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一、防护对象的现场勘察
在制定防雷工程设计方案和施工方案前,一定要对防护对象进行仔细考察,取得相应的技术参数,为设计和施工质量保证提供依据。
1. 现场勘察时间
当甲方有实施防雷工程意向时,就应组织力量对甲方所要实施的防雷工程的防护对象进行初次现场勘察,掌握第一手资料,以备谈判、签订合同之用。合同签订后,设计技术负责人应带领具体从事设计的人员,对防护对象作一次详尽的现场勘察,积累全套测量数据和有关资料,以便制订完善的设计方案。设计图纸完成后,施工技术负责人应组织施工人员对防护对象作最后一次勘察,以便熟悉环境 ,制订合理的施工方案。
2. 参加勘察人员
参加现场勘察人员:甲方安全主管人员或其指定的人员(要有有关技术人员参加) ;甲、乙双方主管部门负责人(乙方指设计和施工技术负责人);设计人员、工程技术人员和联系合同的业务人员。
3. 现场勘察内容
防护对象的地理位置、周边环境及防护对象的特性 ,有无雷击史 ,现有防雷设施情况,有无特殊要求及注意事项等;
勘察对象的周围环境、地形地貌,周围有无易燃易爆和有毒场所,防护对象的建筑类别、形状、几何尺寸,电气线路、地下管道的布设等 ,必要时查阅有关图纸;
用工具和仪器测量,确定勘察对象的几何尺寸及周边建筑的四置距离,了解防护对象所处的地质、水文状况及土壤电阻率等;
绘制勘察对象的平面图和环境形势图(包括所要保护的各种设备分布图) ,计算勘察对象(指建筑物)年预计雷击次数 ,计算保护范围、避雷针的安装高度 ,并初步估算各种材料的用量、工程量等。
4. 勘察报告
将勘察结果进行整理,写出勘察报告,作为制订设计方案和施工方案的重要依据。
勘察报告内容包括勘察时间、参加勘察人员、勘察情况、勘察结论、某些重要的计算数据和结果、附图等。
二、防雷工程的设计
1. 设计依据
根据现场勘察结果,对防护对象的特性进行综合分析,找出相应的标准和规范,作为该工程的设计依据。
2. 设计的基本内容
依据有关规范和标准及防护对象的使用特性,考虑设计内容。要确定防护对象的防雷类别,并划分防雷区,根据不同防雷区的特性,进行综合设计。
一般要考虑防直击雷、雷电感应和雷电波侵入,对高层建筑还要考虑防侧击雷。要作好接地和等电位连接。
3. 设计程序
设计程序一般为:制订设计方案――图纸设计、绘制 ――图纸审核――晒图或复印 ――审批――交付使用。
制订设计方案:依据对防护对象勘察的全套资料和用户特殊要求,依照有关规范和标准制订出设计框架。设计框架应该是多人参与,集体研究制订。
图纸设计、绘制:由专业技术人员按照绘制图纸的方法和原则,以线条为主要形式,绘出各种设计图,如平面图、保护范围图、结构施工图、设备安装图等。应列出图纸目录,进行图纸编号,图纸上应有必要的说明。
图纸审核:设计草图完成后,由设计技术质量负责人组织设计人员,对所绘制的图纸进行审核,发现问题及时修改和完善。
晒图和复印:通过审核后的图纸 ,由专业描图人员进行绘制,形成正式图纸,经晒图或复印后,完成由设计图向施工图的转换。
审批:正式图纸全部完成后 ,由设计技术质量负责人对全套图纸进行复审。通过后,报单位负责人审批。每张图纸上应有设计人、制图人、审核人和批准人签字。
交付使用:审批后的图纸,应复制3套 ,1 套供施工使用,1套由用户留存,1 套存档。
4. 编制防雷设计方案书
全部设计工作完成后,还应编制防雷设计方案书。设计方案书包括以下内容。
封面:标明防雷设计的名称、设计单位、设计时间及设计、制图、审核、审批人员姓名。
概述:简述雷电的危害性、危害方式及防雷的重要性等。设计由来:简述该设计的由来 ,如建设单位无防雷设施,或虽有防雷设施但不符合现行国家规范要求 ,需整改和完善等。
依据标准:防雷工程的设计必须符合国家、国际或行业现行的规范和标准。在方案设计书中应标明该设计中所引用的规范、标准的目录 ,以备查核。
综合分析:对勘察结果、防护对象的特性及防雷要求等进行综合分析,明确被保护对象的防雷类别及雷电对保护对象的主要成灾形式。
实施方案:针对不同的防雷对象,依据相应的规范和标准,采取接闪、均压、接地、分流、屏蔽等具体保护措施,选用适当的防雷器材。应十分详细、具体地陈述 ,包括一些具体的技术参数、选用的器材型号、安装位置和必要的分析计算等。
经费预算:设计方案书中应附有经费预算 ,也可单独列出。
附录:包括全套设计图纸、各种防雷器件技术参数、所用材料清单等。
三、防雷工程的施工
防雷工程的施工可分为准备阶段、进入施工现场阶段和施工阶段。
准备阶段:在接到设计图纸后 ,应先熟悉图纸 ,并组织施工人员进行现场勘察 ,以便熟悉环境 ,确定施工人员居住、材料设备安放地点等;编制施工作业计划书 ,主要包括工程量、进场设备清单、设备使用方式、运输方式及运输计划、施工安装计划、施工质量保证计划、安全保证计划、工程进度计划和施工质量验收标准等;在施工作业计划书编制好后 ,进行施工前期的准备 ,包括资金、材料的准备 ,设备的调度、合理调配人员等。
进入施工现场:完成准备工作后 ,根据拟定的实施方案,有计划、有步骤地组织人员和物资进入施工现场。
施工阶段:根据施工作业计划书 ,由施工员按图纸设计要求,调配人员、物资,按既定的工程进度,实施防雷工程作业,不得随意更改,如遇特殊情况(如天气恶劣等)不能施工时,须请示负责人批准。工程施工要填写工程日志 ,要实行施工现场质检和隐蔽工程质检登记制度。施工人员应严格按照设计图纸和施工方案进行施工,无权修改设计图纸和施工方案。在施工过程中,确需修改原有设计的,必须经设计人员同意和负责人批准,并签发变更设计通知书后,方可修改、实施。
四、防雷工程的竣工验收
所有作业完成后 ,经法定检测单位进行全面技术质量检验,通过所有验收程序,获得防雷工程合格证后,该工程才告结束。验收分为自查、复核、检测验收3 个阶段。
自查:工程竣工后,施工人员必须将全套资料报施工技术质量负责人,由其组织有关工程技术人员和施工人员,对该防雷工程进行全面的技术质量检查。
复核:自查结束后,施工技术质量负责人将自查情况上报单位负责人进行审查,由负责人组织设计、施工和质量监督人员,对该防雷工程进行全面的技术、质量复查,并准备相关的验收资料。
关键词 防雷;设计;建筑物;银行
中图分类号TU895 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)79-0166-02
1 设计原则与指导思想
