某住宅小區(qū)的防雷設(shè)計(jì)探討

摘要：雷電現(xiàn)象是大氣層中帶電云層與地面或帶電云層之間所發(fā)生的一種劇烈的自然放電現(xiàn)象，而這種自然現(xiàn)象到目前為止人類還不能控制其發(fā)生、發(fā)展，但為了避免及減少其對(duì)人類的生命及財(cái)產(chǎn)所造成的損害，人們通過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)與研究，已經(jīng)形成了一套比較完善的雷電防護(hù)理論和措施。文章對(duì)某住宅小區(qū)的防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：防雷設(shè)計(jì)；接閃帶/網(wǎng)；接閃桿；引下線；等電位；接地電阻 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU895 文章編號(hào)：1009-2374（2017）07-0210-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.100

項(xiàng)目概況：某住宅小區(qū)總建筑面積268516m2，地上住宅建筑面積179242m2，地下建筑面積82258m2，建筑高度（最高）99.9m/32層，由13棟一類高層住宅及兩層地下室組成，均采用框剪結(jié)構(gòu)。

1 防雷計(jì)算

本項(xiàng)目由13棟一類高層組成，每棟塔樓均類似，現(xiàn)就其中一棟高層住宅進(jìn)行年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算。

已知條件：本建筑物的長(zhǎng)度L=58.7m，寬度W=28.5m，高度H=104.1m，當(dāng)?shù)氐哪昶骄妆┤仗鞌?shù)Td=73.1天/年，校正系數(shù)k=1.0，周邊建筑等高或低于當(dāng)前建筑。

年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：N=k*Ng*Ae=0.1411

其中：建筑物的雷擊大地的年平均密度：Ng=0.1*Td=0.1*73.1=7.3100

等效面積Ae為：H≥100m，Ae=[LW+H*（L+W）+π*H2/4]*10-6=0.0193

根據(jù)《防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，該建筑物屬于第三類防雷建筑。

2 防雷措施

2.1 防雷設(shè)計(jì)范圍

2.1.1 本項(xiàng)目所有的一類高層建筑均設(shè)置防直擊雷的外部防雷裝置。

2.1.2 本項(xiàng)目根據(jù)規(guī)范要求還設(shè)置內(nèi)部防雷裝置。

2.2 外部防雷措施

2.2.1 根據(jù)當(dāng)?shù)胤览姿?，采用裝設(shè)在建筑物頂?shù)慕娱W網(wǎng)、接閃帶、接閃桿混合組成的接閃器。

2.2.2 接閃帶、接閃網(wǎng)沿女兒墻、屋檐、檐角及屋面飄架等易受雷擊的部位敷設(shè)，整個(gè)屋面的接閃網(wǎng)格不大于20m*20m或24m*16m。

2.2.3 本建筑物超過(guò)60m的部位，其所有表面上的尖物、墻角、邊緣、設(shè)備及其他顯著突出的物體，均按屋頂?shù)谋Ｗo(hù)措施進(jìn)行處理；自第15層（45m）起每隔一層利用結(jié)構(gòu)圈梁內(nèi)主鋼筋（≥Φ10）作為防側(cè)擊雷裝置，本層及相鄰上層外墻門(mén)窗等金屬預(yù)埋件與之可靠聯(lián)結(jié)，并應(yīng)與引下線連接。

2.2.4 建筑物外墻垂直敷設(shè)的排油煙管道、裙樓幕墻龍骨的頂端和底端，屋頂?shù)臒艄庵Ъ懿簧儆趦牲c(diǎn)均與防雷裝置做等電位連接。

2.2.5 本建筑為框剪結(jié)構(gòu)，利用其屋面、梁、板、柱、基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為引下線和接地裝置。沿建筑物的四周、內(nèi)庭院四周按周長(zhǎng)計(jì)算不大于25m均勻設(shè)置引下線。

2.2.6 在建筑物引下線附近需采取保護(hù)人身安全采取的防接觸電壓和跨步電壓的措施，利用建筑物互相連接的鋼筋和金屬構(gòu)架在電氣上是貫通的且采用建筑物四周和建筑物內(nèi)的14根柱子組成自然引下線。

