防雷及过电压保护建筑物课件.ppt
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- 防雷 过电压 保护 建筑物 课件
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1、全国注册电气工程师考试全国注册电气工程师考试供配电专业部分供配电专业部分13.3 13.3 建筑物防雷的分类及措施建筑物防雷的分类及措施 建筑物防雷设计的六项重要因素建筑物防雷设计的六项重要因素 (1)接闪功能)接闪功能 指实现接闪功能所应具备的条件,指实现接闪功能所应具备的条件,包括接闪器的形式(避雷针、避雷带包括接闪器的形式(避雷针、避雷带和避雷网)、耐流耐压能力、连续接和避雷网)、耐流耐压能力、连续接闪效果、造价以及接闪器与建筑物的闪效果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。美学统一性等。(2)分流影响)分流影响 指引下线对分流效果的影响。指引下线对分流效果的影响。引下线的粗细和数量直
2、接影响分流引下线的粗细和数量直接影响分流效果,引下线多,每根引下线通过效果,引下线多,每根引下线通过的雷电流就小,其感应范围就小。的雷电流就小,其感应范围就小。引下线相互之间的距离不应小于规引下线相互之间的距离不应小于规范中的规定。当建筑物很高,引下范中的规定。当建筑物很高,引下线很长时,应在建筑物的中间部位线很长时,应在建筑物的中间部位增加均压环,以减小引下线的电感增加均压环,以减小引下线的电感电压降。这不仅可以分流,而且还电压降。这不仅可以分流,而且还可以降低反击电压。可以降低反击电压。(3)均衡电位)均衡电位 指使建筑物内的各个部位都形成一个指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位,即
3、等电位。相等的电位,即等电位。钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现等电位的条件,其内部结构钢筋的大部分等电位的条件,其内部结构钢筋的大部分都是自然地焊接或绑扎在一起的。为满足都是自然地焊接或绑扎在一起的。为满足防雷装置的要求,应有目的地把接闪装置防雷装置的要求,应有目的地把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或搭接在一起,同时再把各种金属设备和金搭接在一起,同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起,这就使整属管线与之焊接或卡接在一起,这就使整个建筑物成为良好的等电位体。个建筑物成为良好的等电位体。(4)屏蔽作用)屏
4、蔽作用 屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。电电磁脉冲的危害。应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋,即应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋,即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋,建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋,使其构成一个六面体的网笼,即笼式避雷网,从使其构成一个六面体的网笼,即笼式避雷网,从而实现屏蔽。由于结构构造的不同,墙内和楼板而实现屏蔽。由于结构构造的不同,墙内和楼板内的钢筋有疏有密,钢筋密度不够时,设计应按内的钢筋有疏有密,钢筋密度
5、不够时,设计应按各种设备的不同需要增加网格的密度。良好的屏各种设备的不同需要增加网格的密度。良好的屏蔽不仅能解决等电位和分流,而且对防御雷电电蔽不仅能解决等电位和分流,而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。此外,建筑物的整体磁脉冲也是最有效的措施。此外,建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。(5)接地效果)接地效果 良好的接地效果也是防雷成功的重要保良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。证之一。当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时,应利用基础内的钢筋作为接地装置。件时,应利用基础内的钢筋作为接地装置。当达不
6、到规范中规定的条件或基础包在防当达不到规范中规定的条件或基础包在防水卷材层内时,可做周圈式接地装置,但水卷材层内时,可做周圈式接地装置,但应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外边(不必离开建筑物外边(不必离开建筑物3m以外)。接地体以外)。接地体靠近基础内的钢筋有利于均衡电位,同时靠近基础内的钢筋有利于均衡电位,同时还可节省为挖深沟所花费的人力和物力。还可节省为挖深沟所花费的人力和物力。在基础完工后再挖深沟则易影响基础的稳在基础完工后再挖深沟则易影响基础的稳定性。定性。对木结构和砖混结构建筑物,必须做对木结构和砖混结构建筑物,必须做独立引下线并采用独立接地方
7、式。独立引下线并采用独立接地方式。当土壤电阻率大,使用接地极较多时,当土壤电阻率大,使用接地极较多时,也可做周圈围式接地装置。因为周圈式接也可做周圈围式接地装置。因为周圈式接地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲击阻抗,而且有利于改善建筑物内的地电击阻抗,而且有利于改善建筑物内的地电位分布,减小跨步电压。位分布,减小跨步电压。采用独立式接地方式时,以钻孔深埋采用独立式接地方式时,以钻孔深埋接地极(约接地极(约412m)的效果为最好,深孔)的效果为最好,深孔接地极容易达到地下水位,且能减少接地接地极容易达到地下水位,且能减少接地极的用钢量。极的用钢量。(6)合理
8、布线)合理布线 指如何布线才能获得最好的综合效果。指如何布线才能获得最好的综合效果。现代化的建筑物都离不开照明、动力、电现代化的建筑物都离不开照明、动力、电话、电视和计算机等设备的管线,在防雷话、电视和计算机等设备的管线,在防雷设计中,必须考虑防雷系统与这些管线的设计中,必须考虑防雷系统与这些管线的关系。关系。1 1)应该将电线穿于金属管内,以实现)应该将电线穿于金属管内,以实现可靠的屏蔽;可靠的屏蔽;2 2)应该把这些线路的主干线的垂直部)应该把这些线路的主干线的垂直部分设置在高层建筑物的中心部位,且避免分设置在高层建筑物的中心部位,且避免靠近用作引下线的柱筋,以尽量缩小被感靠近用作引下线的
9、柱筋,以尽量缩小被感应的范围。在管线较长或桥架等设施较长应的范围。在管线较长或桥架等设施较长的路线上,还需要两端接地;的路线上,还需要两端接地;3 3)应该注意电源线、天线和屋)应该注意电源线、天线和屋顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路的引入做法,防止雷电波侵入。除的引入做法,防止雷电波侵入。除考虑布线的部位和屏蔽外,还应在考虑布线的部位和屏蔽外,还应在需要的线路上加装避雷器、压敏电需要的线路上加装避雷器、压敏电阻等浪涌保护器。因此,设计室内阻等浪涌保护器。因此,设计室内各种管线时,必须与防雷系统统一各种管线时,必须与防雷系统统一考虑。考虑。13.3.1 13.3.1
