浅谈民用建筑防雷设计
浅谈民用建筑防雷设计 摘要:由于我国经济的不断发展,我国的城市化进程也在不断的加快, 城市人口也在不断的增加,就使得城市中的民用建筑工程也在不断的增多, 这就使得城市建筑的密度大大的增加,使得城市建筑遭受雷击的概率也在 增大,雷击不仅会对民用建筑中的电气造成威胁,同时还会破坏线路运行, 因此如何有效预防民用建筑被雷击,已经成为众多建筑企业和相关的研究 者重点关注的话题。本文对民用建筑电气防雷设计的必要性及雷电的形成 与危害进行了详细阐述,重点研究了民用建筑电气防雷设计的有效策略。 关键词:建筑;防雷;设计; 中图分类号:TS958文献标识码:A 引言 在现代民用建筑的施工过程中,防雷的设计对于建筑中的电气设备的 安全及运行是十分重要的。如果在建筑的设计中没有进行合理的防雷设 计,那么一旦建筑遭受雷电状况,不论是直击还是闪电电涌侵入都有可能 会造成民用建筑中电气设备不能进行正常的工作,降低民用建筑电气设备 的可靠性,对民用建筑物的安全及外观的质量产生严重的影响。甚至可能 会损坏建筑中电气的设备部件,严重着可以导致设备的瘫痪并威胁工作人 员的安全。 一、雷电的产生与危害 在自然界中,雷电是一种比较常见的放电现象,因为气候的变化,大 气中的饱和水蒸气会产生下降以及上升的现象,产生猛烈的碰撞和摩擦现 象,水蒸气凝结成的水滴就被压分解成带有正负电荷的小水滴,大量的水 滴聚积成带有不同电荷的雷云。随着电荷的积聚,雷云的电位逐渐升高。 当带有不同电荷的两块雷云接近到一定程度时,其间的空气绝缘被击穿, 引起两块雷云间的击穿放电;当带电荷的云块接近地面时,由于静电感应, 使大地感应出与雷云极性相反的电荷。当雷云中电荷积聚到足够数量时, 电场强度达到足以使空气绝缘破坏时,空气开始游离,就会发生强烈地放 电现象。雷电的种类主要有以下几种:直击雷、感应雷击、球雷、雷电波 侵入。 1、雷电的危害是多方面的 (1) 雷电的静电效应危害:当雷云对地面放电时,在雷击点主放电 过程中,雷击点附近的建筑物上,由于静电感应产生静电感应过电压,过 电压幅值可达几十万伏,使电气设备绝缘击穿,引起火灾或爆炸,造成建 筑物损坏、人身伤亡。 (2) 雷电的热效应危害:雷电流过导体时,由于雷电电流很大,数 值可达几十至几百千安,在极短的时间内使导体温度达几万度,可使金属 熔化,周围易燃物品起火燃烧。烧毁电气设备、烧断导线、烧伤人员、引 起火灾。 (3) 雷电的机械效应危害:强大的雷电流通过被击物时,被击物缝 隙中的水分急剧受热气化,体积膨胀,使被击物遭受机械破坏、击毁杆塔、 建筑物,劈裂电力线路的电杆和横担等。 (4) 雷电的电位危害:当雷电流引入大地时,在引入地面上产生很 高的冲击电位,人在其周围时,可能遭受冲击接触电压和冲击跨步电压而 造成电击伤害。 (5)雷电的反击危害:当接闪杆、接闪带、构架、建筑物等在遭受 雷击时,雷电流通过以上物体及接地装置泄入大地,由于以上物体及接地 装置具有电阻,在其上产生很高的冲击电位。当附近有人或其他物体时, 可能对人或物体放电,这种放电称为反击。雷击架空线路或空中金属管道 时,雷电波可能沿以上物体侵入室内,对人身及设备放电,造成反击。反 击对设备和人身都构成危险。 2、防雷系统的必要性 随着经济社会的快速发展,雷电灾害已从传统的建筑、电力系统扩展 到各行各业,城市高层建筑、成片住宅小区、管网交错的工业园区,雷电 灾害造成的直接、间接经济损失也比以往更大。2001〜2011年累计死亡39 人,伤31人,直接经济损失1050. 54万元,间接经济损失1321.7万元。 