2.3 內(nèi)部防雷措施

2.3.1 在建筑物的地下室或地面層處，建筑物內(nèi)的金屬裝置、金屬體、建筑物內(nèi)的強(qiáng)弱電系統(tǒng)、進(jìn)出建筑物的金屬管線等，均與接地干線做防雷等電位連接。由于本項(xiàng)目的金屬裝置、金屬體、建筑物內(nèi)的強(qiáng)弱電系統(tǒng)與接地干線主鋼筋連接在一起，整個(gè)建筑的鋼筋在電氣上貫通的，所以金屬物及線路與引下線之間的間隔距離不予考慮。

2.3.2 本項(xiàng)目供配電系統(tǒng)設(shè)置兩級(jí)流通保護(hù)，各弱電系統(tǒng)于地下室進(jìn)線處按照各運(yùn)營(yíng)商要求設(shè)置SPD。本項(xiàng)目位于多雷區(qū)（Td=73.1），變配電所低壓配電柜設(shè)置的SPD采用限壓型（In≥60kA），最大持續(xù)工作電壓為385V，電壓保護(hù)水平≤2.3kV；二級(jí)保護(hù)設(shè)置于樓層配電箱，采用限壓型（In≥40kA），最大持續(xù)工作電壓為385V，電壓保護(hù)水平≤2.1kV。為取得較小的SPD有效電壓保護(hù)水平，采用合理的接線，并要求施工時(shí)連接SPD的導(dǎo)體長(zhǎng)度盡里量的縮短，具體安裝示意圖詳見(jiàn)《防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》所示。

2.3.3 為了防止由于SPD的老化造成電流泄漏而引發(fā)火災(zāi)，本項(xiàng)目采用新型專用于SPD保護(hù)的斷路器，此斷路器既滿足工頻短路時(shí)與主電路過(guò)電流保護(hù)裝置的級(jí)間配合及分?jǐn)嗄芰?，又在?guī)定的雷電沖擊放電電流不斷開(kāi)。工頻電流達(dá)到3A以上時(shí)即脫扣，有效地防止了由于SPD的性能退化產(chǎn)生的接地故障可能引起火災(zāi)的隱患。

2.3.4 該項(xiàng)目著重于整個(gè)建筑的等電位連接。

3 防雷裝置

3.1 接閃帶/網(wǎng)

規(guī)范要求接閃器采用熱浸鍍鋅圓鋼時(shí)，直徑不小于8mm。綜合考慮現(xiàn)在市場(chǎng)材料及施工情況，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)采用直徑不小于10mm熱浸鍍鋅圓鋼。考慮天面的使用及美觀，網(wǎng)格的連接線暗敷于天面的隔熱層內(nèi)。飄架上敷設(shè)的接閃帶與女兒墻上敷設(shè)的接閃帶兩標(biāo)高不同處的連接采用直徑不小于10mm熱浸鍍鋅圓鋼暗敷于批蕩層內(nèi)或利用附近柱內(nèi)一根直徑不小于10mm的鋼筋進(jìn)行可靠

連接。

3.2 接閃桿

本項(xiàng)目接閃桿采用直徑不小于12mm熱浸鍍鋅圓鋼，桿長(zhǎng)500mm。接閃桿與接閃帶/網(wǎng)之間進(jìn)行可靠連接。

3.3 引下線

本項(xiàng)目引下線利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)兩根直徑不小于12mm的柱內(nèi)主筋，并于建筑四角位距室外地面0.5m處設(shè)置防雷檢測(cè)點(diǎn)。

3.4 接地裝置

建筑物的基礎(chǔ)下設(shè)環(huán)形接地裝置，垂直接地體利用承臺(tái)四對(duì)角樁內(nèi)主筋（當(dāng)樁數(shù)大于4時(shí)，小于4時(shí)采用所有樁作為垂直接地體）；水平接地體利用地下二層底板內(nèi)一根直徑不小于12mm鋼筋，接地體之間的所有焊接點(diǎn)均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。本項(xiàng)目的土壤導(dǎo)電性良好，并且整體體量夠大，不再設(shè)置人工接地體。

