多采用塑料制品,它们都不导电,热水喷头不好作等电位连接。

  根据分流系数,热水器接闪时泄放的雷电流大,电位必然比卫生间高,它们相距的层数越多电位差越大,此电位通过喷头热水传导到人体,很容易发生危险。如果采用避雷针保护,热水器接避雷带(网)(但应避开引下线),最好距避雷针3米以上,只要进出水管采用镀锌钢管,卫生间作好等电位,应该是相当安全的。如果用铝塑管,就应尽量避开避雷带(网),热水器应不接避雷带(网),也必需用避雷针保护,卫生间尽量作好等电位,也应比较安全,但雷雨时最好不用。对于太阳能热水器的防雷保护,我们不好要求建筑设计部门设计避雷针,开发商也绝不愿意增加开支,而经销商和使用者一般又不具备这方面的知识。

  所以建议在《规范》第三章第五节其它防雷措施中明确:(1) 太阳能热水器的防雷保护方法。(2)设计住宅,应在适当位置设计避雷针来保护太阳能热水器。
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biro
2017年06月18日 09:37:48
2楼
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mchg
2017年06月24日 11:32:30
3楼

非常感谢楼主分享
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