安全可靠、技术先进、经济合理。防雷工程是一个系统工程,必须综合考虑,将外部防雷措施和内部防雷措施(接闪功能、分流影响、均衡电位、屏敝作用、合理布线、加装过电压保护器等多项重要因素)作为整体来统一考虑防雷措施。遵循“整体防御、综合治理、多重保护、层层设防”的方针,依据以上防雷规范,力求最大限度地避免由于雷击造成重要设备损害。
依据为《建筑物防雷设计规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、《雷电电磁脉冲的防护》、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》、《电子计算机机房设计规范》、《计算机信息系统防雷保护器》、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》、《建筑物防雷装置检测技术规范》、《浙江省防雷装置检测实施细则》。
2 银行所在建筑物勘查情况
建筑物所处雷电环境为:该建筑物主体为17层高的营业办公楼,建筑面积2 400m2。建筑物所在地区,年平均雷暴日为40天。
建筑物需要防雷系统有给排水系统、空调系统、供电系统、弱电系统(通信网络及程控交换机系统、结构化综合布线系统、安保技防系统、共用天线电视接收系统、弱电系统布线、消防系统)等。
3 建筑物防雷级别的划分
依据《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-2010)附录建筑物年预计雷击次数按下式计算:
N=K·Ng·Ae
式中,N为建筑物预计雷击次数(次/a)。K为校正次数,在一般情况下取1,在下列情况下取相应数值:位于旷野孤立的建筑物取2;金属屋面的砖木结构建筑物取1.7;位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物,以及特别潮湿的建筑物取1.5,文中K取1。Ae为与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2)。该建筑物高H小于100m,D≈87.2(m)。Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度,单位:次/(km2·a),Ng=0.024Td1.3。Td为年平均雷暴日,根据当地为40(d/a),则Ng=0.024×401.3≈2.9(d/a),该建筑物预计雷击次数N=KNgAe≈0.127次/a。
依据以上计算,参照《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010第2.0.3条第八款的要求,其属于标准规定的“预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。”应划为第二类防雷建筑物。
4 雷电防护综合设计
4.1 外部防雷设计
1)避雷带及引下线的设置。避雷带用φ12mm的镀锌圆钢,每隔1m用支架进行支撑;
2)可变频的VRV空调系统的室外机组的雷电防护;
3)共用电视接收天线的雷电防护;
4)向航空障碍灯及照明用灯的防雷;
5)主楼防侧击雷措施。
4.2 接地及等电位设计
1)接地设计。利用建筑物基础内的钢筋网络作为接地体,共用接地;
2)等电位设计。因设计采用共用接地形式,故利用基础地梁内的钢筋作为等电位连接线,各个总等电位接地端子板(MEB)的端子箱与其相连。
4.3 内部防雷设计
1)供电系统的防雷。从建筑物配电系统的实际出发,设计了多级SPD:第一级采用10/350?s波形测试,安装在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的交界处,Iimp值≥20KA,第二级采用8/20?s波形测试,In值≥40KA,第三级采用8/20?s波形测试,In值≥20KA,第四级采用8/20?s波形测试,In值≥10KA,直流电源采用8/20?s波形测试,In值≥10KA;
2)弱电系统防雷。10层的计算机房、通讯设备机房等电位连接设计。因为该计算机房为一延伸较大的信息系统,故设计采用M型的等电位连接网络。
4.4 信息系统的防护
1)拨号专线在进入建筑物时应穿钢管,并就近与防雷的接地装置连接,并加装信号线SPD;
2)在拨号专线插座后安装APC PENT1型信号避雷器,并将机柜,机架等大金属构件与机房的局部等电位连接端子相连;
3)DDN专线在进入建筑物时应穿钢管,并应就近与局部等电位连接端子板连接,并加装SPD;
4)在DDN专线插座后安装APC PENT1型信号避雷器;
5)天馈线在进入建筑物时应穿钢管,并就近与机房内的局部等电位连接端子相连,在设备的前端应安装APC PENT1型信号避雷器。
4.5 机房等电位连接
机房采用M型等电位连接系统。机房及各个房间沿四壁做环型闭合等电位连接带,等电位连接带采用3×30mm扁铜带,机房等电位连接带有两点用50mm2塑铜线与大楼总接地体和独立机房保护地接地体连接。在总配电柜中机房保护地用35平方毫米铜线与等电位连接带直接连接,机房逻辑地与机房保护地之间通过地网均衡器做等电位连接。机房等电位连接带有四点与大楼主筋做等电位连接。机房内所有金属构件、机柜等用6mm2铜线与等电位连接带连接。天棚中和地板下的各种管线均与等电位连接带直接连接。墙面的双面铝装饰板每隔5m与等电位连接带连接。
4.6 屏蔽措施
1)建筑物的初级屏蔽,即法拉第笼式的金属屏蔽结构,有必要时应对机房增加屏蔽措施,如加装高密度铜网和高密度钢网,并做好门、窗的屏蔽措施;
2)传输线路的屏蔽措施,即各种传输线,包括外部传输线路和内部传输线路,均应穿金属管进行布线;
3)设备的屏蔽,即设备本身应具备一定的屏蔽措施,设备的金属外壳应可靠接地。
4.7 各种弱电线路的防护思路
关键词:高层建筑物防雷设计
中图分类号:TU97文献标识码: A
随着我国社会经济的发展,各地的高层建筑不断增加,我国的民用建筑已经趋向高层化。高层建筑是指层数较多、高度较高的建筑物。高层建筑高度高,内部电子设备多,遭受雷击的概率大,雷击的影响也大大增加,其防雷设计结合高层建筑的特点,合理运用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、电涌保护等防雷技术。
防雷装置接闪则是较常见的,也是正常的。接闪装置接闪后,建筑物引下线附近的设备会受到雷电流的感应,这就是雷电电磁脉冲干扰。
