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建筑物防雷保护设计浅析
更新时间:2016-04-10 发布:www.1024sj.com

随着现代社会的成长,建筑物的规模不竭扩年夜,其内各类电气装备的使用日益增多,尤其是计较机网络信息技术的普及,建筑物越来越多采用各类信息化的电气装备。我国每一年因雷击破坏建筑物内电气装备的事务时有发生,所酿成的损失很是庞大。是以建筑物的防雷设计就显得尤其重要。直击雷和感应雷是雷电进侵建筑物内电气装备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气装备进地的雷击过电流;感应雷是由雷闪电流发生的壮大电磁场变化与导体感应出的过电压,过电流形成的雷击。凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)划定,建筑物的防雷区划分为LPZOA,LPZOB,LPZ1,LPZn 1等区(各区的具体寄义本文不再赘述)。将需要庇护的空间划分为分歧的防雷分区,是为了划定各部门空间分歧的雷击电磁脉冲的严重水平和等电位联络点的位置,从而决议位于该区域的电子装备采用何种电涌庇护器在何处以何种方式实现与配合接地体等电位联络。建筑物直击雷的庇护区域为LPZOA区,其庇护设计已为电气设计人员所熟知,凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版),设计由避雷网(带),避雷针或夹杂组成的接闪器,立柱根蒂根基的钢筋网与钢屋架,屋面板钢筋等组成一个整体,避雷网经由过程全数立柱根蒂根基的钢筋作为接地体,将壮大的雷电流进年夜地。建筑物感应雷的庇护区域为LPZOB,LPZ1,LPZn 1区,即不成能直接蒙受雷击区域;感应雷是由蒙受雷击电磁脉冲感应或静电感应而发生的,形成感应雷电压的机率很高,对建筑物内的电气装备,尤其低压电子装备威胁庞大,所以说对建筑物内部装备的防雷庇护的重点是避免感应雷进侵。由感应雷发生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径:(1)由供电电源线路进侵;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装备;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都可达10KV,完全可以击坏各类电气装备,尤其是电子信息装备。(2)由建筑物内计较机通讯等信息线路进侵;可分为三种情况:①当地面突出物遭直击雷冲击时,强雷电压将临近土壤击穿,雷电流直接进侵到电缆外皮,进而击穿外皮,使高压进侵线路。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装备,经由过程装备连线侵进通讯线路。这类进侵沿通讯线路传布,触及面广,风险范围年夜。③若经由过程一条多芯电缆毗连分歧来历的导线或多条电缆平行展设时,当某一导线被雷电击中时,会在相邻的导线感应出过电压,击坏低压电子装备。(3)地电位还击电压经由过程接地体进侵;雷击时壮大的雷电流经过引下线和接地体泄进年夜地,在接地体四周放射型的电位散布,若有毗连电子装备的其他接地体靠近时,即发生高压地电位还击,进侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引进了壮大的雷电畅通流畅过引下线进地,在四周空间发生壮大的电磁场变化,会在相邻的导线(包括电源线和旌旗灯号线)上感应出雷电过电压,是以建筑物避雷系统不单不能庇护计较机,反而可能引进了雷电。计较机网络系统等装备的集成电路芯片耐压能力很弱,凡是在100伏以下,是以必需建立多条理的计较机防雷系统,层层防护,确保计较机非凡是计较机网络系统的平安。因而可知,对建筑物内各电气装备进行防感应雷庇护设计是必不成少的一项内容;设计的合理与否,对电气装备的平安使用与运行有着相当重要的作用。今朝,在感应雷的防护傍边,电涌庇护器的使用已日益频仍;它能凭据各类线路中泛起的过电压,过电流实时作出反应,泄放线路的过电流,从而到达庇护电气装备的目的。凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.4条划定:电涌庇护器必需能承受预期经由过程它们的雷电流,并应合适以下两个附加要求:经由过程电涌时的最年夜钳压,有能力熄灭在雷电畅通流畅事后发生的工频续流。即电涌庇护器的最年夜钳压加上其两头的感应电压应与所属系统的基本尽缘水安然平静装备答理的最年夜电涌电压协调一致。现在,我们凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六划定的各类防雷建筑物的雷击电流值进行电涌庇护器的最年夜放电电流的选择。1、一类防雷建筑物1、凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六划定,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;凭据图1,全数雷电流i的50按流进建筑物防雷装配的接地装配计,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;假设进线电缆已进行屏障处置,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,而在电涌庇护器承受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波形电涌庇护器的最年夜放电电流为11.11*8=88.9KA;即设计应选用电涌庇护器SPD的最年夜放电电流为100KA,以法国SOULE公司产物为例,选用PU100型。凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条划定,该级电涌庇护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交壤处安装。2、凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条划定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交壤处安装电涌庇护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌庇护器SPD的最年夜放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产物为例,选用PU40型。