防雷与接地方法

防雷与接地方法（共10篇）

防雷与接地方法 篇1

摘要：防雷接地是建筑电气施工设计的关键内容, 其关系着整个建筑电气系统的安全运行。结合建筑电气的施工设计要求, 优化防雷接地, 采取科学、有效的防雷接地方法, 加强各个环节的技术控制, 充分发挥防雷接地的重要应用优势。本文分析了建筑电气防雷接地设置常见问题, 阐述了建筑电气的防雷接地方法和施工策略。

关键词：建筑电气,防雷接地,方法

近年来, 我国建筑行业快速发展, 建筑电气系统作为建筑项目的重要组成部分, 对于整个建筑项目的使用性能有着重要影响。而建筑电气系统很容易受到雷电天气的影响, 造成巨大的财产损失和人员伤亡, 加强防雷接地设置, 采取科学、合理的防雷措施, 保障防雷接地施工质量, 提高建筑电气系统的安全性。

1 建筑电气防雷接地设置常见问题

防雷接地对于整个建筑电气系统的安全运行有着重要影响, 若建筑电气雷电接地设置不合理, 一旦建筑物电气系统遭受雷击, 会严重影响电气系统的正常运行, 甚至引发严重的安全事故。建筑电气防雷接地主要是通过接地系统将建筑物电气系统和接闪器直接接受或者间接感应的雷电引入大地中, 在实际应用中建筑电气防雷接地设置主要包括接地装置、接地线和雷电接受装置, 但是当前我国很多建筑项目的电气防雷接地设置存在很多问题:①插座接地线在设计过程中发生相互串联, 安装设置不合理;②建筑电气防雷接地的螺栓连接片处理不合理或者没有经过处理;③防雷接地系统没有和建筑屋顶的相关金属物连接在一起;④对于防雷接地系统引出线的防腐处理不到位, 接地体掩埋深度较浅;⑤均压环、避雷带和引下线的连接搭接长度较短, 焊接处理不合理;⑥避雷带外接线没有提前进行预留, 甚至发生变形, 各个位置的引下点设置距离过大。

2 建筑电气的防雷接地方法

2.1 避雷支架安装

建筑电气防雷接地施工过程中首先需要安装避雷支架, 对合适位置进行打眼, 结合建筑电气系统的具体情况和施工设计图纸, 确定避雷支架打眼位置。使用电锤在建筑外皮墙10cm位置直线打眼, 接着沿着直线在孔中小心插入避雷支架, 使用水泥浆进行灌注, 然后进行振捣密实, 对避雷支架通过螺丝进行有效固定, 对安装中产生的墙体粉末清理干净, 最后用清水彻底清洗。

2.2 避雷网设置

避雷支架安装号以后, 应合理设置避雷网, 按照规范的安装设置程序:首先, 对镀锌圆钢调直, 在避雷支架上固定和敷设镀锌圆钢;其次, 通过焊接连接和搭接连接方法, 将建筑屋面相关金属物和避雷带进行连接固定, 使避雷带和建筑屋面所有的突出金属物连接在一起, 并且结合建筑电气系统的防雷接地设计要求, 连接和搭接长度必须超过其直径的6倍;最后, 做好清理处理, 对建筑电气避雷网设置过程中产生的粉尘和碎渣打扫干净, 结合按照设计要求, 在避雷网设置区域粉刷银粉或者防锈漆。

2.3 防雷引下线施工

对建筑电气系统进行防雷引下线施工, 根据建筑电气施工设计图纸, 规范施工操作, 严禁随意设置防雷引下线, 按照相关施工设计要求, 在建筑屋顶合适位置对防雷引下点进行明确标注, 按照防雷引下点位置, 施工过程中对地下结构柱钢筋进行合理绑扎, 严禁私自更改防雷引下点位置, 确保良好的防雷效果。建筑入户处和接地极进行连接时, 要优化各个弱点和强电箱之间的跨接, 避免设备外露, 并且使用扁钢对于建筑电气系统的导电部位, 将接地装置和电缆桥架、金属线槽连接起来, 确保连接的安全性和可靠性, 特别注意建筑物卫生间的局部电位接地设置。

2.4 防雷接地施工

建筑电气的防雷接地施工主要采用共用接地方法, 做好施工现场的实时测量, 根据建筑电气防雷接地设计要求, 若实际测量不符合要求, 在合适位置设置人工接地极, 对底钢板和搭接园钢进行有效补充, 确保搭接钢筋长度应超过底板钢筋直径的5倍, 焊接施工过程中注意焊缝处理, 一方面保障机械强度, 另一方面保持焊缝饱满, 严禁出现虚焊、气孔、裂纹、夹渣等问题, 采用电弧喷锌、喷漆、烤漆等方法, 对防雷接地焊接位置进行有效防腐处理, 在焊接完成以后对引下线使用蓝色或者红色油漆明确标记。

3 建筑电气防雷接地施工策略

3.1 减少外界因素干扰

建筑电气防雷接地施工应做好相关准备工作, 根据相关技术要求, 选择合适接地体, 一般情况下, 接地体主要包括两种:①以深基础和地板钢筋为接地体;②人工接地体, 建筑电气的防雷接地施工应结合不同建筑项目的实际情况, 有针对性地采取科学、有效的施工方法, 不同形式的建筑结构对于电气系统防雷接地设置要求不同, 但是建筑电气防雷接地施工过程中容易受到很多外界因素的影响, 为了确保良好的防雷效果, 应注意减少外界因素干扰, 优化和改进电气防雷接地系统设计, 采取合理的防干扰措施, 保障建筑电气系统的安全运行。

3.2 选择合适接地导线

建筑电气防雷接地安装之前, 工作人员应严格审查接地导线质量, 选择合适的接地导线, 采取有效的防腐处理措施, 延长防雷接地系统的使用寿命。建筑电气防雷接地施工过程中, 最好采用镀锌钢或者主体结构钢材, 这些材料具有良好的导电性和防腐性, 确保接地导线良好运行, 实现良好的防雷接地效果。

3.3 正确处理连接部位

建筑电气防雷接地系统施工时, 应正确处理防雷接地系统的连接部位, 若不能正确地进行连接, 会直接影响防雷接地系统应用效果, 甚至严重损坏建筑电气系统, 从而影响对于建筑电气设备的防雷功能, 因此建筑电气防雷接地系统安装完成以后, 相关施工人员应仔细检查和处理建筑电气防雷接地系统连接部位, 通过雷电引下线将雷电快速引入大地中。

4 结束语

建筑电气的防雷接地具有复杂性、系统性的特点, 结合当前建筑电气防雷接地设置存在的一些问题, 应按照相关施工设计要求, 严格把关各个施工细节, 加强电气防雷接地施工管理, 提高建筑电气的防雷接地施工质量。

参考文献

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[4]赵晓民.建筑电气接地工程安装技术分析[J].信息化建设, 2016, (2) :58-59.

防雷与接地方法 篇2

本工程为二级防雷工程，利用基础柱内筋（两根不小于Φ10）做地极，基础底板水平钢筋做连线（两根不小于Φ10），整体连成不大于10×10网格，结构柱内钢筋（两根不小于Φ10）做防雷引下线，从首层起，每层在结构圈梁外，敷设一条40×5㎜的扁钢与下线焊成一环形水平避雷带，以防侧向雷击。防雷接地、电气接地共用接地网，要求接地电阻小于1欧姆。

2.施工前准备工作

做好防雷接地施工的预控是首项基础工作，监理人员必须熟悉设计图纸、电气设计说明中有关供电方式和防雷接地系统。2.1、要仔细地审查设计图纸。

不仅要熟悉电气图，还要对建筑设计中的结构、设备布置进行认真分析，要充分领会设计中有关说明，发现设计中的问题。现在许多设计中相关专业设计图纸衔接不清，不按规定协调配合的问题普遍存在，极易导致施工错误。若施工单位经验不足，则极易因工种（序）配合不当而造成施工错漏。最常见的是接地钢筋网的连接点的错、漏焊和作为外引接地联结点或检测点预埋件的漏设。尤其是建筑结构转换层，因构造柱（墙）内主钢筋调整、防雷引下线钢筋错接错焊的情况更易发生。2.2、做好技术交底

对有些特殊的建筑工程项目系统，监理应注意设计中的说明，并做好设计交底。如弱电系统中的智能化工程、信息通讯、计算机、监控等，因为这些地点和设置在设计平面图纸中一般都没有明确标注，是以规范要求为施工标准进行预留预埋的。如果施工队技术力量不足，极易忽略，监理应注意做好设计交底，并对于施工中容易忽视和特别重要的问题应写入审批意见，以提醒施工单位执行。2.3、审查专业队伍资质和施工操作人员上岗证

防雷接地焊接始终伴随着施工的全过程，焊接质量决定着工程质量。实践表明，由于使用焊接技术不过关的人员进行防雷接地，造成工程防雷接地不合格的情况时有发生，故应严格审核专业防雷接地队伍的资质等级，施工队的技术人员、班（组）长和带领实际操作的骨干人员必须持有上岗证。

3.施工过程控制

3.1、材料：防雷接地所用材料有角钢、圆钢、扁钢，其中主控内容是：一是验材料三证；二是看材料规格；三是查在施工中是否使用设计和规范规定的镀锌材料。在施工监理过程中，作业人员往往随手拿普通结构用钢筋做帮条焊接，或用普通钢材代替镀锌材料。这一错用材质的毛病，一定要严格纠正。

3.2、过程：焊接、测量电阻 电焊的正确和安全使用。

3.3、工程质量的检测和验收（质量检验标准）

（1）施工前进行技术交底，防止接地钢筋网的连接点的错、漏焊和作为外引接地联结点或检测点预埋件的漏设

（2）焊缝要求：焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷，焊接处的药皮敲净后，刷沥青做防腐处理。

3.4、工程质量的检测和验收（质量检验标准）（1）引下线的垂直允许偏差为2/1000（2）焊接要求应符合有关要求，并清除药皮，刷防锈漆。

4.工程监测和验收

4．1、防雷接地系统测试监理细则（1）、防雷接地电阻测试

本工程按二类防雷建筑设计，设有专用接地线（PE）即TN-S 系统配线。接地电阻不大于1Ω。在基础底板接地网连接形成后，对接地电阻进行第一次测试，采用符合IEC781 的三线测试法，测试方法