4 接地

4.1 接地方式

本項(xiàng)目采用聯(lián)合接地方式，并實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)。接地電阻按接入設(shè)備中要求的最小值確定，即不大于1Ω。

4.2 10kV電氣裝置的接地方式

本項(xiàng)目處于城市區(qū)域配電，送、配電系統(tǒng)主要由電纜線路構(gòu)成，單相接地故障電容電流較大，綜合考慮后采用低電阻接地。配電變壓器、高壓柜等電氣裝置安裝在本建筑物地下室的配電裝置室。配電變壓器所有的電氣裝置的外露導(dǎo)電部分應(yīng)連接至配電裝置室內(nèi)獨(dú)立設(shè)置的接地干線，通過(guò)該接地干線與建筑物的接地裝置可靠連接。

4.3 低壓配電裝置的接地

本項(xiàng)目采用TN-S系統(tǒng)供電。本工程予各變配電房的低壓配電室內(nèi)設(shè)置一總等位端子板，變壓器引出PEN線至低壓配電PE干線，由低壓配電PE干線僅一點(diǎn)接至MEB板，MEB采用柱內(nèi)兩根直徑不小于16mm的主筋與接地干線進(jìn)行可靠連接。并且PE線按通過(guò)接地故障電流時(shí)熱穩(wěn)定要求，PEN線只能固定安裝敷線，其截面不小于10mm。

4.4 手持式和移動(dòng)式電氣設(shè)備的接地

手持式和移動(dòng)式電氣設(shè)備必須用專用的銅質(zhì)線芯作PE線；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，電壓230V時(shí)應(yīng)在不大于0.4s內(nèi)自動(dòng)斷開(kāi)電源。

4.5 消防控制室及弱電機(jī)房的接地

采用線芯截面面積25mm2的銅芯絕緣導(dǎo)線將消防控制室、弱電機(jī)房接地板與建筑接地體之間可靠連接。由消防控制室、弱電機(jī)房接地板引至各消防、弱電電子設(shè)備的專用接地線采用4mm2銅芯絕緣導(dǎo)線。

4.6 等電位連接

4.6.1 總等位聯(lián)結(jié)：總等位聯(lián)結(jié)是將建筑物電氣裝置外露導(dǎo)電部分與裝置外導(dǎo)電部分電位基本相等的連接。本項(xiàng)目于各變配電房低壓配電室內(nèi)設(shè)置總等位板，變配電房?jī)?nèi)所有電氣裝置外露導(dǎo)電部分與裝置外導(dǎo)電部分及進(jìn)出金屬管道均與總等位板可靠連接，由MEB引自各設(shè)備接地點(diǎn)均采用放射式，中間不得串接。由于此項(xiàng)目變配電房均設(shè)置于地下一層，MEB采用附近柱內(nèi)2根直徑不小于16mm2的主筋與接地干線進(jìn)行可靠連接。本項(xiàng)目共設(shè)置7個(gè)變配電房，為了防止本項(xiàng)目?jī)?nèi)的配電的交叉引起的電位反串，各MEB之間采用BV-25-PVC25沿地下一層底板暗敷就近串接。

4.6.2 局部等電位：本工程在帶沐浴的衛(wèi)生間、各風(fēng)機(jī)房、水泵房、強(qiáng)弱電配電間，所有的LEB采用1根直徑不小于12mm的熱鍍鋅圓鋼與所在場(chǎng)所的底板進(jìn)行可靠連接，場(chǎng)所所有電氣裝置外露導(dǎo)電部分與裝置外導(dǎo)電部分均與LEB可靠連接。

4.6.3 等電位聯(lián)結(jié)線的截面參考相關(guān)規(guī)范。

4.7 接地電阻的計(jì)算

參考文獻(xiàn)

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[3] 王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：陳釗（1985-），男，廣東省重工建筑設(shè)計(jì)院有限公司電氣工程師，注冊(cè)電氣工程師（供配電），研究方向：電氣設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：小 燕）