毕业设计建筑防雷装置专题课件.pptx
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- 毕业设计 建筑 防雷 装置 专题 课件
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1、第一部分 基本知识n6.1 雷电的基本知识雷电的基本知识n6.2 建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级n6.3 防雷措施防雷措施n1)雷电的形成及种类 n在带有不同电荷雷云之间,或在雷云及由其感应而生的不同电荷之间发生击穿放电,即为雷电。造成危害的雷电有以下三种。n(1)直击雷:接近地面的雷云,当其附近没有带电荷的雷云时,就会在地面凸出物上感应异性电荷。6.1 雷电的基本知识雷电的基本知识(2)雷电感应:雷电感应分静电感应和电磁感应两种。静电感应形成是由于雷云接近地面时,在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷。当雷云与其它雷云或物体放电后,凸出物顶部积聚的电荷顿时失去约束,呈现出高电压,雷电流在周围空
2、间产生迅速变化的强磁场,在附近的金属上感应出高电压。(3)雷电侵入波:由于雷击,在架空线路或金属管道上产生高压冲击波,沿线路或管道的两个方向迅速传播,侵入室内,称为雷电侵入波或高电位侵入。2)雷电的特点及其危害由于雷电具有大电流和高电位的特点,因此能造成很大的危害。(1)雷电的特点雷电流放电电流大,幅值高达数十至数百千安;放电时间极短,大约只有50100s;波头陡度高,可达50kA/s,属于高频冲击波。雷电感应所产生的电压可高达300500kV。直击雷冲击电压高达MV级,放电时产生的温度达2000K。(2)雷电的危害 机械效应:雷电流流过建筑物时,使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨胀,水分充分汽化
3、,导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁,以致伤害人畜及设备 热效应:雷电流通过导体时,在极短的时间内产生大量的热能,可烧断导线,烧坏设备,引起金属熔化、飞溅而造成火灾及停电事故。电气效应:雷电引起大气过电压,使得电气设备和线路的绝缘破坏,产生闪烁放电,以致开关掉闸,线路停电,甚至高压窜入低压,造成人身伤亡。3)年平均雷暴日数和年预计雷击次数(1)年平均雷暴日数Td由当地气象站统计的多年雷暴日的年平均值,称为年平均雷暴日数。此值不超过15d的地区称为少雷区,此值超过40d的地区称为多雷区。也有用雷暴小时作单位的,即在1h内只要听到雷声或者看到雷闪就算一个雷暴小时。我国大部分地区一个雷暴日约折合3个雷
4、暴小时。(2)年预计雷击次数年预计雷击次数表征建筑物可能遭受雷击的一个频率参数,按GB5005794建筑物防雷设计规范修订本规定,用下列经验公式来计算N=0.024KTd1.3Ae 4)雷击的选择性大量雷害事故的统计资料和实验研究证明,雷击的地点和建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的,这些规律称为雷击的选择性。雷击通常受下列因素影响:(1)与地质构造有关。(2)与地面上的设施情况有关。(3)从地形来看,凡是有利于雷云的形成和相遇条件的易遭受雷击。建筑物的雷击部位如下:不同屋顶坡度(0、15、30、45)建筑物的雷击部位如图8.13所示。屋角与檐角的雷击率最高。屋顶的坡度越大,屋脊的雷击率也越大;
5、当坡度大于40时,屋檐一般不会再受到雷击。当屋面坡度小于27,长度小于30m时,雷击多发生在山墙,而屋脊和屋檐一般不再受雷击。雷击屋面的几率很小。图8.13不同屋顶坡度建筑物易受雷击部位 (0 15 30 45)一表示易受雷击部位一表示易受雷击部位 -表示不易受雷击的屋脊或屋檐表示不易受雷击的屋脊或屋檐 表示雷击率最高部位表示雷击率最高部位按民用建筑电气设计规范(JGJ/T1692)规定,可划分为如下三级:(1)一级防雷的建筑物此类建筑物指具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑;特大型、大型铁路枢纽站;国际性的航空港、通讯枢纽;国宾馆、大型旅游建筑、国际港口、
