三級(jí)防雷設(shè)施建筑物設(shè)計(jì)施工中的問題

1、三級(jí)防雷設(shè)施建筑物設(shè)計(jì)施工中的問題-結(jié)構(gòu)理論摘要對(duì)IEC、GB50057 94、JGJ/T16 92等建筑物防雷規(guī)范進(jìn) 行對(duì)比，指出對(duì)三級(jí)防雷建筑物的防直擊雷設(shè)計(jì)與施工中存在的誤區(qū) 以及應(yīng)采用的相應(yīng)措施，論述建筑物防雷設(shè)計(jì)中應(yīng)計(jì)算的設(shè)計(jì)參數(shù)， 安全、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞建筑物防雷設(shè)施裝置間距跨步電壓埋地深度接地電 阻一、前言在建筑物防雷設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)一、二級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)比 較重視，疏漏差錯(cuò)很少，但對(duì)大量的三級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)卻常 有忽視。由于設(shè)計(jì)質(zhì)量管理規(guī)定：對(duì)于一般工程的電氣設(shè)計(jì)允許可以 不要計(jì)算書，因此許多設(shè)計(jì)人員對(duì)三級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)，不再進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，僅憑經(jīng)驗(yàn)

2、而設(shè)計(jì)。對(duì)于防雷設(shè)施的是否設(shè)置及防雷設(shè) 施的各種安全間距未進(jìn)行計(jì)算、驗(yàn)算，因此造成大量的三級(jí)防雷的建 筑物的防雷設(shè)計(jì)、施工存在較大的的盲目性，使有些工程提高了防雷 級(jí)別，增加了工程造價(jià)，而有些工程卻未按規(guī)范設(shè)計(jì)、施工，造成漏 錯(cuò)，帶來很大隱患和不應(yīng)有的損失。二、建筑物防雷規(guī)范的概述及比較現(xiàn)今建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)有1993年8月1日起實(shí)施的民用建筑電氣設(shè) 計(jì)規(guī)范?JGJ/T16- 92?隹薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1994年11月1日起實(shí)施的建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范？GB50057 94?強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。GB50057 94使建筑物的防雷設(shè)計(jì)、施工逐步與國際電工委員會(huì) ？IEC?防雷標(biāo) 準(zhǔn)接軌，設(shè)計(jì)施工更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)

3、化。GB50057 94將民用建筑分為兩類，而JCJ/T1692將民用建筑防雷 設(shè)計(jì)分為三級(jí)，分得更加具體、細(xì)致、避免造成使某些民用建筑物失 去應(yīng)有的安全，而有些建筑物可能出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)。為更好的掌握IEC、GB50057 94、JCJ/T16- 92三者的實(shí)質(zhì)，特?fù)衿渲饕獥l款列于表1。且后面的分析、計(jì)算均引自JCJ/T16 92中的規(guī)定。三、預(yù)計(jì)的年雷擊次數(shù)確定設(shè)置防雷設(shè)施除少量的一、二級(jí)防雷建筑物外，數(shù)量眾多的還是三級(jí)防雷及等級(jí)以 外的建筑物防雷，而對(duì)此類建筑物大多設(shè)計(jì)人員不計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次 數(shù)N，使許多不需設(shè)計(jì)防雷的建筑物而設(shè)計(jì)了防雷措施，設(shè)計(jì)保守， 浪費(fèi)了人、材、物?，F(xiàn)計(jì)算舉例說明：

4、例1:在地勢(shì)平坦的住宅小區(qū)內(nèi)部設(shè)計(jì)一棟住宅樓：6層高？層數(shù)不含地下室，地下室高2.2m?,三個(gè)單元，其中：長(zhǎng)L=60m，寬W=13m, 高H=20m,當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤?Td=33.2d/a,由于住宅樓處在小區(qū)內(nèi) 部，則校正系數(shù)K=1。據(jù) JCJ/T16 92 中公式?D?2- 1? ?D?2 2?、?D?2- 3?、?D?24?得：與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積?km2?: Ae=?L?W + 2?L+ W?H?200- H?+ n H?20- H?X10 6二？60X13 + 2( 60 + 13) 20( 20020) + 3.14 X0 (200 20) ?X10 6=0.02084