图1 在建筑主体施工过程中，要分阶段地进行多次测试，及时检测接地系统的安全性，也保证了施工过程中建筑本身的防雷要求。

防雷接地测试点设置按施工图的要求进行设置。

防雷接地回路系统的测试，需采用ETCR2000 钳形接地电阻测试仪，如图2

图2 防雷接地系统需经当地气象管理部门定点的有相关防雷接地测试资质的测试单位测试合格，并出具检测报告。

（2）、等电位系统电阻测试

本工程实施总等电位联结。总等电位联结端子箱均设在地下一层。各楼层适当区域设置局部等电位端子箱，通过等电位接地网及防雷引下线与总等电位端子箱连通。建筑设备专业管道入口干管、电缆金属外皮、建筑物金属构件等进行等电位联结；浴室等潮湿场所实施局部等电位联结，设置局部等电位联结端子箱，3 将楼板内钢筋、所有金属管道、铁构件联结；强弱电间、设备间设置局部等电位联结端子箱。等电位联结安装完毕后，应进行导通性测试，采用专用等电位电阻测量仪（如图3）测量。

图3（1）线阻校验：

将两条测量线短接之后，按“线阻校验”键，显示器显示线阻值并自动存储。在以后的测量中会自动地将连接电阻值扣除。

（2）单点测量：

测量线与被测量物接线完成后，按“单点测量”键，测量仪测量出被测物的电阻，如果选择了“AUTO SAVE”，则测量仪就会自动地将测量数据存储在存。

3、安全文明施工监控要点

在部分引下线地面适当位置引出测试端子。4．

2、防雷接地工程施工质量控制监理细则（1）、高标准资源配置

防雷接地工程施工主要工作为焊接施工，焊接质量的好坏会直接影响防雷接地系统施工质量。为此首先我们必须根据焊材不同选用合适的性能优良的焊接机械，与焊接母材匹配的焊条，我们将配备焊接技术专家配合设备、焊材的选型；其次必须配备高水平的责任心强的焊接工人，我们将从公司选调优秀的焊工进行相应培训考核合格后进入本工程防雷接地系统施工。

（2）、加强与结构施工专业的配合

因防雷接地工程施工与结构施工同步，属于交叉施工，配合工作尤为重要。专业施工员必须与结构专业施工现场负责人多沟通，全天候跟踪结构施工进度，合理安排调派作业人员争取施工作业面与作业时间。加强巡检，时刻掌握现 场作业状况，特别是有时钢筋工调整钢筋，会破坏已完成部分，施工员必须在第一时间掌握情况，安排修补。

（3）、加大过程检测频率

防雷接地工程大部分为隐蔽工程，返修工作几乎不可能进行。表面检查合格后必须通过接地阻值测试方可证明其施工质量，我们将在每个土建施工片区浇注砼前对本片区防雷接地阻值进行检测，不合格的立即检查整改和采取辅助措施直至合格方可隐蔽。

5.监理控制要点

4．4．

1、工程质量的检测和验收（质量检验标准）

1、焊缝要求：焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷，焊接处的药皮敲净后，刷沥青做防腐处理。

2、材料的控制。防雷接地所用材料比较单一，汇总起来有角钢、园钢、扁钢三种钢材。其中主控内容是：一查材料三证；二看材料规格；三验在施工中是否使用设计和规范规定的镀锌材料。我们在施工监理过程中，往往发现作业人员随手拿普通结构用钢筋做帮条焊接，或用普通钢材代替镀锌材料。这一普遍存在的错用材质的毛病，一定要在日常监理过程中严格纠正。

3、地基接地焊接是接地施工中的第一环节。对于基础圈梁焊接或桩基钢筋与基础钢筋的焊接、基础钢筋与柱筋的焊接，都要严格按基础图和接地点逐一进行检查，尤其要对伸缩缝处基础钢筋是否跨接连通进行确认。当整个接地网焊接完成后，马上用电阻仪进行接地电阻值测试，确认是否符合设计要求。当电阻值不满足设计要求时，再次检验焊接质量或按设计要求补做人工接地装置。

4、对以柱筋为引上线的接地网，要求施工人员采用施工小样（每层按轴线标清每根柱子的位置及钢筋焊接根数）进行施工，防止漏焊或错焊位置。监理要对引上点和跨钢筋焊接质量仔细检查，并要求对焊接引上线进行定位标识，以防向上层焊错主筋，造成接地中断错误。

5、对于等电位焊接以及设计注明要进行重复接地的部位，如进户钢管的接地、卫生间等电位插座、等电位楼层等部位都要认真核查。符合设计要求后，才允许工程进入下道工序。

6、对于高层建筑，为了避免直接雷及感应雷的伤害，在其屋顶应安装避雷 5 网格。网格间距：本工程防雷不大于20m × 20m。避雷网格敷设在顶板面下50mm～150mm 处。我们在监理过程中注意到施工人员往往不按规范要求作业，甚至不采用规定直径的镀锌元钢与结构柱内主筋作防雷引下线。做为这项隐蔽施工，监理一定要通过旁站方法，保证所用材料规格、焊接间距、焊接质量等均应符合规范要求。

4．4．.2、监理控制要点

防雷接地焊接始终伴随着施工的全过程，焊接质量决定着工程质量。防雷接地系统所有连接均为焊接，搭焊长度不小于100 mm。不同的结构金属体之间的跨接均采用2ф12钢筋。系统所有外露器件均须作热镀并做防腐处理，外露的结构金属体跨接件及其焊口须安钢结构防腐标准做防腐处理。

焊缝要求：焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷，焊接处的药皮敲净后，刷沥青做防腐处理。所以，监理应从以下几点进行严格控制：

（1）地基接地焊接是接地施工中的第一环节。对于基础圈梁焊接或桩基钢筋与基础钢筋的焊接、基础钢筋与柱筋的焊接，都要严格按基础图和接地点逐一进行检查，尤其要对伸缩缝处基础钢筋是否跨接连通进行确认。当整个接地网焊接完成后，马上用电阻仪进行接地电阻值测试，确认是否符合设计要求。

当电阻值不满足设计要求时，再次检验焊接质量或按设计要求补做人工接地装置。

（2）对以柱筋为引上线的接地网，要求施工人员采用每层按轴线标清每根柱子的位置及钢筋焊接根数进行施工，防止漏焊或错焊位置，焊接长度及质量不满足设计及规范要求等。监理要对引上点和跨钢筋焊接质量仔细检查，并要求对焊接引上线进行定位标识，以防向上层焊错主筋，造成接地中断错误。特别是对于结构的转换层，由于柱筋的调整，防雷引下线利用柱内主筋焊接引下容易错焊、漏焊，要进行反复核实。

（3）对于等电位焊接以及设计注明要进行重复接地的部位，如进户钢管的接地、卫生间等电位插座、等电位楼层部位都要认真核查。符合设计要求后，才允许工程进入下道工序。

（4）对于避雷针和避雷网，它们是避雷系统中唯一暴露在建筑屋面上的设置。它们的施工质量从一个侧面反应出电气施工的水平，而且也直接影响防雷接 地的可靠性。要增加监控力度：一是要注意其规格必须符合设计要求，安装要牢固可靠。二是对引用进口的各种避雷针，必须有合格证、使用说明及各种技术资料。三是屋顶上装设的防雷网和建筑物顶部的避雷针及金属物体应焊接成一个整体。四是从接地体引到屋顶上的引线和避雷网焊接处要做明显的标志。五是采用规定直径的镀锌圆钢与结构柱内主筋作防雷引下线，保证所用材料规格、焊接间距、焊接质量等均应符合规范要求。

6.监理方法与措施

35kV变电站的防雷与接地探讨 篇3

关键词：35kV变电站；防雷；接地；雷电灾害事故；电气设备；雷电流

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0136-02

1 雷电对35kV变电站的主要入侵途径分析

通过对大量的雷电灾害事故进行分析后发现，雷电流一般会经由以下三种途径侵入至35kV变电站，并对站内的电气设备造成雷击损坏：

1.1 经由电源线入侵

当感应雷过电压达到一定幅值后，雷电波便会沿着线路向变电站内传输，虽然雷电流经过进线段以及母线侧的避雷器后会被削弱，但其幅值仍然较高，这部分较高幅值的电压经由变压器绕组间的电磁耦合作用感应到变压器的低压侧，最终会耦合至低压二次系统。如果电压幅值大于变电站内二次设备电子元器件的最大耐压值，便会导致设备被击穿，从而影响变电站正常运行。

1.2 经由信号线入侵

通常情况下，当雷电波通过天线或是卫星等信号线时，其便会被转化成为相应的电流或是电压信号，如果此时的电流或电压信号高于变电站内二次设备的整定值，就会造成二次设备损坏。虽然经过转化之后的电流或电压信号也会被防雷装置所削弱，但是在微机综合保护或是监控装置上的电流或电压值仍然相对较高，故此其也会对站内的二次设备造成危害。不仅如此，信号线当中流过的电流或电压经过电磁或电容耦合后，会产生出较高的过电压，这部分电压会对电源线或通信线路的正常运行带来一定程度的影响。

1.3 经由接地线入侵

当雷电直接击中避雷线或是避雷针时，雷电流会经由防雷引下线被导入到大地当中，然而，由于大地本身电阻的原因，进入到地下的电荷无法与大地电荷完全中和，由此一来，便会引起地电位的局部上升，这部分较高的电压施加在变电站内的二次设备上，会对设备造成极大程度的危害。