近日,在城区一些小区调查发现,很多住宅小区防雷设施存在隐患,防雷 安全工作令人担忧。雷阵雨时,闪电的温度高达6000^10000°Co民用建筑 如果不注意防雷,雷电造成的危害将会非常严重。防雷设施隐患随处可见, 有的楼房顶部用钢筋构筑的接闪带已经断开,有的锈蚀、支架脱落,有的 在接闪用的钢筋支架上附着入户的网线、电话线等金属线缆,有的业主还 在楼顶自行盖起棚房。最为常见的是,不少小区的楼顶架设着太阳能集热 器和天线,很容易造成雷击危险。接闪杆通过引下线和接地装置与大地相 连,可以把雷电流泄放到大地,保护建筑物。但是,如果存在接闪杆不合 格、引下线锈断、接地电阻超标等问题,接闪杆不仅难保建筑物,反而会 成为“引雷烧身”的祸端,因此建筑物要定期检测。现在很多建筑接闪装 置多设置于楼顶,由于长年暴露在外,风雨剥蚀、自然老化等因素,多数 已停止工作,成为摆设,失去了防雷意义。很多人认为,在室内,只要建 筑物上安装了接闪杆就万事大吉了,其实不然。雷电来临时,躲到室内是 比较安全的,但这也只是相对室外而言。在室内除了会遭受直击雷侵袭外, 雷击电磁脉冲也会通过引入室内的电源线、信号线、无线天线的馈线等通 道,进入到室内。所以在室内如果不注意采取措施,也可能遭受雷电的袭 击。 二、民用建筑防雷接地设计要点 1、在民用建筑防雷地接设计中主要包括。 (1)防雷装置:包括外部雷电防护装置和内部雷电防护装置。其中 内部雷电防护装置又可分为等电位连接系统、合理布线系统、屏蔽系统、 电涌保护器等几个部分。 (2)避雷引下线:避雷引下线是将避雷针接受的雷电流引向地下装 置的导线体。 (3)等电位连接:是指用电涌保护器或等电位连接导体将分离的导 电物体与装置相连,其目的是防止雷电流在两者之间作用产生电位差。 (4)防雷击电磁脉冲:雷击电磁脉冲是一种由千扰源的直接雷击和 附近的间接雷击而引起的电磁效应,设计时应将建筑物的金属支撑物、金 属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统 等与防雷装置组成一个接地系统,并应在需要之处预埋等电位连接板。 2、确定民用建筑物的防雷等级 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果, 按防雷的要求分为一、二、三类防雷建筑物。一般的民用建筑,其防雷按 规定划分为第二类和第三类防雷等级。 3、确定保护范围 在防雷装置中,只对接闪杆和接闪线确定其空间保护范围,接闪杆、 接闪线的保护范围与布局形式和高度有关。接闪杆、接闪线的布局形式取 决于被保护物的结构尺寸(高度和面积),通常有单支、双支、三支等高、 双支不等高接闪杆和单根、两根平行等高、两根平行不等高接闪线等布局 形式。 4、合理的构造措施 (1)接闪器和引下线 接闪器在一般情况下多数采用接闪杆、接闪网、接闪带。有时在大面 积需要保护情况下,可以采用接闪线保护。根据GB50057-2010《建筑物防 雷设计规范》滚球法作图来验证受保护的建筑物是否得到无空隙的保护。 另外,不同的防雷类别其引下线及网格的距离不相同。住宅小区二类防雷 建筑物的接闪网格不大于lOmxlOm或12mx8m,其引下线间距沿周长计算不 应大于18m。住宅小区三类防雷建筑物的接闪网格不大于20mx20m或 24mxl6m,其引下线间距沿周长计算不应大于25m。 (2)等电位连接 所有与建筑物组合一起的大尺寸金属件都应等电位连接在一起,并应 与防雷装置相边。等电位连接的目的就是消除电位差,因此,所有引入室 内的金属管