随着电子技术的飞速发展,电子计算机早已步入社会的各行各业,建筑物内几乎无不设有复杂程度不同的微电子设备和计算机系统。现代电子技术日益向高精度、高灵敏度、高频率和高可靠性方向 发展。这些电子设备非常灵敏,但耐压很低,一般电子设备都承受不了正负5 伏的电压波动。以各种微机为例,当雷电电磁脉冲的磁 场强度超过0.07 高斯时,就会引起微机的误动作,当磁场强度超 过2.4 高斯时,就会造成微机的永久性损坏。雷电电磁脉冲干扰日益成为频发事故。
面对这种挑战,防雷设计人必须转变观念,把雷电电磁脉冲防护当作防雷设计的重点。
防御雷电电磁脉冲对室内布线及接地的要求非常严格。由于用作引下线的钢筋混凝土柱内的钢筋和整个建筑物的屏蔽网都在外墙处,雷电 流需经此处的钢筋分流到接地装置上,所以外墙处的电流密度大,电磁场强。防御雷电电磁脉冲干扰的理想防雷设计方案是笼式避雷网,它利用的是法拉第笼原理。建筑物的金属结构物遍及各处,不用很多钢 材就可很容易连接起来形成法拉第笼,从而建筑物内的电子设备得 到很好的屏蔽。
设计和安装防雷装置时,对建筑物的内外都要有整体观念。这里的建筑内外不单是指内部防雷装置和外部防雷装 置。建筑物内的整体观念是指设计和安装时,要对内部防雷装置和外部防雷装置做整体的统一的考虑;建筑物外的整体观念是指对一个院落、一个小区以及附近的环境要做全面的防雷规划,同时还不能违反小区规划的要求。还有,现在各个城市的绿化越搞越好,高大的树木也越来越多。有的建筑物虽然安装了避雷针,但大树距建筑物很近并且比建筑物还高,易引来直击雷和球雷,对邻近的建筑物威胁更大。所以说建筑物的防雷设计和安装应将外部防雷装置、内部防雷装置、建筑物外的环境及至全小区的防雷装置进行整体统一的考虑。
在建筑物内部,就总体来说,防雷措施可分为安全距离和等电位 连接两大类。安全距离指在需要防雷的空间内,两导电物体之间不 会发生危险的火花放电的最小距离,即不会发生反击的最小距离。等电位连接的目的是减小或消除内部防雷装置各个部位上所产生 的电位差,包括靠近进户点的外来导体上的电位差。
以某高层建筑为例,其防雷工程设计安装应按照如下步骤开展:
第一,编制防雷工程技术方案。
根据《防雷工程设计勘测报告》,结合该建筑物的共性和特殊性,按照现代防雷技术的六个方面(直击雷防护、等电位连接、屏蔽、规范的综合布线、匹配合理的SPD、完善合理的接地 系统)和相应防雷技术规范的标准,认真编制《防雷工程技术方案》。《方案》中要包括雷电风险评估结论及方案的设计依据、参考技术资料。
第二,协商防雷工程技术方案。
方案要立足于防雷装置不能影响建(构)筑物及其设备、设施自身的安全功能和使用功能;尽量不影响建(构)筑物及其设备、设施的装饰功能。防雷工程实施中,还有赖于有关各方的密切配合,因此以《防雷工程技术方案》为基础,要积极与有关各方(建设方、设计方、施工方、供、配电部门、电子信息系统部 门、消防安全部门等)进行充分协商。
第三,确定防雷工程设计要点。
首先要明确用户需求,明确本次工程具体、明确内容,相关后续工程情况。然后现场勘测与本次工程相关的情况,若利用原防雷装置,须明示原防雷装置性能经法定部门检测合格及参数符合现行规范要求。明示建筑物名称或其某部分名称、明示设备、设施名称或型号、防雷类别(外部)及防护等级(内部)。 防雷装置的材质、规格、技术参数(符合规范标准),产品应附备案认证证书、材质单,必要时附参数说明及检测报告。说明结构、施工做法、工艺要求、特殊或重要情况提示等,保证防雷装置的防雷性能、机械性能、安全性能。依需求(原理、结构、安装)绘制施工图表的平面、立面、剖面及大样图并配以简要、明确的表格或说明。
第四,建筑物防雷工程施工。
保证防雷工程项目施工质量的因素很多,要加强对防雷工程关键部位和工序的质量控制,保证防雷工程的施工质量。
首先,严格审查设计图纸。
要熟悉电气图,对建筑设计中的结构、设备的布置也要有初步认识,领会设计中有关说明,对有些特殊的建筑工程项目系统,要注意对照强制性标准、施工验收规范进行施工。如发现不符合现行施工规范要求或做法不妥,选用的防雷接地材料不当时,应及时与设计单位洽商确定,形成设计文件,以便依照执行及备案。审核防雷图纸时,要对照建筑图、结构图、基础图。各项目衔接复杂,极易导致施工错误。
其次,严格材料质量控制关,保证焊接质量。
防雷工程施工主要是焊接,焊接质量决定着工程质量。由焊接技术不过关的人员进行防雷接地,造成防雷工程不合格的情况时有发生,应严格审核专业防雷施工队伍的资质等级和施工人员资格证。验材料三证,看材料规格,查在施工中是否使用设计和规范规定的镀锌材料。
地基接地焊接是接地施工中的第一环节。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。
对以柱筋为引上线的接地网,施工人员要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,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。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。
对于要进行等电位焊接、重复接地的部位,要在施工日记上注明备查、核实。高层建筑45 m高度以上,每向上3层在结构圈梁内敷设1条25 mm×4 mm的扁钢与引下线焊成一环形水平避雷带或用不少于2根圈梁主筋焊成均压环。楼内水平敷设的金属管道及金属物应与防雷接地焊接,垂直敷设的竖向金属管道,在其底部和顶部均应与防雷接地焊接。玻璃幕墙防雷等电位接地的施工,在对采用预埋铁做法时,注意在柱主筋上作可靠的焊接,如果是后增加的玻璃幕墙,要根据建筑面积、建筑物的各种特点,出具详细的防雷施工方案。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。
第五,按规范进行质量验收。
防雷工程应按工程进度及时做好隐蔽验收。无论自然接地体还是人工接地体以及玻璃幕墙、避雷网格、避雷针等,在施工完后都要及时进行接地电阻值的测试。尤其是接地体或接地网施工完成后,应及时认定接地电阻值是否符合设计规定值。低压配电接地形式、电涌保护器(SPD)的设置及安装工艺状况、管线布设和屏蔽措施等应与防雷设计要求相符;查看设计、施工资料,检查SPD安装的位置、数量、型号规格、技术参数应与设计相符合。
总之,随着高层建筑物的增多及建筑物内现代化设备的广泛使用,高层建筑物防雷设计也已经成为一个重要话题。防雷工作者要与时俱进,积极探索,做好高层建筑物防雷设计施工。