6、客运站等;另外,还有国家级重点文物保护的建筑物和构筑物,高度超过100m的建筑物。6.2 建筑物的防雷分级建筑物的防雷分级(2)二级防雷的建筑物此类建筑物指重要的或人员密集的大型建筑物。如部、省级办公楼;省级会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑;以及大型商店、影剧院等。另外,还有省级重点文物保护的建筑物和构筑物;19层及以层及以上的住宅建筑和高度超过上的住宅建筑和高度超过50m的其它民用建筑物;的其它民用建筑物;省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。(3)三级防雷的建筑物当年预计雷击次数大于或等于0.05时,或通过调查确认需要防雷的建筑物;建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过2
7、0m的建筑物;高度为15m及以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物,在雷电活动较弱地区(年平均雷暴日不超过15)其高度可为20m及以上;历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。6.3 防雷措施防雷措施(1)防直击雷的措施 安装独立避雷针(一级防雷建筑物)。建筑物上安装避雷针(一、二级防雷建筑物)。建筑物上安装避雷带(三级防雷建筑物)。避雷针、避雷带通称接闪器,安装在建筑物的顶端,以引导雷云与大地之间放电,使强大的雷电流通过引下线进入大地,从而保护建筑物免遭雷击。(2)防感应雷的措施 将金属屋面或钢筋混凝土屋面的钢筋用引下线与接地装置连接(一、二级防雷建筑物)。将建筑物内的金属管
8、道、钢窗等与接地装置连接(一、二级防雷建筑物)。这样做可以使残留在建筑物上的电荷顺利引入大地,消除建筑物内部出现的高电位。(3)防雷电波侵入的措施 在进户架空电力线路上或进户电缆首端安装阀型避雷器(一、二级防雷建筑物)在进户线上安装最简单的避雷器,如羊角保护间隙。(浪涌保护器(电涌保护器)又称避雷器,简称(SPD)避雷器的作用是将雷电流引入大地,保护建筑物。宾馆、饭店及招待所的客房内的插座回路;(2)防感应雷的措施 屋顶的坡度越大,屋脊的雷击率也越大;29设有防潮层的基础接地体的安装(1)触电原因及危害5)漏电保护器应尽量远离其它铁磁体和电流较大的载流导体。(0 15 30 45)(5)钢筋混
9、凝土杯形基础预制柱接地体的安装漏电开关工作电流的等级有(IEC标准):6、10、16、20、32、40、50、63、100、200、400A等。1避雷带 2混凝土支座 3凸出屋面的金属物体(1)年平均雷暴日数Td81m,由被利用作为引下线的钢筋上焊出一根12mm圆钢或40mm4mm的镀锌扁钢,伸向室外距外墙的距离不宜小于1m,以便补装人工接地体。漏电保护器的安装与选择在照明线路中,也可以避免因零线断裂三相电压不平衡而造成的某些电气设备的损坏。它具有检测和判断漏电的能力,并在脱扣器的作用下,动作跳闸,切断电路。将扁钢垂直敷设在地沟内,顶部埋设深度距地面不应小于0.(2)改换接地体周围部分土壤12
10、 金属门、窗与防雷装置连接位置图架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷接地装置相连。2020或2416第二部分 建筑防雷设计n8.1 建筑物避雷装置的组成建筑物避雷装置的组成n8.2 各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施n8.3建筑防雷平面图建筑防雷平面图n8.4 电涌保护器的运用电涌保护器的运用n8.5 接地电阻的测量接地电阻的测量n8.6 降低接地电阻的措施降低接地电阻的措施建筑物的防雷装置一般由接闪器、引下线、接地接闪器、引下线、接地装置装置三个基本部分组成。1.接闪器接闪器又称受雷装置,是接受雷电流的金属导体,其型式有避雷针、避雷带、避雷网三类。1)避雷针避雷针