10、 建筑物的防雷分类建筑物的防雷分类 1.建筑物应根据其重要性、使用性质、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发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分按防雷要求分为三类。为三类。(1)遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑物:1)凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。2)具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。3)具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。(2)遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:1)国家级重点文物保护的建筑物。2)国家级的会堂、办公建筑物、
11、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。3)国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子没备的建筑物。4)制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。5)具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。6)具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。7)工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。8)预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。9)预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。(
12、3)遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑物 1)省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。2)预计雷击次数大于或等于0.012次/a,且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。3)预计雷击次数大于或等于0.06次/a,且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。4)预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。5)根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果,并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素,确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。6)在平均雷暴日大于15d/a的地区,高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;在
13、平均雷暴日小于或等于15d/a的地区,高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。13.3.2 13.3.2 建筑物的防雷措施建筑物的防雷措施 1.-1.-般规定般规定 (1)各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。第一类防雷建筑物和规定的有关第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。(2)装有防雷装置的建筑物,在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下,应采取等电位连接。2.第一类防雷建筑物第一类防雷建筑物 (1)防直击雷的措施)防直击雷的措施 1)应装设独立避雷针或架空避雷线(网),使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的
14、网格尺寸不应大于5m5m或6m4m。2)独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部)独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱,宜利用其作为引下线。支柱,宜利用其作为引下线。3)独立避雷针和架空避雷线的)独立避雷针和架空避雷线的支柱及其接地装置至被保护建筑物及支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离不得小于间的距离不得小于3m。4)架空避雷线至屋面和各种突)架空避雷线至屋面
15、和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离不得小于距离不得小于3m。5)独立避雷针、架空避雷线或)独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置,每架空避雷网应有独立的接地装置,每一引下线的冲击接地电阻不宜大于一引下线的冲击接地电阻不宜大于10。在土壤电阻率高的地区,可适。在土壤电阻率高的地区,可适当增大冲击接地电阻当增大冲击接地电阻。(2)防雷电感应的措施)防雷电感应的措施 1)建筑物内的设备、管道、构架、)建筑物内的设备、管道、构架、电缆的金属外皮、钢屋架、钢窗等金属电缆的金属外皮、钢屋架、钢窗等金属物均应接到防雷电感应的接地装置上。物均应接到防雷电
16、感应的接地装置上。金属屋面周边每隔金属屋面周边每隔18m以内应采用引下以内应采用引下线接地一次。线接地一次。2)平行敷设的管道、构架、电缆)平行敷设的管道、构架、电缆的金属外皮等长金属物,其净距小于的金属外皮等长金属物,其净距小于100mm时应采用金属线跨接,跨接点的时应采用金属线跨接,跨接点的间距不应大于间距不应大于30m;交叉净距小于;交叉净距小于100mm时,其交叉处应跨接。时,其交叉处应跨接。3)防雷电感应的接地装置应)防雷电感应的接地装置应和电气设备的接地装置共用,其工和电气设备的接地装置共用,其工频接地电阻不应大于频接地电阻不应大于10。屋内接地。屋内接地干线与防雷电感应接地装置的
17、连接干线与防雷电感应接地装置的连接不应少于两处。不应少于两处。(3)防止雷电波侵入的措施)防止雷电波侵入的措施 1)低压线路宜全线采用电缆直接埋)低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设,在入户端应将电缆的金属外皮、地敷设,在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。架空钢管接到防雷电感应的接地装置上。架空线应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿线应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入,其埋地长度不应小于钢管直接埋地引入,其埋地长度不应小于15m。在电缆与架空线连接处,应装设避。在电缆与架空线连接处,应装设避雷器,避雷器、电缆的金属外皮、钢管和雷器,避雷器、电缆的金属外皮、钢