2 35kV变电站的防雷接地保护措施

为了有效降低雷击对35kV变电站的危害，必须采取合理、可行的防雷接地措施。

2.1 进线段的防雷措施

对于35kV变电站而言，其进线一般有两种情况：一种是架空进线，另一种则是电力电缆进线。鉴于此，在进行防雷时，应针对这两种分别采取不同的防雷保护

措施。

2.1.1 架空进线段防雷。对于此种情况，可在距离变电站1～2km的某段线路上采取防雷防护措施。进线段防雷保护最为重要的作用是限制流经避雷器的雷电流幅值和侵入波陡度。如果是全线都没有加装避雷线的线路，则可在距离变电站1～2km的某一段进线上架设避雷线，其保护角可设置为20°左右；若是全线有避雷线保护的线路，则可将变电站附近2km左右的某一段线路列为进线保护段，在这段线路内，避雷线的保护角可以有所减小，具体减小至何种程度，应当结合现场实际情况，并经过相应计算进行确定。因为在进线段的位置处采取了有效的防雷保护措施，从而降低了该段线路内落雷的概率，而该段线路外的落雷，在侵入变电站的过程之中，雷电本身的幅值也会受到一定程度的限制，这样便可以达到有效的防雷保护效果。

2.1.2 电力电缆进线防雷。针对此种情况，可以在电力电缆的进线侧或是出线侧加装相应的电压等级的避雷装置。由此不但能够防护操作过程中出现的过电压，而且还能起到防护雷击过电压的作用。

2.2 母线段的防雷措施

35kV变电站母线是汇集、分配、传送电能的通路设备，由于变电站母线在运行过程中有巨大电能通过，一旦发生短路就会承受较大发热和电动力效应，所以应当对母线安装避雷器，避免母线遭受雷击发生短路，确保变电站运行安全。根据电压等级的不同，在变电站每组母线上装设相应的阀式避雷器或金属氧化物避雷器，避雷器要用最短的接地线相连于配电装置的主接地网，并在配电装置附近装设集中接地装置。同时，保证避雷器的保护范围可完全覆盖被保护设备，被保护设备与避雷器之间的距离要满足最大距离要求。

2.3 直击雷的防护措施

独立的避雷针应安装在独立的接地装置上。特殊情况下，工频接地电阻在非高土壤电阻率地区不能大于10Ω，必要时可将主接地网直接与接地装置相连，从而降低两者的接地电阻。为了有效防止直击雷经过接地网对35kV变电站设备造成反击，应要求主地网的地下接地点和变电站设备的接地体长度不得小于15mm，这样可使接地体传播的雷电过电压相对衰减，减轻对变电站设备的危害程度。此外，不宜在人流出入频繁的地方设置独立避雷针，如若必须在道路或出入口等地设置独立避雷针，则必须铺设沥青地面，并且保证避雷针与其他接地设置之间的距离超过3m。

2.4 变压器的防雷措施

在35kV变电站中，变压器是最为重要的设备之一，它的防雷保护也是变电站防雷的关键环节。变压器中性点绝缘主要有以下两种情况：一种是全绝缘，另一种是分级绝缘。当中性点为全绝缘时，无需采取专门的防雷保护措施，但必须注意的是，如果变电站内只有一台变压器，并且该变压器的进线只有一路时，则需要在中性点位置处加装一组与变压器绕组首段电压等级相同的避雷器；中性点为分级绝缘时，必须加装与该点位绝缘等级相同的避雷装置，以此来提高变压器的安全性。

2.5 接地保护措施

对于35kV变电站可采取如下接地保护措施：

2.5.1 保护接地。这是变电站接地系统当中最为常用的保护措施之一，具体可分为以下两种情况：一种是高压系统接地。即一台设备或是一组相连的设备利用一根引下线进行独立接地，其能够对绝大部分不良情况起到有效的预防作用；另一种是低压系统接地。通常情况下，35kV变电站可采用IT系统，工程实践表明，该系统的稳定性和可靠性比较高。

2.5.2 屏蔽接地。比较常见的形式有以下三种：建筑物屏蔽接地、低压电缆屏蔽层接地和弱点设备接地。通过屏蔽接地不但可以有效减少变电站内弱电设备所带来的阻碍，从而保持设备本身的独立性，同时还能显著降低来自于外界的电磁干扰，为变电站的稳定运行提供有利的条件。此外，通过在屏蔽体与干扰源金属壳间做成的永久性电气连接，可以将相应的电磁干扰转入到大地当中，进一步确保了变电站运行的安全性。

2.5.3 逻辑信号接地。这种接地措施又被称之为信号接地。通常情况下，在设备外的数据线与远距离的设备进行通信的过程中，会引起瞬时或是高频电噪声，这样一来，会使信号的传输质量受到影响。所以，采用逻辑信号接地时，不可乱接。由于低噪声以及电压不稳定都有可能导致数据传输中断，而瞬时的高电压则会造成芯片损坏，故此，强弱电混接的处理成为关键之所在。具体操作中，可通过设置零电位母线来解决这一问题。母线的接地点可与强接地保持一定的距离，同时，还要确保接地母线的长度合理。

3 结语

总而言之，35kV变电站的防雷接地是一项较为复杂且系统的工作，也是确保变电站安全、稳定、可靠运行的关键措施之一。为此，在具体工程中应当结合实际情况，合理选择防雷接地措施，只有这样，才能为变电站的正常运行提供可靠保障。

参考文献

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防雷与接地方法 篇4

1 建筑防雷接地装置的组成

防雷接地的主要作用是将建筑物或构筑物所受雷电的袭击引入大地, 使建筑物、构筑物免受雷电的破坏, 所以无论任何级别的防雷接地装置, 一般都有三大部分构成, 分别是:接闪器、引下线和接地装置[1]。

1) 接闪器根据建筑物的功能及规模不同, 通常有避雷针、避雷网、避雷带等形式;

2) 引下线根据敷设方式有单独敷设引下线和利用建筑物主筋做引下线两种, 单独敷设引下线一般由引下线、引下线支持卡子、断接卡子、引下线保护管等组成, 可明敷设也可暗敷设;

3) 接地装置一般由接地母线、接地极组成。常用的接地极可以是钢管、角钢、钢板、铜板或利用建筑物底板钢筋做接地极等。建筑防雷接地装置示意见图1。

2 建筑防雷及接地装置工程量计算

2.1 接闪器安装工程量计算

2.1.1 避雷针制作安装[3]

避雷针加工制作、安装, 以“根”为计量单位, 独立避雷针安装以“基”为计量单位, 长度、高度、数量均按设计规定。装在墙上的避雷针的支架, 其制作根据图纸设计另行计算。独立避雷针的加工制作应执行“一般铁件”制作定额或按成品计算。避雷针安装按在安装平屋顶上、墙上、构筑物上、金属容器上等划分定额列项。

2.1.2 避雷网安装

1) 避雷网敷设按沿折板支架敷设和沿混凝土块敷设, 工程量以“m”计量。工程量计算式如下:避雷网长度=按图示尺寸计算的长度× (1+3.9%) 。式中3.9%为避雷网转弯、避绕障碍物、搭接头等所占长度附加值。

2) 混凝土块制作, 以“块”计量, 按支持卡子的数量考虑, 一般每米1个, 拐弯处每半米1个。

3) 均压环安装, 以“m”计量。 (1) 单独用扁钢、圆钢作均压环时, 地区定额有“均压环敷设”项目时, 执行“均压环敷设”项目;地区定额没有“均压环敷设”项目时根据地区定额说明套用定额子目, 如甘肃省则套用“户内接地母线敷设”定额。 (2) 利用建筑物圈梁内主筋作均压环时, 工程量以设计需要作均压接地的圈梁中心线长度, 按“延长米”计算。套用“利用圈梁钢筋均压环敷设”子目, 定额按两根主筋考虑, 超过两根主筋时, 可按比例调整。

4) 柱子主筋与圈梁焊接, 以“处”计量。每处按两根主筋与两根圈梁钢筋分别焊接连接考虑。如果焊接主筋和圈梁钢筋超过两根时, 可按比例调整。

2.2 引下线安装工程量计算

避雷引下线是从接闪器到断接卡子的部分, 其定额划分有:沿建筑物、沿构筑物引下;利用建 (构) 筑物结构主筋引下;利用金属构件引下等。

1) 引下线安装, 按施工图建筑物高度结合引下线敷设长度, 以“延长米”计量, 定额包括支持卡子的制作与埋设。

2) 利用建 (构) 筑物结构主筋作引下线安装时以主筋做引下线长度以“10m”为计量单位计算, 每根柱子内定额按焊两根主筋考虑, 超过两根主筋时可按比例调整。

3) 断接卡子制作、安装, 按“套”计量。按设计规定装设的断接卡子数量计算。接地检查井内的断接卡子安装按每井一套计算。

2.3 接地体装置安装工程量计算

接地装置由接地母线和接地极组成, 目前建筑物接地极利用建筑物基础内的钢筋作接地极的较多, 接地母线是从断接卡子处引出钢筋或扁钢预留, 备用补打接地极用。

1) 接地母线安装, 一般以断接卡子所在高度为母线计算起点, 算至接地极处。接地母线材料用镀锌圆钢、镀锌扁钢或铜绞线, 以“延长米”计量。接地母线长度=按图示尺寸计算的长度× (1+3.9%) 。

2) 接地极安装, 单独接地极制作、安装, 以“根”为计量, 按施工图图示数量计算;利用基础钢筋做接地极时, 钢筋网交叉处需电气焊接的按设计数量执行柱主筋与圈梁钢筋焊接定额。

3) 接地跨接线, 接地跨接是接地母线、引下线、接地极等遇有障碍时, 需跨越而相连的接头线称为跨接。接地跨接以“处”为计量单位计算。

3 建筑防雷接地装置预算的其它问题

1) 关于建筑防雷接地工程主材费的计算

按照建筑防雷接地装置构成结合地区工程量计算规则, 计算出各分项工程量后, 应套用地区定额基价编制预算书, 在预算书编制中主材费的计算是一个重要内容, 而在建筑电气工程定额中, 大部分主材并没有在定额括号内标明单位消耗量, 所以在计算主材数量时要根据已计算出的分项工程量考虑材料损耗率后再计算主材费用。

2) 关于接地装置调试的计算

接地装置调试是建筑防雷接地预算编制中很重要的计算项目, 但在实际操作过程中却是造价人员尤其是初学者最容易漏项的项目, 应引起造价人员的注意。

(1) 接地极调试, 以“组”计量。接地极一般三根为一组, 计一组调试。如果接地电阻未达到要求时, 增加接地体后需再作试验, 可另计一次调试费。

(2) 接地网调试, 以“系统”计量。接地网是由多根接地极连接而成的, 有时是由若干组构成大接地网。一般分网可按10至20根接地极构成。实际工作中, 如果按分网计算有困难时, 可按网长每50m为一个试验单位, 不足50m也可按一个网计算工程量。设计有规定的可按设计数量计算[2]。

