2015毕业设计-建筑防雷装置专题

2015届毕业设计专题6防雷接地系统设计阚凤龙防雷设计中常见的问题1.建筑物的防雷装置由哪几部分组成？2.建筑物防雷分类主要考虑哪些因素？3.避雷网在不同建筑物或构筑物上设置要求，均压环作用?4.利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋作为引下线时，对钢筋的直径有何要求？5.防雷引下线的敷设要求有哪些?引下线采用什么规格型号的材料?与避雷针(网或带)及接地装置如何实现连接?6.接地电阻如何测量？7.降低接地电阻的措施有哪些？第一部分基本知识6.1雷电的基本知识6.2建筑物的防雷分级6.3防雷措施1)雷电的形成及种类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。(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(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，雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁(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50～100μs;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300～500kV。直击雷冲击电压高达MV级，放电时产生的温度达2000K(2)①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②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③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GB50057—94《建筑物防雷设计规范》N=0.024KTd1.3Ae4)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。①不同屋顶坡度（0°、15°、30°、45°）建筑物的雷击部位如图8.13所示。②③屋顶的坡度越大，屋脊的雷击率也越大；当坡度大于40°④当屋面坡度小于27°，长度小于30m时，雷击⑤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-----表示不易受雷击的屋脊或屋檐°表示雷击率最高部位按《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16—92)规(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、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(2)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层及以上的住宅建筑和高度超过50m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20m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(1)防直击雷的措施①②建筑物上安装避雷针（一、二级防雷建筑物）。③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①将金属屋面或钢筋混凝土屋面的钢筋用引下②将建筑物内的金属管道、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(3)防雷电波侵入的措施①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）②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。第二部分建筑防雷设计8.1建筑物避雷装置的组成8.2各类防雷建筑物的防雷措施8.3建筑防雷平面图8.4电涌保护器的运用8.5接地电阻的测量8.6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、接地装置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或扁钢制成，其尺寸不小于下列数值：圆钢直径为8mm，扁钢截面积为50mm2，扁钢厚度为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8～10m，使用的材料与避雷带相似，采用截面积不小于50mm2的圆钢和扁钢，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0.8～1m。连接引下线和接地极的导体称为接地线。8.2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，第二类防雷建筑物仍采取与第一类防雷建筑物相类似的措施，但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防雷建筑物严格；第三类防雷建筑物主要采取防直接雷和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表8.1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避雷针或混合组成的接闪器进行直接雷防护。网格尺寸≦5×5（m）或≦6×4（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≦10×10（m）或≦12×8（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≦20×20（m）或≦24×16（m）8.2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8.2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.电缆进出线，就在进出端将电缆的金属外皮、钢管和电气设备的保护接地相连。2.架空线进出线，应在进出处装设避雷器，避雷器应与绝缘子铁脚、金具连接并接入电气设备的保护接地装置上。3.架空金属管道在进出建筑物处应就近与防雷接地装置相连或独自接地。续表8.2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60m建筑物应采取防侧击雷及等电位的保护措施。2.并将60m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。引下线间距≦12m≦18m≦25m续表8.3建筑防雷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、图5.16建筑防雷平面图8.3防雷装置的安装1接闪器安装要求①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。②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。③避雷带应平正顺直，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0.5～1.5m；拐弯转角部分为0.3～0.5m。8.3.1接闪器安装8.3防雷装置的安装2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φ12mm，钢管φ20mm。针长1～2m圆钢φ1