防雷装置施工图审查技术问题探讨

・电气安全・低压电器(2008№4)

现代建筑电气篇

龚家军(1974—),

男,工程师,从事防雷工程设计和防雷检测技术工作。

防雷装置施工图审查技术问题探讨龚家军1,　董　倩2,　刘少霞1,　高　良1(1.湖北省十堰市气象局,湖北十堰　442000;

2.山东省济宁市气象局,山东济宁　272037)

摘　要:对在防雷装置施工图纸设计审查中常见的3个技术问题,即地网接地电阻值大小的确定、配电房避雷器的安装与否、房顶太阳能热水器的防雷方法进行了探讨,以供同行参考。关键词:防雷;施工图审查;接地电阻;避雷器;太阳能中图分类号:TU856　文献标识码:B　文章编号:100125531(2008)0420037203

DiscussiononTechnicalQuestionsaboutReviewofLightningProtectionDeviceConstructionDrawing

GONGJiajun1,DONGQian2,LIUShaoxia1,GAOLiang1(1.ShiyanWeatherBureauofHubeiProvince,Shiyan442000,China;

2.ShandongJiningWeatherBureau,Jining272037,China)

Abstract:Threetechnicalquestionsaboutthedesignreviewofconstructiondrawingofthelightningprotection

device,suchasdeterminationofthegroundresistancemagnitude,whetherornottoinstallthelightningprotectorinthedistributionsubstation,andthelightningprotectionmethodofsolarwaterheateronroof,werediscussedinor2dertogivereferencetodesigners.Keywords:lightningprotection;reviewofconstructiondrawing;groundresistance;lightningprotec2tor;solar

董　倩(1972—),男,工程师,从事气象管理工作。刘少霞(1982—),女,助理工程师,从事防雷装置施工图设计审核工作。高　良(1965—),男,工程师,从事防雷装置施工图设计审核工作。

0　引　言在防雷装置施工图的审查过程中,经常会遇到以下3个问题,即地网接地电阻值大小的确定、配电房避雷器的安装与否、房顶太阳能热水器的防雷方法。由于规范和标准中没有明确对上述问题进行说明,各行业根据行业自身特点编写的规范又有相互冲突之处,给防雷设计和审核工作造成了一定的困难。本文根据国家和行业标准,结合笔者自己的理解和分析,提出一些看法,供同行参考。1　建筑物的接地电阻在建筑物防雷装置施工图设计审查中,笔者发现各建筑设计院设计的建筑物对地网的要求一般都是≤1Ω或≤4Ω。在土壤电阻率比较高时,有些建筑物的基础地网可能达不到要求。建筑物的接地电阻应同时满足以下要求:

(1)GB50057—1994(2000年版)《建筑物

防雷设计规范》(简称《规范》)中的规定值。(2)电力装置的工作地要求。

(3)室内各种不同电器设备的工作地及保护

地要求。1.1　防雷地的确定除《规范》第3.3.9条第二款规定冲击接地电阻≤5Ω外,其他均为10～30Ω。《规范》只规定了防直击雷的防雷带(网)每根引下线所接地网的接地电阻值。现在的建筑物一般均为多层砖

—73—低压电器(2008№4)

现代建筑电气篇・电气安全・

混或框架结构,利用基础地网作联合地网,利用立柱钢筋作引下线。由于各引下线与圈梁和地网形成相互连通为一体的网状结构,不方便单独设计和测量每根引下线所接地网的接地电阻值,每根引下线上所测得的电阻值实际是整个联合地网的接地电阻值。根据《规范》附录五以及图1所示分流系数可(a)单根引下线,kc=1　(b)两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线,kc=0.66(c)接闪器成闭合环或网状的多根引下线,kc=0.44(d)接闪器成网格型的多根引下线注:S—空气中间隔距离,lx—引下线从计算点到等电位联结点的长度,h1～hm—环接引线各环之间的距离,cs、cd—某引下线顶雷击点至两侧最近引下线之间的距离(计算式中的c取二者之小者),n—周边引下线的根数。图1　分流系数kc知,这种结构建筑物的避雷装置接闪时,从顶部向下4层起,各引下线泄放入地的雷电流基本上是相等的。 当楼层超过4层时,无论地网的面积有多大,

其总接地电阻只要满足《规范》规定的单根引下线对接地电阻值的要求即可。当楼层低于4层时,层数越少,主泄流线接地网处的分流系数越大,因为任何一根引下线都可能成为主泄流线。如果地网的周长大于2倍的接地体有效长度l

e,

则每根引下线都有接地体长度l=le的有效地网。如果将联合地网分成几个接地体长度l=le的单独地网,则总接地电阻等于这几个地网并联组成的系统的接地电阻。例如三类建筑物联合地网的周长为100m,

引下线为4根,土壤电阻率ρ为100Ω/m,单独地网个数为

N=1004ρ=2.5≈3 如果每根引下线的接地电阻R要求为10Ω,

则联合地网的接地电阻Rg可由下式求出:

Rg=1∑1/R・η=4.1≈4Ω

式中　η———利用系数,现取0.8

当这种建筑物为单层时,主泄流线的分流系数为0.44,也就是说只有44%的雷电流经主泄流线入地。没有标注为引下线的立柱钢筋实际也是与地网相通的,尤其框架结构的立柱钢筋均是用对焊机焊接的,因此实际引下线数量要多得多,