参考文献:
[1] 孙 攀邵 晨于 浩赵美玲.建筑物防雷工程的勘测与设计.吉林农业.2013.03期
【关键词】10kv输电线路;双回路同杆;防雷设计
我国电力行业发展速度不断加快,各项设施较为完备。但是,电力企业在线路防雷工程上依然存在很多问题,在一些线路沿线雷暴活动频繁、强烈的地区,雷击灾害严重影响了线路运行的安全稳定性。因此,要解决10kv双回路同杆架设线路的雷害问题,就需要制定科学合理的防雷方案,优化防雷工程施工质量,采用较好技术含量的避雷设备,并总结双回路同杆架设线路防雷改造后的运行经验,为不同形式的防雷工程提供更加优质的设计依据。完善和改造10kv双回路同杆架设线路的防雷设计,能够提高杆塔绝缘水平,减少雷击跳闸率,对输电线路防雷具有非常重要的意义。
一、10kv双回路同杆架设线路的基本情况
10kv双回路同杆架设线路在线路的138基杆塔中,其中只有一杆塔为铁塔,其余所有杆塔都是钢筋混凝土杆塔。10kv双回路同杆架设线路采用共用的导线横担,同时利用杆塔的基础建设进行接地。
当10kv输电线路中没有避雷针时,其单相导线闪络接地的等值可以通过计算得出,并根据雷电流和杆塔相邻导线的雷电流分流计算出10kv输电线路在雷击灾害情况下跳闸的耐雷水平。
二、防雷线路方案比较
(一)线路避雷器
正常情况下,线路避雷器是与线路绝缘子并联安装的。如果线路受到雷击灾害,线路避雷器就会发生相应的动作,线路避雷器降低了雷击产生的电压对线路的危害,这种情况能够降低雷电放电电压对线路的冲击,从而有效的防止绝缘子闪络。当雷电冲击过后,流过线路避雷器的雷击电压被稀释,这样线路就不会跳闸,进而恢复输电线路正常运行。10kv双回路同杆架设线路运行过程中,线路避雷器在雷电直击没有避雷线的10kv输电线路能够发挥其应有的作用。这一作用体现在两个方面,第一,在线路避雷器反应做出动作时,其能够利用余留下来的电压防止绝缘子闪络,还能把雷击电流传递到自然接地装置上,以此降低雷击对输电线路造成的损害。第二,根据线路避雷器做出反应动作之后,对易构成的雷击相导线等电位接地,将雷击相导线等效为耦合地线,增大双回路同杆相邻导线的耦合系数,从而降低导线横担的雷击电流。虽然线路避雷器能够起到很好的防雷效果,但是其依然存在较为明显的缺点。通常,输电线路的电压等级较低,这样就会导致导线横担的雷电位有可能使两相以上的线路避雷器同时动作,在发生雷电冲击时,如果10kv输电线路的过流速断保护装置没有及时躲开线路避雷器同时动作,就会造成线路短路,引起雷击跳闸事故。从经济效益方面考虑,线路避雷器造价高,施工安装复杂,对杆塔接地电阻要求较高,防雷范围、效果及使用寿命有限,一旦出现故障,维护难度大,无法进行大量的使用。同时,考虑到输电线路的运行环境,其还需要经受恶劣的环境考验等多方面的制约因素。
(二)全线架设避雷线
针对10kv线路防雷工程设计的要求,在所有线路中架设避雷线能够起到良好的防雷效果。避雷线能够防止直击雷对线路的损害,其具体保护形式是将雷击作用下产生的电流进行分流,然后利用相邻导线之间的耦合作用,降低雷电波的陡度,以此为输电线路的绝缘子提供防雷保护。在10kv输电线路有避雷针的情况下,雷击对单相导线闪络接地产生的数值在避雷线的作用下会发生一定的改变。我们可以假设a为杆塔两侧相邻避雷线的雷电流分流,b为电感并联值,就会通过相应的计算了解10kv线路两相以上短路跳闸情况在雷电冲击下的耐雷水平。通过选取ZXGJ-35双避雷线进行比较,在与没有避雷线的情况下,架设避雷线后线路的自然接地电阻提高了,但是在进行全线避雷线的安装在施工实施上就存在较大的难度,而且施工成本昂贵。
(三)线路型头部分裂均压式避雷针
在10kv双回路同杆架设线路中安装线路型头部分裂式避雷针,并在每个杆塔附近埋设分散式集中接地装置,其能够起到非常好的防雷效果。该工程设计、施工、安装等所使用的总费用较低。这一设计方案的优势在于其利用线路型头部分裂均压式避雷针的头部结构,能够对杆塔顶部起到有效的屏蔽作用,改善过去杆塔顶部截面的迎面先导,从而大大减少了雷电电荷先导与杆塔迎面先导之间的电阻泄漏,加快消散雷云电荷对地面的雷电冲击,降低雷云电荷下行先导电流,避免雷电电流在阶段性发展过程中对杆塔造成的损害,进而防止雷电冲击对杆塔的现象发生,同时线路型头部分裂均压式避雷针能够改善绕击雷对线路造成的损害,降低了输电线路的雷击跳闸率。线路型头部分裂均压式避雷针自重轻、体积小、施工安装简单、对杆塔接地电阻要求不高、防雷效果好、造价低等优点。同时在恶劣的自然环境下能够安全稳定运行,无需进行维修和养护且使用寿命长。采用这种防雷方案对10kv双回路同杆架设线路实施防雷措施具有高效性、高可靠性、高安全性以及稳定性。
(四)小结
通过列出三种防雷方案,能够看出采用线路型头部分裂均压式避雷针是最可靠、最经济、最安全稳定的防雷设计方案。与安装线路避雷器以及全线架设避雷线相比较,就能够清晰了解这两种方案在成本投入、设计、施工、安装、性能、维护等方面都与线路型头部分裂均压式避雷针有很大的差距。因此,采用线路型头部分裂均压式避雷针作为10kV双回路同杆架设线路的防雷工程设计方案是切实可行的。
三、10kv线路防雷工程设计的运行情况
通过对不同设计方案进行对比,从整个防雷设计方案的实施性、施工、安装、运行维护、防雷效果、以及符合在恶劣环境下运行要求,充分考虑其在使用期限、技术要求、经济效益等方面的优势,采用线路型头部分裂均压式避雷针防雷方案是最符合10kv双回路同杆架设线路的防雷措施。在施工过程中,电力企业可以将线路杆塔进行迁移,待完成施工后再移回原地,这样不仅避免停电施工对社会生产生活造成影响,也能够在有限的时间里顺利有序的完成施工安装工作。经调查,线路型头部分裂均压式避雷针在10kv输电线路运行过程中没有发生任何雷击事故,也没有因故障而进行维修,取得了良好的防雷效果。
四、结语
通过分析和对比不同防雷设计方案在10kv线路运行过程中的防雷能力及效果,可以充分认识和了解到线路型头部分裂均压式避雷针在10kv双回路同杆架设线路防雷工程设计上具体的应用情况和实际效果,将10kv输电线路设计改造为防雷线路,降低了因雷击造成的安全事故,也大大降低输电线路的雷击跳闸率。从输电线路安全稳定运行方面来讲,提高了我国输电线路的运行能力,改善了我国输电线路运行环境;从防雷工程设计方面来讲,科学技术的发展促进输电线路防雷工程的质量,提高了输电线路防雷效果。
参考文献
[1]陈慕东.10KV配电线路防雷存在的问题及应对措施的探讨[J].中国新技术新产品,2013(5).