4 结语

建筑防雷接地预算编制作为建筑电气预算编制的一部分, 既有建筑电气工程的特性, 又有其装置特殊性, 作为造价管理人员, 应根据施工图纸设计结合地区计价文件, 进行系统列项计算, 以保证建筑电气工程造价的完整性和准确性。

摘要：在建筑安装工程造价确定中, 建筑防雷接地工程预算编制是电气工程预算的重要内容。本文将从建筑防雷及接地装置组成、防雷接地工程量计算、防雷接地预算编制应注意的问题三个方面对建筑防雷接地工程预算编制展开阐述。

关键词：建筑防雷接地,工程量计算,预算编制

参考文献

[1]刘玲.建筑电气.中国建筑工业出版社, 2005

[2]祝连波.建筑安装工程概预算.兰州大学出版社, 2007

接地与防雷特征及要求有哪些？ 篇5

在TN接零保护系统中，通过总漏电保护器的工作零线与保护零线之间不得再做电气连接，PE零线应单独敷设，重复接地线必须与PE线相连接，严禁与N线相连接，

1保护零线必须采用绝缘导线，与配电装置等相连接的PE线截面不小于2.5平方毫米，手持电动工具的PE线不小于1.5平方毫米，

2PE线上严禁装设开关或熔断器，并严禁通过工作电流。

防雷与接地方法 篇6

雷击伤害是全人类公认的最严重的自然灾害之一, 每年因雷击造成人员、牲畜伤亡, 森林火灾, 财产损失不计其数。随着国民经济的高速发展, 城市人口的不断增长, 城市建设也日新月异。大量智能化、高精密设备营运而生, 因此对建筑物防雷接地系统, 要求越来越高。为提高建筑防雷接地的安全可靠, 需要最大限度地降低雷击对建筑系统造成破坏, 避免给社会带来严重的损失, 就必须从基础接地的有效性抓起。

1 工程概况

江西某医院综合住院大楼, 建筑面积4.38万m2, 建筑高度65.3m, 楼层19层, 其中地下2层, 地面17层。楼宇建于开挖近15m深下的中风化岩石层上, 基础采用箱形结构, 无桩基, 防雷接地装置利用箱形基础底板主筋, 通长焊做为接地体, 防雷接地电阻设计值为≤1Ω。这种设计与福州某医院高干病房防雷接地装置相类似, 鉴于后者基础完工后, 测试接地电阻大于设计值, 预估本工程也有可能出现这种不合格情况。分析原因, 主要有以下两个方面的弱点。

(1) 与其他 (一般的) 建筑基础相比, 本建筑物没有桩基和承台, 防雷系统中的接地装置减少了和大地的接触面、埋地深度, 接地电阻必然较大, 雷电的泄流效果会被严重削弱。

(2) 一般土层电阻率在50-100Ω·m, 本建筑物倚山而建, 基坑开挖达15m, 箱形基础设在中风化岩石层 (电阻率均在4000Ω·m以上) 上, 处于岩石和土壤交界处, 介质电阻率不连续, 与大多数建筑物, 建于普通地理环境 (土壤电阻率较低) 中不同, 其防雷系统接地电阻值必然趋大。

2 防雷接地施工预防措施的落实

为避免接地电阻达不到设计要求的状况, 施工开始就做好相应的准备。第一阶段, 一方面积极与设计方取得联系, 将所担心事项及以往的经验与之沟通;另一方面做好充分的准备工作, 从施工技术、人为操作以及新工艺三个方面, 制订详实的施工方案。第二阶段, 将施工组制定的施工方案, 申报公司技术部门审批, 并征得设计方、业主、监理认可。第三阶段, 依据施工方案, 指导施工;严格管理, 精心操作;以弥补利用箱形基础钢筋做防雷接地装置的先天不足。

(1) 箱形基础底板混凝土中, 增埋人工接地极。根据本工程所处的地质特点, 结合土建做法, 决定:南北向参照相关规范, 均沿箱基外侧 (距3m远) , 将-50×50×5×3000的镀锌角钢接地极 (共11根) , 深埋在箱基底-14.3~9m厚达5m的混凝土层里。采用-50×5镀锌扁钢做母线连接, 通长焊接形成接地体, 并延长接地体的有效长度, 首尾引出待用。

(2) 回填土中, 增埋人工接地极。因东侧相邻岩壁, 混凝土结构空间小, 施工方法无法同上, 所以将人工地极 (5根) 埋设在-9~±0.00m回填土层里 (总体做法详见图1和图2) 。考虑到回填土内连接地极扁钢, 因水土腐蚀, 影响使用寿命, 除焊接处做防腐处理外, 水平段母线均刷两道热沥青保护。

(3) 利用护坡锚杆做人工接地极。本建筑物西侧不到10m有旧楼相邻, 地下室土方开挖落差达15m高, 防止西侧护坡垮塌, 影响附近居民楼, 土建采用钻孔装锚杆加固护坡。为不影响工期, 与土建专业协商, 利用锚杆作为水平接地体, 锚杆头焊接起来, 按人工地极要求进行保护处理, 合理利用现场有利条件, 一举两得, 形成可靠持久的自然接地体, 既经济且有效。

上述做法, 虽然施工工序繁琐, 难度大, 但依实际情况分析, 有以下四点好处: (1) 箱基基本处于电阻率高的风化岩层包围中, 环境接地电阻已相当大, 而基础又做了防水处理, 使得接地电阻继续增大。图1、图2的做法, 增设人工接地体, 延长防雷接地体的埋地深度, 有效地缓解了这一缺陷。 (2) 一般地极埋在土壤里, 受湿度影响大, 寿命不如上述的做法长。 (3) 基础外围埋设地极, 具有均衡电位效果, 提高建筑物设备、人员安全。 (4) 人工接地极深埋, 可以降低跨步电压;遭遇雷击时, 可以更好地保护人身安全。

(4) 化学药剂降阻法。接地电阻降阻剂, 是由各种化学物质配置而成的, 在接地极周围敷设了降阻剂后, 可以起到增大接地极外形尺寸、增加与其周围大地介质之间的接触面。同时, 东侧再辅以WJ-III型长效降阻剂, 因而, 在很大程度降低了接地电阻值。

(5) 换土法。考虑整个基础与岩层相界, 特别建筑物东侧为中风化岩石壁, 电阻率更大, 且人工地极, 没有空间埋在-9m下的混凝土层里, 只可埋在±0.00~-9.00m回填土内。因此, 选用电阻率较低的粘土、黑土 (电阻率在60Ω·m以下) 进行回填, 夯实 (做法详图3、图4) , 尽量改善箱基四周土壤环境, 让人工接地极尽可能发挥大作用。

(6) 控制施工环节的人为因素影响接地电阻值。防雷系统安装过程, 时常由于操作人员责任心不强, 焊接技术不熟练, 立焊的操作技术差 (常有夹渣、咬肉、虚焊、焊缝不饱满等瑕疵) , 引下线错焊等缺陷。此外, 现场管理人员, 对有关规定的交底不力等因素, 直接利用对头焊接的主筋作接地网、引下线等等, 这些施工通病的量变, 到一定程度就会产生质变。多个薄弱环节叠加, 使整个系统产生隐患, 降低安全可靠性, 一旦某个环节承受不了一定强度的雷击, 后果不堪设想。针对这些担心, 将全体施工人员的素质教育, 贯穿于整个施工过程。

(1) 从管理技术人员到生产班组成员, 经常进行职业道德教育, 增强管理人员和焊工的责任心。加强对焊工的技能培训, 特别是对立焊、仰焊等难度较高的焊接进行培训。 (2) 建立内部三道自检程序。首先, 生产小组交叉互检, 及时补焊不合格的焊缝, 清除焊渣, 焊缝进行防腐处理, 引下线焊接好刷标记交下道工序, 以免错焊;其次, 每道工序完成班组长自检;再则, 由管理人员进行综合检查。道道防止疏漏;最终向监理、业主申报进行隐蔽验收。 (3) 建立合理的奖惩制。将“谁施工谁负责, 谁操作谁保证”的原则, 烙印在现场每个人员心中, 这种责任分明、消除推诿现象, 促进道道工序规范化。

3 效果分析

为准确掌握本工程防雷接地系统的实际情况, 验证施工过程采取上述措施的有效性, 邀请气象部门, 分两次进行系统检查及防雷电阻测试 (均测试10处) 。第一次, 验证大楼原设计箱基地网自身效果。于2003年9月大楼地下室完工回填后进行测试。结果, 正像初期担心的那样, 防雷接地电阻值为1.7~2.4Ω, 没有达到设计要求。将人工地极、被利用的加固锚杆, 从东、西、南、北形成闭合环形人工接地装置, 并入箱基地网, 于2004年5月份, 第二次再实测防雷接地电阻值。效果果然显著, 接地电阻实测值比较均匀, 各测试点的结果都<1Ω, 达到设计要求。可见, 以上采取的预防性措施, 起到了决定性作用。

4 结语

建筑物的防雷系统是一项庞大而复杂的系统工程。对建筑的安全使用, 配套设备正常运行, 人身安全有着至关重要的作用。本医院综合住院大楼的防雷接地系统, 在施工中, 除了严格遵守规范设计要求, 针对特殊情况, 积极采用新技术、新工艺外, 还充分调动人的主观能动性, 真正落实措施方法的有效性, 使大楼建筑更好地消除雷害, 给在大楼工作、生活的人们, 创造安全可靠舒适的环境。

摘要：文章介绍江西某医院综合住院大楼, 特殊环境基础接地工程的施工方法。在基础防雷接地施工中, 因地制宜, 采取积极的预防性措施, 使工程的箱形基础, 在自然接地体埋地较浅, 地质条件十分不利 (电阻率大) 的条件下, 使大楼的防雷接地装置, 达到设计要求。