2、二类防雷建筑物1、凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六划定,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;凭据图1,全数雷电流i的50按流进建筑物防雷装配的接地装配计,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;假设进线电缆已进行屏障处置,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,而在电涌庇护器承受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波形电涌庇护器的最年夜放电电流为8.33*8=66.6KA;即设计应选用电涌庇护器SPD的最年夜放电电流为65KA,以法国SOULE公司产物为例,选用PU65型。凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条划定,该级电涌庇护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交壤处安装。2、凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条划定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交壤处安装电涌庇护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌庇护器SPD的最年夜放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产物为例,选用PU40型。3、三类防雷建筑物1、凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六划定,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;凭据附图1,全数雷电流i的50按流进建筑物防雷装配的接地装配计,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;假设进线电缆已进行屏障处置,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,而在电涌庇护器承受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波形电涌庇护器的最年夜放电电流为5.55*8=44.4KA;即设计应选用电涌庇护器SPD的最年夜放电电流为40KA,以法国SOULE公司产物为例,选用PU40型,凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条划定,该级电涌庇护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交壤处安装。2、凭据国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条划定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交壤处安装电涌庇护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌庇护器SPD的最年夜放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产物为例,选用PU40型。在供电线路中,电涌庇护器的具体安装以较经常使用的TN-S系统,TN-C-S系统,TT系统为例,示意以下:1)TN-S系统过电压庇护方式2)TN-C-S系统过电压庇护方式3)TT系统过电压庇护方式综上所述可见,在防雷庇护设计中,总的防雷原则是采用三级庇护:1、将尽年夜部门雷电流直接引进地下根蒂根基接地装配泄散;2、阻塞沿电源线或数据、旌旗灯号线引进的过电压;3、限制被庇护装备上浪涌过电压幅值(过电压庇护)。这三道防线,缺一不成,相互配合,各行其责。今朝凡是作法是以下三点:1)建立联合共用接地系统,形成等电位防雷系统将建筑物的根蒂根基钢筋(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毗连起来,形成闭合优秀的法拉第笼式接地,将建筑物各部门的接地(包括交流工作地,平安庇护地,直流工作地,防雷接地)与建筑物法拉第笼优秀毗连,从而避免各接地线之间存在电位差,以消除感应过电压发生。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)逐级安装电涌庇护器,以消除雷击过电压。3)等电位联络系统国家尺度《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(局部修订条则)明确划定,各防雷区交接处,必需进行等电位联络;尤其建筑物内的计较机房等弱机电房,蒙受直击雷的可能性比力小,所以在此处除接纳电涌庇护器进行感应雷防护外,还应采用等电位联络方式来进行防雷庇护,本文不再叙述。作为电气设计人员都很是清晰,建筑物的防雷庇护设计是一项既简单又繁琐的内容,但对建筑物的平安使用,电气装备的正常运行有着相当重要的作用,所以还有待于列位电气设计人员作进一步的研究与探讨;同时必需严酷依照国家规范,善为经营,精心设计。本文仅此设计作了一点粗浅的探讨,所以文中不足的地方,看同业不惜赐教。参考文献1、国家尺度建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年版)北京中国计划出书社20012、中南建筑设计院主编建筑物防雷设计安装99D562北京中国建筑尺度设计研究所出书1999.123、朱林根主编21世纪建筑电气设计手册下册北京中国建筑工业出书社2001.3

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