[2]钟政权.10kV配电线路防雷保护措施[J].中国新技术新产品,2013(6).
【关键词】雷电;危害;防雷;治理;接地
0 引言
雷电是发生在大气中的一种自然现象,雷电灾害已成为联合国公布的10种最严重的自然灾害之一。雷击以其电热效应、电磁效应、化学效应及机械效应的瞬间爆发,对人、设备和建筑物等造成巨大破坏。我国每年因雷击造成的人员伤亡估计为3000-4000人,财产损失估计在50-100亿左右。雷电有着随机性、分散性、突发性、三维性的特点,科学发展到今天,还不能百分之百地消除雷击灾害,但是我们通过有效预防措施,能够减少或者消除雷击灾害。
1 现代防雷技术措施
现代防雷技术措施简单地可归结为ABCDEGS七个字,中文意思是“躲”(Avoid)、“等电位连接”(Bonding)、“传导”(Conducting)、“分流”(Dividing)、“消雷”(Eliminating)、“接地”(Grounding)和“屏蔽”(Shielding)。
防雷是一个综合的机制,具体采用何种方式要因地制宜,通过合理的经济技术比较来确定,要做到把雷电灾害降到最低,就要有机结合,全面防御,总体防御方式如图1所示。
2 矿区防雷的必要性
煤矿企业大部分作业场所在井下,特殊条件的限制使矿井时刻面临瓦斯、煤尘、水、火、顶板等自然灾害的影响。矿井遭受雷击灾害所造成的伤人毁物、大面积停电停风、通讯中断、排水中止、雷电侵入井下引发非常严重后果,搞好煤矿系统防雷是一项十分紧迫任务。
煤矿企业必须根据国家、地方法律法规与防雷技术规范要求,由从事雷电灾害风险评估业务的机构依据国家防雷标准和技术规范进行雷电灾害风险评估后,按照评估确定的防雷类别与防雷措施开展,在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及煤矿特点等的基础上设计和安装相应防雷装置,做到安全可靠、技术先进、经济合理。
3 俄霍布拉克煤矿矿区雷灾害情况
3.1 俄矿矿井概述
俄霍布拉克煤矿(简称俄矿)地处新疆库车县北部山区,是徐矿集团早期援疆项目。目前矿井具备500万ta生产能力,为南疆现代化程度最高最大井工煤矿。矿井地处库车县北山矿区,地貌复杂,形成明显的区域性气候差异,地形为北高南低,矿区位于天山南部的中山地区,海拔高度约+1910m,相对高差约100m。东部地形由于沟谷切割而起伏不平,西部为中山丘陵,四周是山,中部平坦。
3.2 俄矿所处气象特征
本区气候属大陆性暖温带干旱气候,夏季凉爽,冬季寒冷。年平均气温为11.6℃,夏季平均温度为20℃左右,最热月(7月)平均气温25.4℃;冬季平均温度为-12℃左右,最冷月(1月)平均气温-27.4℃;历年最高气温为41.5℃,最低气温为-32℃。
3.3 矿区的雷暴情况
俄矿所处北山矿区常年平均雷暴日30.5天,最多的1989年为 42天。如图2所示。
雷暴一般出现在每年的4~9月,3月和10月日数极少,其中以7月最多,6月次之,8月第三,6-8月占全年的76.1%。见图3所示。
3.4 雷暴造成的事故统计
库车县雷电灾害连续5年逐年增多,2012年高于近5年平均水平,雷电灾害造成的人员伤亡是有资料统计以来的历年之最,如图4所示。
2012年6月至8月发生的17起雷电灾害中有14起发生在山区、农牧区,占总数的82.35%。其中人员伤亡事故8起,造成7人死亡、7人受伤;262只羊死亡和30只羊失踪;20多台计算机损坏、2台信号控制器被击毁;俄矿采空区先后发生雷击,造成羊圈着火、羊群死亡事故,110KV系统接雷瞬间跳闸事故,煤仓遭雷击,通讯系统雷击损坏、杨树林遭雷击大树劈开起火等事故,矿区西侧原小煤矿发生变压器雷击着火事故,矿区防雷击事故刻不容缓。
3.5 俄矿矿区雷暴的主要特点
俄矿处于库车北部地区,特殊的地形地貌和近年来的气候变化,致使雷电活动变化异常:
1)雷暴的空间分布特点是:山地多余平原,北疆多余南疆、西部多余东部,北部山区、牧区多于山下城区、平坦区域;
2)雷暴时间分布特点是:雷暴活动的季节性很强,主要集中每年的4-9月,夏季最多,春秋次之,冬季一般不发生;
3)雷击具有选择性:电阻率特别小的地区雷击的概率较大。雷击经常发生在有金属矿区的地区、河岸、地下水出口处、山坡与稻田接壤的地段和不同电阻率土壤的交接地段。在旷野、地面上孤立、有较高的尖顶建筑物比较容易遭受雷击。
4 俄霍布拉克煤矿矿区的系统防雷实况
经库车县气象部门对俄矿防雷现场勘察,对照国家有关防雷规范标准,存在的主要防雷安全问题是:
1)矿井工广高大建筑物、构筑物、煤炭堆场所有的直击雷接闪器为简易接闪器,不能满足现代设备的高要求;
2)矿井主副井井口的轨道、架空管路、入井动力电缆、通信电缆的防雷接地不完善;
3)矿井地面炸药库的防雷措施不到位、不完善;
4)全矿的电源低压侧没有低压电源浪涌保护装置(约为50处),调度中心监控室部分浪涌保护模块不符合相关国标规范的要求;
5)交换机的电源浪涌防护措施不完善,光纤加强芯无接地,交换机柜无接地;监控设备的感应雷防护措施不完善;
6)由于矿区的土壤电阻率高,实测大部分接地装置的接地电阻偏高或不合格,需要采取降阻措施。
5 俄霍布拉克煤矿防雷整改方案
根据库车北山地区的特点,结合俄矿的实际情况,“安全第一,预防为主,突出重点,强化治理”的方针。俄矿防雷的重点在地面中央变电所、调度中心、网络中心、炸药库、主副井、高大建构筑物等地点,在以上地点,既要防直击雷,又要防感应雷。具体措施如下:
5.1 110KV变电所
变电所是煤矿电力系统的心脏和枢纽,保护好变电所设备是防雷的关键。
(1)为防止变电所的电器设备及其建、构筑物遭受直接雷击,在变电所安装避雷针3支,使设备及建、构筑物均处于保护范围之内。
(2)从实际来看,由于110KV兹俄线经过山区雷击输电线路的次数远多于雷击变电所,所以沿线路侵入变电所的雷电侵入波比较常见,再加上输电线路的绝缘水平比变压器及其他电器设备的冲击绝缘水平高的多,因此,变电所电源线路采用全程避雷线,避雷器是变电所用来限制雷电行波过电压的主要手段。为此所有进出线开关全部安装氧化锌压敏电阻,所有母线安装母线避雷器。