关键词：防雷接地装置,接地电阻值,预防措施,因地制宜,设计要求

参考文献

[1]GBJ50057-94, 建筑物防雷设计规范

[2]DBJ13-22-99, 民用建筑电气工程施工技术操作规程

[3]JGJ/T16-92, 民用建筑电气设计规范

[4]工程建设标准强制性条文.房层建筑部分, 2002

防雷与接地方法 篇7

城市中每一栋建筑都具备接地的线路系统, 而在智能楼房建筑逐渐覆盖城市取代旧楼的今天, 建筑物中装置的接地线路系统需要具有理想的防雷效果。这样在雷雨天时[1], 如果雷电打到楼房建筑上, 系统也可以通过线路将雷电带来的巨大电流引导到地层中, 以此维护建筑的完整以及内部居民的安全。同时, 接地系统还能令楼房建筑之中的各种设备以及电气拥有电压平均的、电位平衡的雷电阻隔构造。在帮助楼房建筑进行接地线路规划时, 必须重点强化线路系统的防雷效果, 令内部居民能够放心在楼房建筑内部生活。

2 建筑内电气装置接地系统的防护设计

2.1 接地系统存在的问题和防护设计方式

城市不少建筑在装置线路以及电气时, 会把许多电气和线路都安装在楼房的外部, 并且地面部分的某些线路容易出现短路。这些情况致使装置在外部的导电线路结构中存在一定的故障电压。当出现线路存在故障电压并且未能马上处理时, 就可能形成电弧并导致着火情况。所以在对线路进行规划设计时, 对于建筑内部的配电间必须设计重复接地的一段线路, 同时其中如果存在总配电装置, 也需要进行反复接地的设计, 在建筑之中存在许多配电的设备以及线路, 在这些线路内部的中间部分和尾端, 需要通过重复接地的设备对这些重要部分进行防雷保护。除此之外, 在设计时还应该进行多点保护设置, 同时要妥善选用保护线路及电气的漏电维护系统的类别。

2.2 防雷系统存在的问题和防护设计方式

在打雷时, 雷电一般通过直接劈打的方式接触耸立的建筑或者物体, 而当城市电气设备的装置数量越来越多, 打雷时雷电能够经由一些金属材质的物品或者导电设施, 通过传输电流的方式毁坏楼房建筑的内部, 或者通过电流引导对建筑之中活动的人员带来威胁[2]。因为雷电迫害楼房以及居民的方式出现了变化, 防雷的系统也随之进行了更新。从前一般只需单纯在楼房建筑上装置一根避雷针设施或者装置阻挡电流的避雷带, 但是现在都需要实施ADBSGP。目前打雷时所带来的电流会通过通信装置、网络线路以及某些无线的装置和设备传输并侵犯楼房建筑的内部。当发生这种类型的雷击情况时, 通常会给楼房内部的民众带来恶劣的损失和侵害。

目前不少城市楼房建筑之中都装置了具有防雷作用的电涌维护设备。这种保护装置在运行是能够压制附近的浪涌电流, 同时还能够对过电压进行防控, 以此保障建筑内部各个电气装置以及线路的安全。通过电涌设备能在一段非常短暂的事件中, 将维护传导线路移动并转接到附近的等电位结构内部, 令电气装置上多处电压都可以转换为等电位水平, 同时将由雷电打击而出现的强大脉冲传输至地层。随后这些设备上不同端口原本存在的电位差值会逐渐复原并下降, 由此一来连接在线路系统之中的装置以及设备就可以获得保障与维护。概括来说, 电涌维护装置在楼房建筑的线路中除了包括信息方面的维护装置之外, 还有针对电源设备装置的电涌设备, 此外具有绝缘能力的火化隙装置和其中的等电位线路连接都是关键部分[3]。如果按照电涌设备之中的电流传输实际流通量来说, 能够划分成过电压维护装置、雷电防护装置以及相应的SPD。在整体电路结构之中的进入以及输出电缆中, 需要装置上电涌保护器装置。如果雷电落下时对电缆线路造成直接侵害, 或者电缆在运作时对过电压产生明显的感应, 就能经由电涌装置对电压指数以及电位进行调整, 令系统之中的设备在不同的端口上都能够达到一个相等、平衡的电压水平, 这样就能达到维护线路设备的效果。

3 对楼房建筑之中的雷电防护接地线路系统进行设计的方式

对于当前的楼房建筑来说, 在内部装置具有防雷作用的接地系统对于线路设计而言是非常关键的环节。通常将楼房建筑之中的雷电防护设计系统能够划分成三个不同的类别:即专业电气设计领域中所说的一类线路、二类线路以及三类线路。对于许多用于居住的楼房建筑来说, 通常选择装置二类的线路系统, 这个系统具备理想的雷电防护效果, 如果楼房建筑之中装置了某些具有爆炸可能的设备或者堆放了一些容易起火的物品, 就需要选择一类的雷电防护系统设计, 这个类别的雷电防护线路系统通常包含电路的引下线部分、接闪装置以及平衡电压的均压环部分, 同时其中还有连接地层的线路结构。在一类设计中, 对接闪装置进行设计时, 技术人员通常会选择装置避雷针设备以及避雷带, 或者将这两种具有避雷效果的设备结合起来。在对避雷带设施进行装置时, 需要顺着房屋的边角, 楼房中的窗檐以及屋脊部分进行敷设。对于建筑楼房外层的一些金属材质部分和某些建筑构件, 则必须和雷电防护设备进行贯通衔接。对于楼房上方的接闪装置, 则需联合其中的引下线进行衔接并利用电焊方式相互关联。在一些楼层较高的建筑楼房中, 引下线部分需要尽可能选择钢筋材质或者水泥材质充当系统之中的引下线, 在系统的引下线结构之中包含两条关键的钢筋材质, 这个部分的钢筋材料在粗细上需要超过12毫米, 设计和装置时需要通过电焊技术或者特殊的捆绑方式将两根关键的主钢筋互相连接。在系统之中的引下线部分, 可以设定多个进行测量的准确位置, 将连接地层电压电位平衡的连接板互相衔接起来。设计引下线结构能够通过多点将接收到的雷电迅速导出, 并且可以节约许多设计及安装材料, 在实际装置施工方面更加便捷, 并且不会对楼房外部设计的美观性造成破坏[4]。

对于建筑楼房的地线连接系统进行设计时, 为保证设计的品质可以选择通过外圈部分的一些桩基以及基础梁所装置的钢筋形成一个完整的闭环, 假如在设计环境中无法利用基础梁内部的钢筋进行衔接, 就需要选择直径为4mm、长度为40mm的扁形钢条充当其中的连接主体, 让楼房以外的系统能够敷设为完整的圆环形状, 同时要保证环形的闭合性, 并在水平方向上进行接地。设计时需要将系统之中全部的闭环结构以及桩基部分联合起来。

4 结束语

无论在哪个时期, 接地线路系统都能够发挥维护楼房建筑以及民众安全的作用, 所以要保证接地线路设计完善, 在正式投入运作使用之后, 能够发挥优良的防雷效果。要想楼房建筑之中的接地线路系统能长期稳定运作, 就需要做好设计工作, 对于其中的连接必须保证等电位, 同时对于楼房建筑中的信号传输线路、电能的电源线路以及其中金属材质的管网, 都需要设计对应的电涌维护设备, 并等电位通过线路直接实施对应的连接, 同时对于建筑时钟的保护区, 同样需要进行等电位设计。

参考文献

[1]张淑河.防雷接地在楼宇建筑中智能化系统的作用[J].电脑知识与技术.2012, 34 (27) :562-564.

[2]王春莹, 高雪莲.某电厂防雷接地系统简析[J].科技情报开发与经济.2011, 06 (15) :678-681.

[3]毕志强.关于建筑电气防雷接地系统施工简述[J].黑龙江科技信息.2014, 21 (06) :1152-1154.

铁路站房接地与防雷设计总结 篇8

铁路站房是广大旅客候车与集散的空间, 属于人员密集场所, 相比一般建筑物其重要性更高一些, 而且属于一个地区的标志性建筑, 其安全性必须予以重视。另外, 站房内有许多信号设备用房, 担负铁路列车的正常运行, 要保持信号系统的准确运行, 不受外界干扰, 铁路站房需要构建有效的雷电防护系统。

本文以高铁安阳东站为例, 介绍防雷、接地、等电位联结、低压电源系统接地、信号机房的屏蔽措施等做法。

2 铁路综合接地系统概念

铁路综合接地系统是用贯通地线将铁路沿线所有接地系统进行等电位连接, 综合接地系统既是一个低电阻大地网, 又是一个大等电位体。如图1所示, 其中铁路站房、通信楼等建筑物的结构网接地又作为该综合接地系统的接地装置。

3 站房接地防雷系统

铁路站房内部必须采用总等电位接地系统, 一方面是人身安全的防护要求, 另一方面也是强弱电设备雷击电磁脉冲防护的要求。

通过将站房防雷系统接地、低压电源工作接地、建筑物基础基地、保护接地、弱电设备工作接地等通过等电位联结的方式构成联合接地系统, 达到有效的防护效果。下面介绍这几个方面的具体做法。

3.1 接地系统

为减少人体同时接触不同电位引起的电击危险, 在建筑物内部需对电气装置采用总等电位联结。主要通过在建筑物的电源进线处将下列可导电部分互相连通:

1) 进线处的PE母排或PE干线;

2) 接地极引入线;

3) 水道干管;

4) 燃气干管;

5) 采暖和空调干管;

6) 建筑物的金属结构。

图2所示为本工程联合接地的内容, 由图2可以看出, 除了上述各类内容外, 各类强弱电机房的接地, 防雷接地等均联结成一个大的等电位体, 并与铁路贯通接地线联结。

具体做法包括:

1) 利用桩、承台及基础底板内主钢筋相互焊通作为联合接地装置。在建筑物外墙四周的地下另设置环形接地装置, 该环形接地装置距外墙面1m, 埋深1m。环形接地装置采用60mmx6mm热镀锌扁钢, 镀层≥60μm, 与每处防雷引下线在地下连通。并在适当的位置与铁路贯通地线连接。