它们都会泄放雷电流。因此根据实际情况,接地电阻值可以设计得比计算值略大。当然,这种建筑的基础地网也很容易满足《规范》第3.3.6条和第3.4.4条的要求,防雷的接地装置可不计及接地电阻值。1.2　电力装置所要求的工作接地电阻(1)在绝大多数建筑物中配置的1kVA以下

的系统中,只有与总容量100kVA以上的发电机或变压器相连的接地装置的工频接地电阻≤4Ω。(2)上述装置的重复接地或者小于

100kVA

(含100kVA)的接地装置的工频接地电阻≤

10Ω。一般建筑均属于这两种情况。

1.3　各种电器设备的接地电阻对室内各种电器设备的工作地接地电阻,说—83—・电气安全・低压电器(2008№4)

现代建筑电气篇

明书上均有要求。普通民宅的家用电器(包括电脑)对接地电阻的要求都不高。要求最高的、比较大的计算机房才要求接地电阻≤1Ω。“新一代天气雷达”高山站联合地网接地电阻为4Ω。综上所述,建筑物的接地电阻应按以上要求确定,取其最小值。因此建筑物的接地电阻一般为4～10Ω。当土壤电阻率比较低时,接地电阻≤1Ω有时也能达到,但仍应按《规范》要求做好基础地网和引下线等的电气连接,充分利用基础地网;当土壤电阻率较高、基础地网不易达到设计要求而要增加人工接地极时,准确的设计可以做到既保证安全,又避免不必要的浪费。2　二、三类防雷建筑物总配电箱处是否应装避雷器 按有关规定,每栋房的供电方式应采用TN2C2S系统。如果在总配电箱处装避雷器,无论是线路引来的或感应的雷电,还是各种原因引起的地电位或电源电压异常,都能使相线与中性线之间的电压≤避雷器的残压值,而使家用电器得到保护。按照《规范》,二、三类防雷建筑物的低压电源采用架空线引入时,应在入户处装避雷器;当采用电缆线引入时,在电缆转换为架空线时,应在转换处装避雷器。《规范》条文说明第一章第1.0.1条:“有人认为建筑物安装避雷装置后就万无一失了。从经济的观点出发,要达到这点是太浪费了。”第三章第3.1.1条:“本规范仅解决电源进线部分,它与防雷电波侵入和防反击的措施一起解决。”由此可以得出两点结论:(1)《规范》只解决了进线部分的防雷。(2)《规范》认为,做好防雷太浪费了。当某栋建筑物的低压电源采用电缆引入时,由于种种原因,且不说它的前端是否安装避雷器,即使有避雷器,一般也不会与本建筑物共地网,则本建筑物遭受直击雷接闪时,地电位必然升高,因为总配电箱的中性线重复接地,必然导致“零”电位上升(即地电位反击),很可能造成损失,说明进线部分防雷问题并未彻底解决。某住宅小区有8栋6层砖混结构住宅楼,小区专用配电房高压进线采用约50m埋地电缆从架空高压线上引入,电缆两端和总配电柜低压总闸处装有避雷器,总配电房到每栋住宅均采用埋地电缆,因此每栋楼的总配电箱处未安装避雷器。如果在总配电箱处安装一组避雷器,花费并不多,但却能保证家用电器的安全。因此建议在总配电箱处设计一组30～40kA(8/20μs)的避雷器,同时希望将这点明确写入《规范》。

3　太阳能热水器的防雷由于太阳能热水器一般在建筑物完成后安装,住房建设时一般采用防雷带(网)防雷,因此热水器往往因高出屋顶而得不到保护。很多人认为,只要将热水器与防雷带(网)连接即可,因为卫生间都按要求作了等电位联结,不会发生雷击事故。但这样连接会出现以下情况:

(1)热水器高出防雷带(网),接闪的几率肯

定比防雷带(网)高,因而增加了危险度。(2)现在热水器进出水管一般采用铝塑管

,

零配件多采用塑料制品,它们都不导电,热水喷头不易进行等电位联结。根据分流系数,热水器接闪时泄放的雷电流大,电位必然比卫生间高,它们相距的层数越多,

电位差越大。此电位通过喷头热水传导到人体,

很容易发生危险。如果采用避雷针保护,热水器接防雷带(网)(但应避开引下线),最好距避雷针3m以上。只要进出水管采用镀锌钢管,卫生间做好等电位联结,应该是安全的。如果用铝塑管,

就应尽量避开防雷带(网),热水器应不接防雷带(网),必须用避雷针保护,卫生间尽量做好等电

位联结,但雷雨时最好不用。对于太阳能热水器的防雷保护,不好要求建筑设计部门设计避雷针,

开发商也绝不愿意增加投入,经销商和使用者一般又不具备这方面的知识。因此建议在《规范》第三章第五节其他防雷措施中明确:

(1)太阳能热水器的防雷保护方法。

(2)应在住宅适当位置设计避雷针来保护太

阳能热水器。(3)把太阳能热水器作为建筑物的一部分

,

在设计建筑图纸时综合考虑。

4　结　语上述3个方面是笔者在图纸设计审核中遇到(下转第50页)—93—