5.2 调度监控指挥中心
调度中心是煤矿生产的指挥中心,调度中心微机、大屏幕这些设备对电压波动限制非常严格,它的防雷应重在防感应雷。
俄矿安装的ATMQ型电涌保护器对雷击电磁脉冲引起的过电压、过电流防护,特点是响应速度快、吸能本领强、限制电压低、安装方便、采用标准模块化结构。
等电位连接与共用接地系统设计:国标规定,需要保护的电子信息系统必须采取等电位连接与接地保护措施。故矿调度监控中心的设备(包括机壳、金属管、屏蔽线外层等)均以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。
5.3 矿网络中心
煤矿网络中心是煤矿生产经营中的主要场所。随着矿井装备水平的不断提高,各种设备的联网运行带来了方便和实惠,防雷是矿井安全关键。主要采取如下措施:
调度监控机房如下处理:
5.3.1 屏蔽处理
1)电子信息系统设备应远离外墙结构柱不小于1m的距离,设置在雷电防护区的高级别区域内;线缆的屏蔽采用屏蔽电缆,在屏蔽层两端及雷电防护区交界处又做等电位连接并接地;所有的金属接头(光纤)加强芯等在入户处直接接地;中心窗户加装了屏蔽网。
2)室外视频探头金属外壳接地处理,减少电磁场对探头内电子设备的危害。
5.3.2 电源线路和信号线路感应雷防护
电子信息系统设备配电线路采用TN-S系统,安装浪涌保护器,在总配电柜、机房配电柜设备前采取3级浪涌保护。
信号线缆的端口安装适配的信号线路浪涌保护器(监控部分包括室内接收设备处、室外探头处),浪涌保护器的接地端及电缆内芯的空线对应接地。
5.4 高大建筑、构筑物
由于俄矿建设较为仓促,防直击雷的接闪器不能满足现代设备的要求。生产调度办公楼、煤仓无防雷措施,对于锅炉房烟囱、筛分楼、主井、副井、接闪器等部分17处所设置的老式避雷针已经不能满足新的规范要求,全部换为标准接闪器,引下线及接地极截面标准化,更换后的直击雷设施高度符合现行防雷国标规范的要求。
5.5 出入主副井口设施
5.5.1 入井轨道
采取措施:由地面直接入井的轨道在井口附近将金属体进行2处的良好的集中接地。井内接地装置距离井口3m。在离井口轨道绝缘段100m处采取接地技术处理,在轨道末端采取接地技术处理。轨道在距离井口5m处和以外选定2个自然接头,串入绝缘轨段,每个绝缘轨段长度3cm。距离大于机车和列车的总长度。
5.5.2 入井通信和电缆线路
由于通信线路经由地面架空引入井下的,故在入井处装设熔断器和防雷电装置各一个;所有电缆采用电缆沟埋地引入,电缆金属外皮在进入井口处做接地。并在井外又做1处接地,接地电阻摇测4Ω。
5.5.3 入井架空管道
露天架空引入(出)井口的金属管道,井外部分每隔25m左右接地一次,并在井口附近将管道进行2处的良好的集中接地,井内部分接地装置距离井口不小于3m,接地阻值小于5Ω。
5.5.4 入井原煤胶带输送机
带式输送机机架及彩钢板防雨棚等金属物体应进行防雷抗静电接地,其接地电阻不大于10Ω;供配电线路全线采用室内敷设,将有金属外皮的电缆金属外皮接地;带式输送机使用阻燃输送带,托辊的非金属材料零部件和包胶滚筒的胶料,其阻燃性和抗静电性符合要求。
5.6 矿井炸药库
作为煤矿,炸药的妥善存储是安全生产大事,而防雷击尤为重要。
5.6.1 防直击雷措施
2支GH-15系列避雷针分别安装于炸药库、雷管库的右侧,避雷针与炸药库、雷管库的最近距离6m,经计算2支避雷针可以有效保护炸药库、雷管库。
5.6.2 防感应雷措施
在监控室(值班室)安装电源防雷箱PT220-40一台,在显示器、监控主机前安装防雷插座PT-10;在监控主机的视频输入线路、控制线输入线路上安装防雷器,视频信号防雷器PT-BNC、控制线路防雷器PT-V485;
5.6.3 按地装置
在实际检测,俄矿土壤电阻率高达4000~5000Ω,接地材料考虑到山区的土壤情况,采用接地模块,用10块制作一地网,效果较好。
6 俄霍布拉克高原矿区的防雷系统的接地措施
过电压的产生主要由雷电和设备的开关操作所引起。防过电压接地是利用大地作为接地电流回路,在电气设备与大地之间实现低阻抗的电气连接,将雷电流引入大地,并迅速流散在大地中,设备接地处的电位固定为所允许的值。要提供小而又长期保持低阻抗对地泄流,应考虑下列因素:a)土壤条件;b)接地装置与土壤的接触面;c)接地装置的寿命。
俄矿地处南天山中部,整个矿区土质结构形式是面层分布戈壁石100cm以下分布砂砾土,经库车气象局防雷中心现场测试土壤电阻率在4000~5000Ω,因此俄矿区域土壤电阻率高。为使接地电阻符合要求,对工业广场不同区域采用了不同的接地降阻措施,(下转第75页)(上接第52页)具体如下:
6.1 充分利用自然接地体
充分利用混凝土结构中的钢筋骨架及以及金属管道等自然接地体,减小接地电阻、节约钢材及达到均衡电位接地的有效措施。
6.2 增加接地极
在110KV变电站接地施工中,原来设计的接地极是直径25mm长度2.5m铜包钢管20根,按照设计及防雷接地施工规范,接地极间距5米,埋深1.2m,打完20根接地极,然后将所有接地极连接起来经测试,接地电阻15Ω。通过增加接地极的措施,经现场实际测试发现每增加一根接地极电阻可以降低1~2Ω,所以增加10根接地电阻后,电阻由原来的15Ω到2Ω以下。
6.3 多支外引式引外接地
在俄矿地面工广变电站、锅炉房、网络中心接地施工中采用了多支外引线引外接地措施,在表层及下层土壤电阻率均很高的情况下,距场所100m的地区内,若有电阻率低的土壤,及不冻的河流采用引外接地法,此项接地电阻降低效果明显。
6.4 充分利用水体
在俄霍布拉克煤矿东侧50m的地方有一条河,属俄霍布拉克上游泉水,常年有水,流过工业广场,水体具有电阻率低、散流特性特别好的特点,充分利用这些地区设置接地装置。在施工过程中采用将接地极通过接地线引入附近低电阻率土壤中的散流作用实现接地降阻。
6.5 更换土壤