2) 凡有防雷引下线和电气接地引上线的结构柱, 要求该结构柱下方的桩内主筋 (至少四根, 且直径≥Φ10) 与承台的面筋焊接, 然后承台面筋再与所连接的基础梁面筋及所经过的接地连接线焊接连通。所有焊接长度须>6D。共用接地装置的接地电阻须≤1Ω。

3) 在与防雷引下线相对应的室外埋深1.0m处由被利用作为引下线的钢筋上焊出一根40mm X4mm热镀锌扁钢, 此扁钢伸向室外, 距外墙皮的距离≥1.5m, 供加打人工接地体用。

4) 进出建筑物的各种金属管道在进出处通过就近与防雷接地装置连接。

5) 各类专业机房的工作接地或保护接地均引自建筑物的基础钢筋接地网。

3.2 防雷系统

站房的防雷包含外部防雷系统和内部防雷系统。外部防雷系统是防直击雷的外部防雷装置, 内部防雷除了上述等电位联结外, 还要为建筑物内的电气和电子设备提供雷击电磁脉冲的防护。

铁路站房的防雷等级确定, 除了大型火车站直接按二类防雷设计外, 需经计算雷击次数确定, 注意要按人员密集场所考虑, 本工程预计雷击次数N=0.085, 应为二类防雷建筑建筑物。具体做法包括:

1) 屋顶沿女儿墙设周圈避雷带和避雷网格, 采用25mmx4mm热镀锌扁钢, 屋面避雷网格的间距≤10mx10m或12mx8m。避雷带在女儿墙或屋脊上明敷, 安装高度150mm, 直线段支架1 000mm, 拐角处支架间距300mm;避雷带在上人屋面暗敷设, 暗敷深度≤30mm;避雷带在不上人屋面明敷, 安装高度150mm。屋面避雷带搭接处焊接, 并做防腐处理。

2) 防雷引下线利用建筑周边的结构柱内两根>Φ16对角主筋, 防雷引下线顶端与避雷带相焊连, 底端与基础接地网相焊连, 防雷引下线间距≤18m。部分防雷引下线的结构柱在距室外地坪以上0.5m处做接地电阻测试点, 共4处。

3) 本工程主入口处, 结构柱的跨距达到24m, 此时不可能在跨距中间设引下线, 则首先在跨距两端均设引下线, 并在其他地方增加引下线的数量, 保证引下线的平均间距≤18m即可。

4) 屋面所有电气设备及其他正常不带电的设备金属外壳与避雷带均做≥2点的金属性焊接;屋面所有金属性装饰物或构造物均与避雷带做金属性焊接;幕墙、金属门窗等外墙金属件的金属预埋件就近与避雷系统做电气连通。

3.3 金属屋面防雷

本站房屋面局部采用压型钢板作为屋顶, 经核实, 钢板厚度为3mm, 且板下无可燃物。根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010, 可以采用该屋面钢板作为接闪器。但要保证屋面钢板之间的连接是持久的电气贯通, 一般采用卷边压接的办法, 可以同时满足防水要求。

如果屋面金属板厚度不能满足要求, 需在高出屋面的位置敷设网状接闪器。

3.4 金属雨棚防雷

雨棚屋面不单设防雷装置。利用雨棚金属屋面板互相连通作为防雷装置, 要求钢板厚度>0.5mm, 板下无易燃物品。

利用雨棚柱内上下相焊连的主筋作为防雷引下线, 上端与雨棚金属屋面连通, 下面与站台基础钢筋、贯通地线及站台通道结构钢筋网等互相连通。

引下线利用雨棚柱内两根大于Φ16对角主筋, 防雷引下线设于每个柱子处。

每个雨棚柱底端与站台钢筋及路基下方的贯通地线可靠连接40mmx4mm热镀锌扁钢。

3.5 电源系统接地

供电系统有两个接地, 一个是系统内电源端的带电导体的接地, 称作系统接地, 如变压器中性点的接地。另一个指保护接地, 如电气装置内电气设备金属外壳等导电部分的接地, 能有效防止人身电击。

1) 低压电源系统接地与保护接地共用

10/0.4k V变电所既是低压系统的电源端, 也是10k V系统的负荷端, 因此他既有变压器低压中性点的系统接地, 也有高低压电气设备外露导电部分的保护接地。

本工程10k V网络经小电阻接地系统, 10/0.4k V变电所设在站房左侧地下一层, 低压采用TN接地型式。变电所内将变压器中性点接地与设备外壳保护接地合为一体, 如图3所示。

从图3可知, 如果上级110/10k V总变电所采用小电阻接地, 在下级10/0.4k V变电所内高压侧发生接地故障时, 接地故障电流Id将通过设备外壳、RB、RB'和小电阻R等的通路返回电源, 这样Id值可达数百安以至近千安 (可以通过调节电阻R值来选择) 。在如此大的故障电流情况下, 电源侧的继电器和断路器将在很短的时间内迅速切断电源。由于10k V电源中性点接了地, 非故障相的对地电压虽然有所升高, 但不会像中性点不接地那样高至相电压的3倍, 此时由于继电保护将电源迅速切断, 所以大大降低了对10k V供电系统的元件绝缘水平要求。

变电所接地电阻RB上产生的电压降为Uf=Id.RB, 由于Id的增大Uf也将随之增大。如果低压系统电源中性点通过RB实现接地, 由于共用同一RB接地极, 此处上千伏的故障电压Uf将沿线路传导至低压电气装置内, 引起电气装置对地暂时过电压, 并引发各种电气事故。

故要求建筑物内采用总等电位联结, 不但站房内如此, 整个雨棚, 站台, 桥梁等均实现总等电位联结。由于采用总等电位联结, 建筑物内将不会出现上述工频暂时过电压, 但如果户外不具有等电位保护范围内的电气装置, 需采取其他措施, 如通过采取TT系统防人身电击及降低RB值防止其配电装置绝缘击穿。

2) 低压电源系统接地采用一点接地

低压电源系统接地采用正确的接地方式, 可以防止杂散电流引起电磁干扰。

对于电源中性点如何接地, 《交流电气装置的接地设计规范》GB 50065-2011第7.1节有相关描述。

对于单电源系统, 当采用TN-S系统, 整个系统全部采用单独的PE, 电源系统应有一点直接接地, 如图4箭头所示, 中性线上的不平衡电流直接流回电源中性点。

如果采用在装置的受电点低压柜内将PEN分离成PE和N的TN-C-S系统, 如图5所示, 中性线上的不平衡电流将有多条路径流回电源中性点, 产生杂散电流引起电磁干扰。

本工程采用两台变压器供电, 低压侧采用单母线分段中间设联络的配电方式。对于这种多电源的TN系统, 避免杂散电流可以采用具有单独PE和N的多电源TN-C-S系统, 如图6所示。图中应符合下列要求:

1) 不应在变压器的中性点直接对地连接;

2) 变压器的中性点之间相互连接的导体应绝缘, 且不得将其与设备外壳连接;

3) 中性点之间相互连接的导体与PE之间, 应只一点连接, 并应设在总配电屏内。

为杜绝杂散电流, IEC规定一建筑物内的PEN线需按可能遭受的最高电压加以绝缘, 而全建筑物内的PEN线只能在变电所低压配电盘内或在低压供电的建筑物电源进线处通过与PE线的连接作一点接地, 不得在其他处将PEN线或N线再接地。但对装置的PE导体则可以重复接地。

如果在建筑物内另有低压备用电源线路或自备柴油发电机电源, 则该电源线路的PEN线或发电机的中性线也都不得再接地, 他们都需通过与上述一点接地的接地处相连通而实现全建筑物内的一点接地。

附带说明, 变电所变压器中性点套管引出的是PEN线, 按IEC标准PEN线上是不允许装用开关电器来切断的, 因此变电所低压配电盘内的总开关和分段开关只能采用三极开关。

4 信号机房综合防雷接地方案

根据需要, 铁路线上会设置专用的铁路信号楼, 其具有较高的防雷接地要求。而本工程为一中型站房, 防雷要求远远达不到铁路信号楼防雷要求, 故只在一些专业性要求较高的信号机房做特殊防雷处理。这些房间包括信号计算机室、信号电源室、继电器室、综合值班室及电缆引入室等。

4.1 防屏蔽设计

信号机房防雷接地设计主要根据“法拉第笼”均压及防屏蔽原理。

法拉第笼是基于古典电学原理, 起着均压和屏蔽的作用。它可以保护笼内放置的设备, 不论金属笼体附加多高的电压, 其内置的设备都不会出现电压反击现象。

采用低阻抗等电位的搭接网络构筑两个完整的笼式屏蔽系统和一个完整的接地终端系统, 这就是“内外两笼, 上下两环及一立柱”, 即“221模式”综合防护系统。

“外笼”指整个站房顶面、外墙面大空间屏蔽笼, 它将整个建筑物屏蔽罩住, 可以全方位地接闪保护被罩住的建筑物顶部, 侧面免遭直击雷、感应雷及辐射电磁波干扰。它由基础地网 (网格尺寸≤3m×3m) 及四面墙体圈梁、立柱 (基础柱、构造柱) 、主筋 (构成≤5m×5m网格) 和屋顶面避雷网 (网格尺寸≤3m×3m) 的六面体构成。基础地网及屋顶面避雷网网格节点应进行焊接。如图7、图8所示。

外笼主要是对直击雷、感应雷电防护。同时, 对室内设备形成初级屏蔽, 初步改善室内设备电磁兼容环境。信号、信息及通信机房均设外笼。

“内笼”将信号机房内的信号设备罩住, 对置于其中的信号电子信息系统来说, 具有对电磁幅射干扰的屏蔽作用。其六面体由Φ8圆钢焊接成不大于600mm×600mm笼式网格, 其中门窗屏蔽 (包括室内微电子设备隔断墙) 均为铝网格型材, 截面积≥9mm, 网格尺寸≤80mm×80mm。