18、管和绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地,冲绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地,冲击接地电阻不宜大于击接地电阻不宜大于10。2)架空金属管道,在进出建)架空金属管道,在进出建筑物处,应与防雷电感应的接地装筑物处,应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物置相连。距离建筑物100m内的管道,内的管道,应每隔应每隔25m左右接地一次,冲击接左右接地一次,冲击接地电阻不宜大于地电阻不宜大于20,宜利用金属支,宜利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线,其钢筋混凝土钢筋网作为引下线,其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。埋地或地沟基础宜作为接地装置。埋地或地沟内的金属管
19、道,在进出建筑物处应内的金属管道,在进出建筑物处应与防雷电感应的接地装置相连。与防雷电感应的接地装置相连。(4)当建筑物高于)当建筑物高于30m时,应时,应采取防侧击雷的措施采取防侧击雷的措施 1)从)从30m起每隔部大于起每隔部大于6m沿沿建筑物四周设水平避雷带并与引下建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连;线相连;2)30m及以上外墙上的栏杆、及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连门窗等较大的金属物与防雷装置连接。接。3)在电源引入的总配电箱处)在电源引入的总配电箱处装设过电压保护器。装设过电压保护器。3.第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物 (1)防直击雷的措施)防直击雷的措施 1
20、)第二类防雷建筑物防直击雷的措第二类防雷建筑物防直击雷的措施,宜采用装设在建筑物上的避雷网施,宜采用装设在建筑物上的避雷网(带带)或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网网(带带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋角等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋面组成不大于面组成不大于10m10m10m10m或或12m12m8m8m的网格。的网格。所有避雷针应采用避雷带相互连接。所有避雷针应采用避雷带相互连接。2)至少设两根引下线,在建筑物的四)至少设两根引下线,在建筑物的四周均匀或对称布置,其间距不应大于周均
21、匀或对称布置,其间距不应大于20m。3)每一引下线的冲击接地电阻不宜)每一引下线的冲击接地电阻不宜大于大于10。防直击雷接地可与防雷电感应、。防直击雷接地可与防雷电感应、电气设备等接地共用同一接地装置,也可电气设备等接地共用同一接地装置,也可与埋地金属管道相连。当不共用、不相连与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时,两者之间的距离不得小于时,两者之间的距离不得小于3m。在共用。在共用接地装置与埋地金属管道相连情况下,接接地装置与埋地金属管道相连情况下,接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体。地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体。4)敷设在混凝土中作为防雷装置的钢)敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或
22、圆钢,当仅一根时,其直径不应小于筋或圆钢,当仅一根时,其直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件。被利用作为防雷装置的混凝土构件内有箍筋连接的钢筋,其截面积总和不应内有箍筋连接的钢筋,其截面积总和不应小于一根为小于一根为10mm钢筋的截面积。钢筋的截面积。(2)防雷电感应的措施)防雷电感应的措施 1)建筑物内的设备、管道、构)建筑物内的设备、管道、构架等金属物就近接到防直击雷接地架等金属物就近接到防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上。装置或电气设备的保护接地装置上。2)防雷电感应的接地干线与接)防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。地装置的连接不应少于两处。3 3
23、)平行敷设的管道、构架、电)平行敷设的管道、构架、电缆的金属外皮等长金属物,与第一缆的金属外皮等长金属物,与第一类防雷建筑物的防雷措施相同。类防雷建筑物的防雷措施相同。(3)防止雷电波侵入的措施)防止雷电波侵入的措施 1)低压线路宜全线采用电缆直接埋)低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设或敷设在架空金属线槽内的电缆引地敷设或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时,在入户端应将电缆的金属外皮、金入时,在入户端应将电缆的金属外皮、金属线槽接地。架空线应使用一段金属铠装属线槽接地。架空线应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入,其电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入,其埋地长度不应小于埋地长度不应小于
24、15m。在电缆与架空线。在电缆与架空线连接处,应装设避雷器,避雷器、电缆的连接处,应装设避雷器,避雷器、电缆的金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、金具等金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地,冲击接地电阻不宜大于连在一起接地,冲击接地电阻不宜大于10。2)架空金属管道,在进出建)架空金属管道,在进出建筑物处,应就近与防雷的接地装置筑物处,应就近与防雷的接地装置相连。当不连接时,架空管道应接相连。当不连接时,架空管道应接地,距离建筑物地,距离建筑物25m接地一次,冲接地一次,冲击接地电阻不宜大于击接地电阻不宜大于10。(4)当建筑物高于)当建筑物高于45m时,应时,应采取防侧击雷和等电位的保
25、护措施采取防侧击雷和等电位的保护措施 1)利用钢柱或柱子钢筋作为)利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线;防雷装置引下线;2)30m及以上外墙上的栏杆、及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连门窗等较大的金属物与防雷装置连接。接。3)竖直敷设的金属管道及金)竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。属物的顶端和底端与防雷装置连接。4.第三类防雷建筑物第三类防雷建筑物 (1)防直击雷的措施)防直击雷的措施 1)宜采用装设在建筑物上的避雷网)宜采用装设在建筑物上的避雷网(带带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网避雷网(带带)应按本规范
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