11、通常设在被保护的建筑物顶端的突出部位。有时也采用钢筋混凝土或钢架构成独立式避雷针。8.1建筑物的避雷装置组成建筑物的避雷装置组成2)避雷带避雷带是一种接闪器,水平敷设在建筑物顶部突出部位,如屋脊、屋檐、女儿墙、山墙等位置,对建筑物易受雷击部位进行保护。避雷带一般采用镀锌圆钢镀锌圆钢或扁钢扁钢制成,其尺寸不小于下列数值:圆钢直径为圆钢直径为8mm,扁钢截面积为,扁钢截面积为50mm2,扁钢,扁钢厚度为厚度为4mm。避雷带进行安装时,每隔1m用支架固定在墙上或现浇在混凝土的支座上。3)避雷网这是金属导体做成网式的一种接闪器。网格不应大于810m,使用的材料与避雷带相似,采用截面积不小于50mm2的
12、圆钢和扁钢,交叉点必须进行焊接。避雷网宜采用暗装,其距屋面层的厚度一般不大于20mm。通常最好采用明装避雷带与暗装避雷网相结合的方法,以减少接闪时在屋面层上击出的小洞。避雷网又可以看成是可靠性更高的多行交错的避雷带,既是接闪器,又是防感应雷害的装置。2.引下线引下线是连接接闪器和接地装置的金属导线,它可以把接闪器上的雷电流引到接地装置上去。引下线可以用圆钢和扁钢制作,截面积不小于48mm2。3.接地线与接地极接地极是指与大地作良好接触的导体。接地极分垂直接地极和水平接地极两种。垂直接地极常用长度为2.5m的角钢、圆钢或钢管制成,底部割成锥形,顶部深埋0.81m。连接引下线和接地极的导体称为接地
13、线。8.2各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施 接闪器、引下线与接地装置是各类需要防雷的建筑物、构筑物都应装设的防雷装置,但由于对防雷的要求不同,各类防雷建筑物、构筑物在使用这些防雷装置时的技术要求就有所差异。在可靠性方面,对第一类防雷建筑物所提的要求相对来说是最为苛刻的。通常第一类第一类防雷建筑物的防雷保护措施应包括防直接雷、防雷电感应和防雷直接雷、防雷电感应和防雷电波侵入电波侵入等保护内容,同时这些基本措施还应当被高标准地设置;第二类防雷建筑物的防雷保护措施与第一类相比,既有相同处,又有不同之处,综合来看,第二类防雷建筑物第二类防雷建筑物仍采取与第一类防雷建筑物相类似的措施,但
14、其规定的指标不如第一类8.2各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施防雷建筑物严格;第三类防雷第三类防雷建筑物主要采取防防直接雷直接雷和防雷电波侵入防雷电波侵入的措施。具体参见建筑物防雷设计规范。各类防雷建筑物的防雷装置的技术要求对比见表8.1。8.2各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施表表8.1 各类防雷建筑物的防雷装置的技术要求对比各类防雷建筑物的防雷装置的技术要求对比防雷类别防雷措施特点一类二类三类防直击雷应装设独立避雷针或架空避雷线(网),使保护物体均处于接闪器的保护范围之内。当建筑物太高或其他原因难以装设独立避雷针、架空避雷线(网)时可采用装设在建筑物上的避雷网或
15、避雷针或混合组成的接闪器进行直接雷防护。网格尺寸55(m)或64(m)宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或混合组成的接闪器进行直接雷防护。避雷网的网格尺寸1010(m)或128(m)宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或混合组成的接闪器进行直接雷防护。避雷网网格尺寸20202020(m m)或)或24241616(m m)8.2各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施 防雷电感应1.建筑物的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架和钢窗等较大金属物以及突出屋面的放散管和风管等金属物,均应接到防雷电感应的接地装置上。2.平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物,其净距小于