在南工广新生产线系统设备接地施工中采用更换土壤办法。这种方法是采用电阻率较低的土壤(粘土、砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤,置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但成本较高,不宜大范围使用。
6.6 加降阻剂改善接地体周围的土壤
俄矿煤场和污水处理厂接地施工中,采用接地极周围加降阻剂,降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂,是具有导电性能良好的强电解质和水分,在接地极周围敷设了降阻剂后,起到了增大接地极外形尺寸,降低与周围大地介质之间的接触电阻的作用,效果很好。
7 强化防雷基础管理工作
加强防雷装置的日常维护和保养工作,防雷安全实施定期检查、评估,并做好防雷装置的维护。
7.1 每年雷雨季节来临前,矿井及时召开雨季三防工作会议,及时研究部署当年防雷工作,每当雷雨天气来临时,积极动员,采取相应预防措施。俄矿每年联合库车气象局防雷检测中心对全矿防雷设施精确测量一次,对于有火灾爆炸危险场所每半年检测一次,对存在的隐患积极整改。每次雷雨过后,组织人员对避雷设施进行巡查,发现问题及时处理,使整套系统保持完好。
7.2 根据《雷电灾害风险评估技术规范》积极开展雷电灾害风险评估,并建立应急预案,定期演练,发现问题及时采取措施,确保安全。
7.3 加大资金投入,保证避雷设施专项整改资金到位。
【关键词】建设工程; 防雷设计图纸;技术审查探讨
在近几年开展的雷灾调查和隐患排查整治工作中发现,大部分建设工程都是在建设之初设计环节埋下的雷灾隐患。随着我国新型城镇化建设,建设工程项目逐渐向大型化、复杂化、自动化发展,给建设工程防雷设计审查提出了新的课题和更高的要求。防雷装置与其它专业工程联系紧密。防雷装置质量好坏直接影响整个工程的总体质量,甚至影响到工程投入使用后效率的高低和人员财产安全。因此,把握好设计审查关不但能为竣工后的防雷检测提供方便,更为确保施工质量和减少雷击危害打下了基础。下面就防雷设计图纸的技术审查提出自己的见解,以供同行们交流分享。
1图纸审查的含义
经气象主管机构认定的专业防雷机构,根据国家法律、法规、规章、技术标准与防雷设计规范,对设计单位所作的防雷设计施工图或方案,就安全性、有效性、稳定性和强制性标准防雷设计规范执行情况等进行的技术评价审查。
2图纸审查的原则
a) 设计审查是政府强制,是经气象主管机构认定委托的专业中介防雷机构,应是业内专家;
b) 遵循国家标准防雷设计规范、经济合理、安全可靠的原则;
c) 应与其它行业的通行做法及防雷设计规范标准一致,就高不就低,求异存同,避免承担不必要的责任;
d) 图纸审查本质上是一次重新设计过程,是内行对内行的审查;
e) 审查机构承担审查的相应失察责任,技术质量责任仍由原设计单位承担。
3防雷设计技术性审查
防雷设计审查应对以下具体项目进行技术审查。
1、看标题栏及图纸目录。了解工程名称、项目内容、设计日期及图纸数量和内容等。
2、看总说明。了解工程总体概况及设计依据,了解图纸中未能表达清楚的各有关事项。(重点:设计的依据防雷设计规范图集、年预计雷击次数、防雷的分类、电源系统的制式、接地电阻 、均压环楼层的设置 、接地共用形式。在设计说明中我们还可以看出本建筑物的主要用途,其内是否有消防监控、安全门禁、宽带、有线电视等弱电系统设施等)
3、看设备材料表。设备材料表给我们提供了该工程使用的设备、材料的型号、规格和数量,收集归纳检测点的重要依据之一。
4、看系统图。了解系统图的基本组成,主要电气设备、元件等连接关系及它们的规格、型号、参数等,掌握该系统的基本概况(竖向系统图和配电系统图)。
5、看平面布置图。如基础、屋面防雷和楼层管线配置、设备布置等的平面图等,都是用来表示设备安装位置、线路敷设方法及所用导线型号、规格、数量、管径大小的。(接闪带布设、桩利用系数、桩筋利用情况,防雷网格的设置,地圈梁闭合环,人工接地预留外引端子、接地电阻1Ω,安全距离的计算,接地检测预留端子。接地干线,如幕墙、机房、配电房、电梯机房和信息设备场地等的接地电阻测试端子。引下线的数量、间距、布置。屋顶面布设的航障灯、装饰灯、广告牌、水箱、太阳能等。)
6、审查基础接地平面图。基础接地平面图是建筑物防雷的基础,从基础接地平面图中可查验基础地网的形状、埋设深度。应了解地质报告与地下水位;应知土建基础设计型式,基础钢筋埋设深度,估算埋地钢筋表面积。确认设计是否合理、自然接地体可否利用以及接地电阻设置可否能满足要求。重点审查防雷接地与其它接地共用接地装置的接地电阻要求(1Ω、4Ω、5Ω、10Ω、30Ω或100Ω等)。
7、审查引下线设置位置、根数、平均间距等。引下线间距可以按照相邻三档平均滑动计算。
8、审查侧击雷防护装置。防侧击雷均压环、外墙金属门窗、阳台围栏、空调搁板等处的等电位接地要求。侧击雷防护均压环二、三类建筑均为建筑顶上20%且超过60米部分需要布设均压环和防侧击雷。(室外空调机搁板应预留接地。)
9、建筑缝处防雷装置设置。
10、审查等电位连接设置。等电位连接是建筑物防雷的重要措施之一,它不仅可以减少雷击产生雷引起的电位差,还能增强屏蔽效能,防止雷击电磁脉冲危害,改善电磁环境。等电位接地(等电位连接按其功能分为总等电位连接(MEB)、辅助等电位连接(SEB)、局部等电位连接(LEB)、楼层等电位连接(FEB)、等电位连接带(EBB)、等电位连接(EB)、等电位连接网络(BN)等。应知接地干线敷设、总等电位接地端子设置能否满足防雷设计规范要求。审查可能有附属设备设施的楼层、房间、屋顶宜预留局部接地端子。
11、审查屋顶平面图防雷接闪网(带)的敷设。防雷网(带)的敷设方式、位置及格距等。
12、SPD设置。安装的位置、级数、雷电通流量等。对已经设计有SPD的建筑物,也应根据其防雷类别判定SPD的位置、级数、雷电通流量是否合理。(应该通过雷击风险评估的雷击类型S1、S2、S3、S4和线杆类型,雷电流参数、可能雷击点、线路敷设和设备耐压水平及SPD电压保护水平等参数计算,确定是否需加装SPD,满足防雷设计规范安全要求即可,不可强制要求设置多级。对于TN制式一般不设置P+N形式。