内笼是为了进一步改善信号电子设备电磁兼容环境条件而设。

上环“避雷带”为雷电接闪装置。它是连接屋顶面上部立柱主筋、避雷网和外墙干挂石材钢结构的纽带。

下环指“环形接地装置”。它通过连接立柱主筋与基础地网构成共用接地系统。下环外与立柱主筋、贯通地缆和外墙干挂钢结构连接, 内与引向室内功能接地汇集线连接, 所以下环是连接接地系统纽带。如图8所示。

立柱不仅是外笼主干, 又是暗设辅助引下线, 同时它还有连接内外两笼接地作用。机房周边的结构柱均作为外笼主干立柱。对于部分区域由于外墙为窗户, 需在两个柱子之间窗框内上下敷设一根结构主筋, 以满足外笼网格≤5mx5m。

4.2 信号机房接地设计

在铁路综合接地系统中, 应将强电设备与弱电设备分开接地。强电接地及防雷引下线接地均就近接至建筑物基础钢筋网, 通讯及信号系统接地均接至室外环形接地体, 并要保证各弱电系统之间的接地点距离>5m。如图8所示。

引入机房的功能地线均引自室外环形接地体。在机房内四角距离地面0.15m处 (在防静电地板下0.1m左右) 各设置接地端子 (采用综合接地用桥隧型接地端子, 表面与墙面平齐) , 接地端子应与机房屏蔽层及防静电地板下的金属支架等栓接。如图9所示。

信号机房防屏蔽立体示意图见图10, 内笼做法见表1。

5 雷击电磁脉冲的防护

在防雷击电磁脉冲的措施中, 建筑物自然屏蔽物及各种金属物之间采用等电位连接, 并合理选用和安装SPD, 具有这些合理的措施才能保证建筑物及内部设备的安全。

建筑物的雷电防护需划分为不同区域, 可能遭到直接雷击的划分为LPZ0A区, 不大可能遭到直接雷击或在防直击雷保护范围内, 但是雷击电磁场强度没有衰减的区域划分为LPZ0B区。其次, 在建筑物内部雷击电磁场强度进一步减弱的区域可以划分为LPZ1、LPZ2等后续防雷区。

强电设备通常抗干扰能力较强, 电子设备抗干扰能力较差, 应分别设置在LPZ1、LPZ2等区。本工程的信号机房等都置于LPZ2区。

进入内部防雷区的线路防雷击电磁脉冲主要通过设置SPD加以控制。从LPZ0区进入LPZ1区的线路和电缆, 如引入本建筑的外部电源, 应在LPZ1区的入口处安装相应的浪涌保护器;从LPZ1区进入LPZ2区的线路和电缆, 如从配电室引入弱电机房的电源, 应在机房的入口处配电箱内安装相应的浪涌保护器。

对于本工程电气设备, 为防止雷电入侵, 将浪涌保护器 (SPD) 主要设置在下列场所:

1) 在变电所变压器高压侧装设避雷器;在低压侧母线上装设I级试验的限压型浪涌保护器, 冲击电流值60k A, 电压保护水平2.5k V。

2) 在由楼内引出室外的配电箱、柜处 (屋顶风机、室外照明等) 加装II级试验的限压型浪涌保护器, 冲击电流值40k A, 电压保护水平2.5k V。

3) 在电梯配电箱以及消防、安防、通信、网络及有线电视等弱电机房的配电箱内加装II级试验的限压型浪涌保护器, 冲击电流值40k A, 电压保护水平2.5k V。

4) 在消防、安防、通信、网络及有线电视等电子系统的引入端弱电箱内装设的浪涌保护器由系统供应商负责提供。

对于电子系统的电涌保护器安装按下述要求:

1) 当电子系统的室外线路采用金属线时, 如电话电缆、有线电视同轴电缆等, 在引入的箱内安装D1类高能量试验类型的电涌保护器, 可以根据设备要求选择短路电流, 无法确定时短路电流可选用1.5k A;

2) 当电子系统的室外线路采用光缆时, 在引入的弱电箱内电气线路可以安装B2类慢上升率试验类型的电涌保护器, 可以根据设备要求选择短路电流, 当无法确定时短路电流可选用75A。

3) 铁路信号系统专用浪涌保护器需根据信号设备要求安装自带的产品。

6 结束语

完善的接地防雷措施, 需要采用多种方法从不同角度进行综合保护。针对具体工程, 需要仔细分析, 只有做好最基本的防护措施—总等电位联结, 再结合先进的防雷电子产品, 才能将雷害减少到最低限度。

摘要：本文以某铁路站房为例, 简述防雷与接地系统设计原则和要求。重点介绍信号机房的特殊防屏蔽措施。

关键词：防雷接地,等电位联结,信号系统,法拉第笼,SPD

参考文献

[1]中国航空工业规划设计研究院组编, 工业与民用配电设计手册 (3版) [M].北京:中国电力出版社, 2005.

[2]王厚余等.低压电气装置的设计安装和检验 (2版) [M].北京:中国电力出版社, 2007.

[3]铁运 (2006) 26号, 铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见.

接地装置、防雷装置的安装与维修 篇9

1.1 人工接地体的垂直安装。

垂直安装是指接地体与地面垂直, 采用打桩法将接地体打入地下。a.接地体的选材与制作。垂直安装的接地体通常用角钢或钢管制成。b.接地体的安装。采用打桩法将接地体垂直打入地下。

1.2 人工接地体的水平安装。

在土层浅薄的地方, 接地体一般采用水平安装。a.接地体的选材与制作。水平安装的接地体通常用扁钢或圆钢制成。为了便于接地体与接地线的连接, 水平接地体的一端弯成直角, 安装时露出地面。如采用螺钉压接, 应先钻好螺钉通孔。b.接地体的安装。采用挖沟填埋的方法, 将接地体水平埋设在地下, 其深度应为距地面0.6米以下。如果是多极接地, 接地体之间应相隔2.5米以上。

1.3 减小接地电阻的措施。

a.在土壤电阻率不太高的地层, 可增加接地体的个数。b.如果地下较深处电阻率较低, 可增加接地体埋设的深度。c.在土壤电阻率较高的地层, 可在接地体周围填入化学降阻剂, 也可用8kg食盐、30kg木炭拌匀后加水, 置于接地体周围, 以降低接地电阻。d.对于土壤电阻率很高的地层, 可挖坑换土。

2 接地线的安装

接地线应尽量利用建筑物的金属结构、吊车轨道、配线的钢管等。如果不能利用上述导体时, 应安装接地线。

2.1 接地线的选用。

常用的接地线有圆钢、扁钢及各种裸铜线、绝缘钢线、铝裸线、绝缘铝线, 具体要求如下:a.电气设备的金属外壳保护接地线选用。参见表1的规定。b.输配电系统工作接地线选用。配电变压器低压倒中性点的接地支线, 要用截面积为35mm2的裸铜绞线, 容量在1000伏安以下的变压器中性点接地支线可用截面积为25mm2的裸铜绞线。必须注意的是, 埋设在地下的接地线不准采用铝导线, 移动电气设备的接地支线必须采用铜心绝缘软线。

2.2 接地干线的安装。

a.接地干线与接地体的连接处要用加固镶块, 加固镶块和接地体应采用电焊相连, 焊接处均应刷沥青防腐。接处干线的连接也应尽量用电焊焊接, 如用螺钉压按时, 连接处的接触面须经防锈处理 (如镀锌或镀锡) , 并采用直径为12—16mm的镀锌螺钉。安装时螺帽要拧紧, 接触面要保持平整、严密。连接处如埋入地下, 应在地面上做好标记, 以便于检查和维修。b.多极接地和基地网的接地干线与接地支线的连接处通常设置在地沟中, 并有沟盖覆盖在上面。连接方法可采用电焊或螺钉压接。用螺钉连接时, 接地干线应使用扁钢, 扁钢预先钻好孔, 并经防锈处理。单纯接地干线之间应用电焊焊接, 连接处应埋入地下300mm左右, 做好防腐处理, 并在地面上标明干线的走向和连接点的位置。c.室内的接地干线多为明设, 一般沿路敷设, 与地面的距离约为300mm, 与墙距15mm, 并用线卡支持牢固。d.用圆钢或扁钢作接地干线时, 接地干线之间的连接及接地干线的加长必须用电焊。搭焊时扁钢的搭接长度为宽度的2倍, 圆钢的连接长度为圆钢直径的6倍。焊接处同样应做好防腐处理。

2.3 接地支线的安装。

a.电气设备与接地线的连接可采用电焊或螺钉连接, 但应保证连接可靠, 有震动的地方要采取防震措施。b.在室内容易被人体触及的地方要选用多股绝缘线作接地线, 其他场所可选用多股裸线作接地线。用于移动电气设备的接地支线, 一般由设备的外壳接至电源插头的接地点应选用铜心绝缘软线, 接地线与电源线一齐套入绝缘护层内, 并规定三心或四心橡胶套或塑料护套电缆中黄绿色 (或黑色) 绝缘层的一根作为接地支线。c.接地支线加长时, 连接处必须按正规接线要求处理。d.接地支线的每一连接处, 都应置于明显位置, 以便于维修。

3 接地电阻的检测

a.断开接地线与电气设备外壳之间的连接。b.将电流探针插在距接地体40米处, 把电压探针插在距接地体20米处, 二支针垂直插入地面下约400mm。c.用最短的连接线将仪器的接线往下与接地体相连, 用较短的连接线将仪器的接线柱与电压探针相连, 用最长的连接线将仪器的接线柱与电流探针相连。d.仪器粗调旋钮有3档, 根据被测接地电阻的大小, 选择粗调旋钮的位置。e.以每分钟120转的速度均匀摇动手柄, 当表头指针偏离中心时, 调节细调拨盘到表针居于中心为止。f.细调拨盘的指针指示值与粗调旋钮的倍率, 就是被测接地电阻值。如细调拨盘的读数是0.35, 粗调旋钮的倍率是10, 则被测接地电阻是3.5欧。

4 接地装置验收与检修

4.1 验收检查。

接地装置安装完毕, 要对接地装置的外露部分进行外观检查和测量检查, 内容包括:a.检查接地装置的材料, 看是否按设计要求选用, 重点检查接地线的载流量是否够。b.检查接地体、接地干线、接地支线的连接处是否按设计要求进行处理。c.逐一检查接地装置的各连接点, 看是否有漏接、错接、虚焊和松动, 发现不正常情况应采取措施加以处理。d.检查明设的接地线, 应符合安全、配线要求。e.检查接地体周围的土壤, 土壤应夯实。