16、100mm时应采用金属跨接,跨接点的间距不应大于30m。长金属物连接处应用金属线跨接。1.建筑物内的设备、管道、构架、等主要金属物,应就近接到接地装置上,可不另设接地装置。2.平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物应符合一类防雷建筑物要求,但长金属物连接处可不跨接。续表续表8.2各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施防雷电入侵波1.低压线路宜全线用电缆直接埋地敷设,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。2.架空金属管道,在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道,应每隔25m左右接地一次。埋地的或地沟内的金属管道,在进出建筑物处
17、亦应与防雷电感应的接地装置相连。1.当低压线路采用全线用电缆直接埋地敷设时,入户端应将电金属外皮、金属线槽与防雷的接地装置相连。2.平均雷暴日小于30d/a地区的建筑物,可采用低压架空线入户。3.架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷接地装置相连。1.1.电缆进出线,就电缆进出线,就在进出端将电缆在进出端将电缆的金属外皮、钢的金属外皮、钢管和电气设备的管和电气设备的保护接地相连。保护接地相连。2.2.架空线进出线,架空线进出线,应在进出处装设应在进出处装设避雷器,避雷器避雷器,避雷器应与绝缘子铁脚应与绝缘子铁脚、金具连接并接、金具连接并接入电气设备的保入电气设备的保护接地装置上。护
18、接地装置上。3.3.架空金属管道架空金属管道在进出建筑物处在进出建筑物处应就近与防雷接应就近与防雷接地装置相连或独地装置相连或独自接地。自接地。续表续表6 降低接地电阻的措施(1)年平均雷暴日数Td 机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路;(2)改换接地体周围部分土壤(1)一级防雷的建筑物(10)其它需要安装漏电保护器的场所。a)素混凝土基础 b)砖基础下方的专设混凝土层a)立面图 b)俯视图(1)设立屏障,保证人与带电体的安全距离,并挂标示牌。引下线可以用圆钢和扁钢制作,截面积不小于48mm2。当女儿墙上压顶为预制混凝土板时,应在顶板上预埋支架做接闪器,或女儿墙上有铁栏杆时,防雷引下线应
19、由板缝引出顶板与接闪器连接,引下线在压顶处同时应与女儿墙顶内通长钢筋之间,用10mm圆钢做连接线进行焊接。机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路;机械效应:雷电流流过建筑物时,使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨胀,水分充分汽化,导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁,以致伤害人畜及设备(3)不需要装设漏电保护器的设备利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋作为接地装置时,应在与防雷引下线相对应的室外埋深0.连接室外架空线路的应选用冲击电压不动作型的漏电保护器。1柱主筋 2连接柱筋与引下线的预埋铁件 312mm圆钢引下线若必须弯曲时,弯角应大于90。100mm100mm100mm的孔洞。从30m起每隔三层沿建
20、筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。8.2各类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物的防雷措施防侧击雷1.从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设环形避雷带,并与引下线相连。2.30米及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。1.高度超过45m建筑物应采取防侧击雷及等电位的保护措施。2.并将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。1.高度超过60m60m建筑物应采取防侧击防侧击雷雷及等电位等电位的保护措施。2.并将60m60m及以上及以上外墙上的栏杆、门外墙上的栏杆、门窗窗等较大的金属物与防雷装置连接。引下线间距12m18m25m续表续表8.3 建筑防雷平面图建筑防雷