5、?km2?建筑物所處當(dāng)?shù)氐睦讚舸蟮氐哪昶骄芏龋篨.21.3=2.28次/?km2?a?建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：N二KNgAe二X 2.28 8.02084=0.0475?次/a?據(jù) JCJ/T16 92 第 條，只有在 N0.05?GB50057- 94 中：N0.06?才設(shè)置三級(jí)防雷，而本例中：N=0.0475?方可產(chǎn)生的反擊。人站在5層，h2 =15m，Rq=30Q ,則：UR2=750kV?U12=52.5kV?則安全距離 L 安全 21.575m0.757m。人站在 5 層時(shí)，h2=15m?則 UL2=26.25kV?UR2=375kV?則安全間距L安全2可見，引下線數(shù)量增加一倍，安全

6、間距則減小一半。因此設(shè)置了防雷設(shè)施后，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)置引下線的數(shù)量及間距。同時(shí)建議可縮短 規(guī)范內(nèi)規(guī)定的引下線間距，多設(shè)一定數(shù)量的引下線，可減少雷電壓反 擊現(xiàn)象。這樣處理，對(duì)增加工程造價(jià)微乎其微。3.引下線與室內(nèi)金屬管道、金屬物體的距離?1?當(dāng)防雷接地裝置未與金屬管道的埋地部分連接時(shí)，按例一中數(shù)據(jù)：樓頂?shù)囊戮€高度 h=Lx=20m , Rq=30Q時(shí)，據(jù)JCJ/T16 92第條規(guī)定，Lx 0.2Kc?Ri0.1Lx?式中Kc分流系數(shù)，因多根引下線，取 0.44Ri 防雷接地裝置的沖擊電阻，因是環(huán)路接地體，Ri=Rq=30 QSal 引下線與金屬物體之間的安全距離/m則Sal 0.2 X 0.

7、44 *0?3020?=2.816m。?2?當(dāng)防雷接地體與金屬管道的埋地部分連接時(shí)，按式？1236 3?,Sa2 0.075KcLx=0.075 x 0.44 x 20=0.66由以上計(jì)算的Sal 2.816m Sa20.66m在實(shí)際施工時(shí)，均很難保證 以上距離，因?yàn)榻饘俟艿揽繅?.1m左右安裝，又由于Sa2 0.3KcRi=0.3 x 0.4 x 30=3而6在實(shí)際施工中，地下水暖管道交 錯(cuò)縱橫，先于防雷及電氣接地裝置施工，等施工后者時(shí)，已經(jīng)很難保 證Sed 3.96m了，也難于保證不應(yīng)小于2m的規(guī)定，因此可將防雷接 地裝置與各種接地裝置共用，即實(shí)行一棟建筑一個(gè)接地體。將接地裝 置與地下進(jìn)出

8、建筑物的各種金屬管道連接起來，實(shí)行總等電位聯(lián)結(jié)。 綜上所述，在實(shí)行一棟建筑一個(gè)總帶電位聯(lián)結(jié)、 一個(gè)共用接地體的措 施后，在樓頂部應(yīng)將避雷帶？針?與伸出屋面的金屬管道金屬物體連接 起來，在每層內(nèi)的建筑物內(nèi)應(yīng)實(shí)行輔助等電位聯(lián)結(jié)，即引下線在經(jīng)過各個(gè)樓層時(shí)，將它與該樓層內(nèi)的鋼筋、金屬構(gòu)架全部聯(lián)結(jié)起來，于是 不論引下線的電位升到多高，同樓層建筑物內(nèi)的所有金屬物？包括地面內(nèi)鋼筋、金屬管道、電氣設(shè)備的安全接地 ？都同時(shí)升到相同電位， 方可消除雷電壓反擊。五、跨步電壓與接地裝置埋地深度跨步電壓是指人的兩腳接觸地面間兩點(diǎn)的電位差，一般取人的跨距0.8m內(nèi)的電位差。跨步電壓的大小與接地體埋地深度、土壤電阻率、雷電