4.2 定期检查。

运行中的接地装置应进行定期检查, 主要内容有:a.半年或一年进行一次接地电阻的测定, 发现接地电阻增大应及时修复, 不可勉强使用。b.通常每年检查一次接地装置的连接处相接地线的支撑点, 出现松动、开焊应及时修复。

4.3 常见故障的维修。

a.对于新安装的接地装置或设备维修后安装的接地装置, 应按设计接线图检查线路, 如有漏接、错接之处, 应予纠正。b.对于定期检查发现的隐患应及时处理。焊口出现锈蚀、脱焊的应重新焊接, 连接处螺钉松动的应予拧紧。处于震动环境中的螺钉连接处应加防震垫。c.检测中若接地电阻值增大, 应着重检查接地体与接地线连接处、接地干线与接地支线连接处, 接触不良是接地电阻增大的原因之一。同时应检查接地体, 接地体锈蚀往往造成接地电阻值增大, 严重锈蚀的接地体应更换。

5 防雷装置

为了预防雷害, 必须根据实际需要安装防雷装置。防雷装置主要有避雷针与避雷器。

5.1 避雷针。

避雷针最上部分 (受雷端) 是用一定截面积的镀铬或镀锌铁棒、钢管 (圆钢) 制成。它的尖端高出建筑物一定高度;中间部分 (导雷线) 是用截面积不大于35mm的镀锌铜或扁钢 (铁) 制成;下面部分 (接地板) 是用角钢或钢管制成, 其与接地体结构—样。也可用自来水管、污水管做接地极。避雷针各部分要可靠地焊接, 不可断开, 否则会招致雷击。有时装有避雷针的建筑物上严禁架设低压线、电信线、广播线, 避雷针的接地极应与保护装置的接地体相距10米以上, 以免发生危险。

5.2 羊角间隙避雷器。

羊角间隙避雷器用直径为0.71mm的铜丝弯成, 间隙约2—3mm。它用瓷夹固定好后再用铁箱罩住, 可有效地防止电度表遭受雷击。

5.3 阀型避雷器。

它主要元件是火花间隙和阀片电阻 (特种碳化硅) 。当雷电发生时, 火花间隙被击穿放电, 阀片电阻下降, 将雷引入地。它可用于保护中小容量的配电装置及发电机、电动机等。

参考文献

[1]吕俊霞.防雷接地装置的维护与检修技术[J].洁净与空调技术, 2010 (2) .

浅析隧道机电设备防雷与接地 篇10

1 雷电特性

雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系。雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关, 其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象。雷击大多数分成3～4次放电, 一般是第一次放电的电流最大。

雷电波频谱是研究避雷的重要依据。从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布, 根据这些数据可以估算通信系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小, 进而确定避雷措施;了解雷电波频谱分析, 在避雷工程中也可以根据其分析结果, 用最小的投资, 达到足够安全的效果。典型的雷电流波形如图1所示。

tf——波前时间;tn——半峰值时间

典型的雷电流波形通常用双指数函数来描述, 可用下式表示:

i=I0 (e-αt-e-βt) (1)

式中:I0——雷电流峰值 (从数kA到数百kA)

α——波前衰减系数;

β——波尾衰减系数;

i——雷电流瞬时值。

雷电流曲线峰值的左边部分称为波前, 从峰值至电流下降到峰值的一半的E点这部分称为波尾。雷电流波形的波前很陡, 通常只有零点几微秒到十几微秒, 并包含丰富的谐波电流。通过计算 (过程从略) , 可求得雷电波的能量比率积累的频率分布, 如图2所示。

由图2可以看出, 雷电波能量比率积累的频率分布:低频部分增值快, 频率越高, 增值越慢, 说明雷电的能量大多分布在低频部分。从典型雷电波计算得到的数据可知, 90%以上雷电能量分布在20kHz以下。即在防雷工程中, 只要防止2kHz以下频率的雷电波侵入, 就能把雷电波的能量削减掉90%以上。

高速公路遭雷击的方式分为直击雷和感应雷。直击雷具有电压高、电流大的特点, 其破坏性极大。感应雷是雷电电流被导入大地时, 瞬时自上而下产生了一个强力磁场, 处在这个强力磁场的所有电器、信号、电源及它们的传输线路都切割了磁力线, 发生的闪击现象。过去人们对雷电的防护大多局限于对直击雷的防护, 随着各种电子设备的普遍应用, 感应雷造成的损失越来越大, 在实际中真正对高速公路机电系统造成危害的大多是感应雷。

2 防雷设计

雪峰山隧道全长近7公里, 雪峰山山体主要有岩石构成, 土壤电阻率比较高, 而雷电流总是选取最易导电的途径, 因此, 雪峰山隧道容易受到雷击。

防雷是一个系统工程, 应包括防止直击雷、防止和抑制雷电电磁脉冲干扰的各种传输形式造成的危害环节, 公路隧道宜采用拦截、屏蔽、均压 (等电位连接) 、分流和共用接地系统等综合防雷措施。

2.1 拦截

在隧道监控中心大楼、变电所以及摄像机、交通信号灯、可变情报板和高杆灯等外场设备, 在顶上装设避雷网 (带) 或避雷针或由其混合组成的接闪器, 截受雷击并将雷电流较均匀地分流入地。使用建筑物的钢柱、钢筋混凝土结构内经焊接连通的钢筋或利用绑扎作电气连接的钢筋网做引下线。

2.2 屏蔽

屏蔽就是利用金属网、箔、壳、管等把需要保护的对象包围起来, 根据集肤效应原理, 将由于雷电产生的电磁脉冲进行阻挡, 目的是将易受雷电危害的电子信息设备和线路得以保护。隧道内的电气设备、外部电磁干扰主要有二种:雷电的电磁脉冲;电力系统中各种操作过电压;静电放电。

由于雷电波主要是通过电磁感应和静电感应, 在隧道内的电源线和信号线上产生过电压波, 并沿电缆向两端传播冲击, 使得隧道内的电气设备被击坏, 而雷电从隧道口绕击进洞内的可能性很小。因此, 在隧道外及洞口附近的各种电缆要进行屏蔽, 即将电源线和信号线分别敷设于镀锌线槽内, 线槽每隔一定距离, 按标准进行接地, 从而使雷电作为干扰源的影响大大减小。

2.3 均压 (等电位联结)

雷电流的峰值非常大, 其流过之处都会产生很高的对地电位, 因此对于周围还处于大地电位的电气设备会产生旁侧闪络放电, 在隧道内应进行等电位联结。采用等电位联结后, 在有雷击的情况下, 不论金属物体的电位有多高, 在一定区域内基本处于同一电位, 使反击过电压、跨步电压、接触电压消除或大大降低, 有效地保护人身和电气设备的安全。

隧道内电气设备因电磁脉冲的作用会造成损坏, 等电位联结可以有效地防止雷电电磁脉冲的入侵, 从而保护隧道内电气设备的安全, 所以在隧道内应将所有的电气设备做等电位联结。

2.4 分流

合理的屏蔽和等电位连接与共用接地系统是减少浪涌过电压 (雷电过电压) 对人身及设备破坏的根本前提和途径。为保证电子设备免受浪涌过电压的破坏, 减少电磁脉冲破坏的程度, 还应根据实际情况在电源系统和信号系统方面加装多级SPD, 既不影响设备的正常工作, 又将浪涌电压限制在相应设备的耐压等级范围内。

(1) 电源系统SPD设置。

宜在电源的总配电柜、分配电柜和重要的电子设备供电处, 根据设备耐过压的能力装设多级SPD。

(2) 信号系统SPD设置。

信号系统传输的信号频率及电平各异, 因此应根据具体情况采用逐级泄流、滤波、低压箝位等技术手段, 采用多级SPD。信号系统SPD种类较多, 应按需求选用, 就近装在信号进出的设备旁。

3 接地设计

雪峰山隧道位于邵阳市与怀化市交界区域的雪峰山脉, 是邵怀高速公路的控制性工程。依据初步勘察设计提供的资料, 隧道岩石由断层破裂带、变质砂岩和硅化板岩组成, 土壤电阻率较高。

雪峰山隧道接地网由电源的工作接地、防雷接地、安全接地、信号设备的接地组成, 是一个综合接地, 接地电阻要求小于1Ω, 它对隧道的长期安全性具有极其重要的作用。雪峰山隧道接地采用新型的防腐长效接地极, 共有991根, 垂直接地极在怀化段和邵阳段的长度方向上各为101 套, 共记为202套;在每个横向通道上为5套, 共记为130套;在四个变电所的横向通道上为20套, 共记为80套;在端部接地网为569套;用50×5、总长度约为16700m的扁钢焊接起来。其接地极隧道内布置如图3所示。

共接地电阻可按以下公式计算:

其接地电阻可按以下公式计算:

undefined

式中:Rj:所要求达到的单个接地电阻值;

ρ:土壤电阻率 (Ω·m) ;

L:模块长度 (m) ;

d:模块直径 (m) ;

h:模块埋设深度 (m) ;

M0:模块调整系数取0.30;

η:模块利用系数, 可取0.55～0.85;

代入相关数值,

ρ=5000Ω·m;L=1m;d=0.26m;h=2m;n=991个;η=0.56;M0=0.30;

计算得到=0.924欧姆, 小于1欧姆, 符合设计要求。

4 结论

高速公路隧道里面电子设备种类和数量众多, 既有强电设备又有大量弱电设备, 易遭受雷电袭击, 可能会造成多个系统或部分设备损坏, 给高速公路运营管理带来极大的不便, 而且会带来巨大的直接经济损失和间接经济损失, 因此高速公路隧道的防雷问题应在设计和施工阶段受到广泛的重视。

参考文献

[1]钟汉枢, 张毅, 李卫民, 江凡.公路隧道防雷接地系统研究[J〗.公路.2004, 6 (6) :170-172.

[2]夏清川.公路隧道电气设备的防雷工程[J].交通科技.2000, 2 (2) :26-28.