21、平面图对建筑物的要求,要用建筑防雷平面图来表示。建筑防雷平面图是在屋面平面图的基础上绘制的。如图5.16所示。图中用图例符号表示出避雷针、避雷带、引下线和接地装置的安装位置,并说明接闪器、引下线及接地装置的选用材料及尺寸,以及对接地装置施工要求、接地电阻的要求等。图5.16 建筑防雷平面图 8.3防雷装置的安装防雷装置的安装 1接闪器安装要求接闪器安装要求 建筑物顶部的避雷针、避雷带等必须与顶部外露的其它金属物体连成一个整体,形成电气通路,且与避雷引下线连接可靠。避雷针、避雷带应位置正确,焊接固定的焊缝饱满无遗漏,螺栓固定的应连接牢固,防松零件齐全,焊接部分补刷的防腐油漆完整。避雷带应平正顺直
22、,固定点支持件间距均匀、固定可靠,每个支持件应能承受大于49N(5kg)的垂直拉力。当设计无要求时,水平直线部分支持间距为0.51.5m;拐弯转角部分为0.30.5m。8.3.1接闪器安装接闪器安装8.3防雷装置的安装防雷装置的安装 2避雷针的安装避雷针的安装 (1)屋顶(面)避雷针的安装 避雷针一般采用镀锌圆钢或焊接钢管制作,焊接处应涂防腐漆。其直径不小于下列数值:针长1m以下 圆钢12mm,钢管20mm。针长12m 圆钢16mm,钢管25mm。烟窗顶上的避雷针 圆钢20mm,钢管40mm。避雷针在屋面安装时,先组装好避雷针,在避雷针支座底板上相应的位置,焊上一块肋板,将避雷针立起,找直、找
23、正后进行点焊、校正,焊上其它三块肋板,并与引下线焊接牢固,屋面上若有避雷带,还要与其焊接成一个整体,如图8.1所示。图中避雷针针体各节尺寸,见表8.28.3防雷装置防雷装置的安装的安装 图图8.1 避雷针在屋面上安装避雷针在屋面上安装 a)立面图立面图 b)俯视图俯视图1避雷针避雷针 2引下线引下线 3200mmlOOmm8mm肋板肋板4M25350mm地脚螺栓地脚螺栓 5300mm300mm8mm底板底板8.3防雷装置的安装防雷装置的安装避雷针全高1.002.003.004.005.00避雷针各节尺寸A(SC25)1.002.001.501.001.50B(SC40)1.501.501.50
24、C(SC50)1.502.00 表表8.2 避雷针针体各节尺寸(避雷针针体各节尺寸(m)8.3防雷装置的安装防雷装置的安装 (2)水塔避雷针安装 水塔按第三类构筑物设计防雷。一般在塔顶中心装一支1.5m高的避雷针,水塔顶上周围铁栏栅也可作为接闪器,或在塔顶装设环形避雷带保护水塔边缘。要求其冲击接地电阻小于30,引下线一般不少于两根,间距不大于30m。若水塔周长和高度在40m以下,可只设一根引下线,或利用铁爬梯作引下线。水塔上的避雷针安装如图8.2所示。8.3防雷装置的安装防雷装置的安装图图8.2 8.2 避雷针在水塔上的安装避雷针在水塔上的安装 1 112mm12mm镀锌圆钢与基础主筋焊接镀锌
25、圆钢与基础主筋焊接 2 2焊接焊接 3 312mm12mm镀锌圆钢或镀锌圆钢或SC4OSC4O镀锌钢管镀锌钢管 4 46mm6mm厚钢板厚钢板 5 5金属栏杆金属栏杆8.3防雷装置的安装防雷装置的安装 (3)烟囱避雷针的安装 烟囱也按第三类构筑物设计防雷。砖烟囱和钢筋混凝土烟囱靠装设在烟囱上的避雷针或避雷环(环形避雷带)进行保护,多根避雷针应用避雷带连接成闭合环。当非金属烟囱无法采用单支或双支避雷针保护时,应在烟囱口装设环形避雷带,并应对称布置三支高出烟囱口且不低于0.5m的避雷针。金属烟囱本身可作为接闪器和引下线。烟囱直径在1.2m以下,高度35m时釆用一根2.5m高的避雷针保护;当相烟囱直
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