9、位幅值等諸多因素。當(dāng)接地體為水平接地帶時(shí)，?3?式中卩土壤電阻率/? Q .m?L水平接地體長(zhǎng)度mIk 雷電流幅值kAK接地裝置埋深關(guān)系系數(shù)，見表4Ukma跨步電壓最大值？kV?按例一中的接地裝置計(jì)算，接地體長(zhǎng)度 L=146m，取lk=150k，土質(zhì) 為砂粘土， p =300Q .m則按埋深深度 0.3m, 0.5m, 0.8m, 1m時(shí)相 應(yīng)的 K 值取 2.2, 1.46, &按?3?式計(jì)算：其 Ukmax 值分別為 107.97, 71.66, 47.61, 38.28/kV。世界各國根據(jù)發(fā)生的人身沖擊觸電事故分析，認(rèn)為相當(dāng)于雷電流持續(xù)時(shí)間內(nèi)人體能承受的跨步電壓為 90110kV。從計(jì)算

10、結(jié)果可知，該工 程的防雷接地體埋深0.8m時(shí)，跨步電壓已在安全范圍內(nèi)。JCJ/T1692第規(guī)定接地體埋設(shè)深度不宜小于 0.6m,第條規(guī)定： 防擊雷的人工接接地體距建筑物入口處及人行道不應(yīng)小于3m,當(dāng)小于3m時(shí)，接地體局部埋深不應(yīng)小于 1m,或水平接地體局部包以絕 緣物。包以絕緣物易增大其接地電阻，因此還是以埋深大于1m時(shí)為好。這樣處理，只增加少量工程造價(jià)，卻將接地裝置處理得更加安全 可靠，起到事半功倍的效果。若采用基礎(chǔ)和圈梁內(nèi)鋼筋作為環(huán)形接地體，但由于三級(jí)防雷的建筑物 大多為毛石基礎(chǔ)，毛石基礎(chǔ)上的圈梁埋地一般為 0.3m左右，較淺根 本達(dá)不到防止危險(xiǎn)的跨步電壓需將接地裝置埋深 1m的要求，因此

11、不 宜采用圈梁做為環(huán)形接地體專旨三級(jí)防雷建筑物？。六、區(qū)別工頻、沖擊接地電阻工頻、沖擊接地電阻兩者的區(qū)別及關(guān)系，許多施工技術(shù)人員不能區(qū)別 與明晰，使部分工程的防雷裝置接地電阻已達(dá)到設(shè)計(jì)值， 而仍然盲目 采用降阻措施，增加了工程造價(jià)。工頻接地電阻是按通過接地體流入地中工頻電流求得的電阻。 可以認(rèn) 為是接地體20m以內(nèi)土壤的流散電阻，距接地體 20m以外的大地是 電氣上的零電位點(diǎn)。用接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量的電阻，即為工頻接地電 阻。自表4中可知，當(dāng)接地體為環(huán)繞建筑物的環(huán)路接地體與敷設(shè)于陶粘 土、沼澤地、黑土、砂質(zhì)粘土等電阻率 p 100的土壤內(nèi)的接地體， 其工頻接地電阻與沖擊電阻相等。 但當(dāng)敷設(shè)于砂、砂礫、礫石、碎石、 多巖山地的環(huán)境時(shí)，其工頻接地電阻是沖擊接地電阻的23倍。因此如在上所述地面內(nèi)敷設(shè)接地體時(shí)，如用接地電阻儀測(cè)出的