13、看安装大样图。是用来详细表示设备安装方法的图纸,也是用来指导安装施工和编制工程材料计划的重要依据。也是我们要审查的对象,(如防雷施工、卫生间、幕墙预留端子、女儿墙及配电柜接线等的大样图。)防雷平面图、大样图之间有无矛盾。
14、接地导线截面积,SPD上下级匹配,SPD保护开关整定电流是否符合防雷设计防雷设计规范要求。强弱电桥架、线槽、线管形式、连接是否符合防雷设计规范要求。
15、建筑施工图、结构施工图及水、电、暖、设备、消防、人防等专业施工图中涉及防雷部分的轴线、位置(坐标)、标高及交叉点是否矛盾。
16、审查进出建筑物的金属管线(水、电、暖、通风、燃气的金属管线)在进出建筑物时是否与等电位连接端子做等电位连接。燃气管网与强弱电管线、防雷引下线、接闪器距离,审定合理性。
17、应知玻璃幕墙等电位设计、女儿墙铝塑扣板、大理石压顶、不锈钢栏杆、屋顶避雷网格是否满足防雷设计要求与验收规范要求。
18、消防中心控制室、监控室、计算机室、楼宇自控室、程控交换机房、电梯机房的位置设计是否符合防雷电磁环境要求。
19、防雷产品的说明书及有关证明。
20、埋设管路,吊顶布管,材质和设置是否符合防雷设计规范要求。
21、审查航空障碍灯设置、防雷措施。
22、还应参见其四置图、建筑效果图、立(剖)面图、规划总平面图、幕墙结构施工图、钢结构施工图、建筑结构说明、施工说明等。
4结束语
防雷设计的审查工作是勘察设计管理体制和运行机制的需要,是与国际惯例接轨的需要,是提高勘察设计质量的需要,是维护国家和社会利益的需要。同时也是《建筑法》、《建设工程质量管理条例》和《防雷装置设计审查和竣工验收规定》等法律法规规章的规定要求,未经审查的设计图纸不得交付工程施工。因此,提高建设工程防雷设计的合格率,对于减少不必要的经济损失,消除减少雷击灾害的发生,是一件非同寻常、至关重要的工作,必须给予极大的关注。
参考文献
1.《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
关键词:建筑物 建筑工程 防雷设计
近几年来,伴随着建筑科技的发展,高大建筑的兴建,雷电灾害发生的率也日益繁,给社会、企事业单位以及人民群众带来了巨大的经济损失。我国对雷电灾害的研究从来没有间断过,而国家相关部门对于工程中的防雷设计的要求也日益科学、规范、严谨。比如我国在1994年颁布了《建筑物防雷设计规范》,而在2000年和2010年,国家建设部、机械工业部等部门又对这一规范进行了修订。可见我国对雷电灾害的重视程度。雷电灾害包括了直击雷、侵入雷以及感应雷等种类,就不同雷电种类要采取不同的措施加以防治。
一、雷电的基本知识与防雷方法简述
雷电流主要包括了以下四种方式,即:先导电流、回击电流、连续电流与后续电流,其中的回击电流的幅值最大,因而又被称为主放电。雷电形成的主要原因是由于当雷云负荷中心的电场强度达到极限时,就会发生电击穿现象,从而使一些气体分子处于游离的状态,而这些游离的气体就成为导电的介质,当这段导电气体向下方延伸时,就形成了一个先导通道,这一通道向下与大地在一个特定的距离时,当大地感应到自己的与雷云的极性相反,这样大地上比较尖端,或者比较突出的地方就会对先导头部进行回击,进而在雷电通道中产生一股强烈的回击电流,这就是我们看到的雷电。回击电流的峰值通常能够达到1×104到3×104A左右,这是一股非常强大的脉冲电流,所以才形成了很多雷电灾害。
要对建筑工程进行防雷设计,先要对雷电的种类与破坏方式进行研究。建筑工程中防雷设计主要是针对直击雷(包括侧击雷)与感应雷,而防止雷电波侵入则是在工程竣工之后,根据实际需求单独进行设计与安装的。
直击雷是指雷云电荷直接对建筑物、电气设施放电的现象。这种雷电拥有强大的电流,并且产生电效应、机械力以及热量对建筑物、电气设施进行破坏。
感应雷是指闪电放电时,能够在附近的导体上产生静电感应、电磁感应,也可能使电气设备的金属部件之间产生火花,进而对建筑物、电气设备构成威胁。
针对这两种雷电,我们的防雷原则就是“泄”与“抗”,一是采用接地避雷的方式,因势利导,将雷电引入大地之中,进而降低了它巨大的破坏力,以达到防雷的目的。接地的目的有两个,一是将雷电引入大地;二是防止雷电击中人身。因此,建筑工程必须重视防雷接地的质量,切实抓好防雷设计工作,因为接地的质量直接关系着人民群众的生命、财产安全。二是提高电气设备的绝缘水平,以达到抗击雷电破坏的目的。当然,实际操作中,要根据建筑物的实际情况来选择防雷方式,也可以将两者相结合,以达到最佳的防雷效果。现阶段,经常采用的防雷设施有避雷针、避雷器、避雷线以及保护间隙等等。
二、防雷设计的措施
1.直击雷的防范设计
建筑工程的防雷设计措施包括了设置接闪器、安装提前放电避雷针,也可以将两者结合。接闪器的原理主要是利用了它高于周边区域的其它建筑物,当被雷电击中之后,能够将雷击放电导向自身,再通过引下线与接地装置,最终将雷电的强大电流引入大地之中,进而确保了周边建筑物的安全。提前放电避雷针是依靠自身的接地体良好的导电优势,能够在建筑物周围雷云电荷还没有达到放电的程度时,利用提前放电避雷针与雷云之间的放电效应,将电荷引入大地之中,从而避免了雷击的发生。
我们在对接闪器、提前放电避雷针进行实际设置时,要考虑两者安装的高度、位置不要影响到建筑物的整体外观,而且设计者要充分考虑到建筑物外观形象,对接闪器、提前放电避雷针进行设计,使两者能够与建筑物成为统一的整体,比如充分利用金属屋面、金属栏杆以及埋设层面的避雷带等等。特别是对于那些对对外观有严格要求的建筑物上,必须考虑到两者安放的位置、高度、方式要与建筑的外观形象相统一。安装时,我们还要依据国家的相关规范对接闪器与提前放电避雷针的保护范围进行严谨、缜密的计算,以保证建筑物必须在两者保护的范围之内。
对于建筑物外观造型采用的是金属屋面的大型建筑物,更要充分考虑将外形与屋面防雷设计结合,将安全与使用维护结合。如果屋面金属板的厚度与连接方式都符合防雷要求的条件下,可以将金属屋面直接当作接闪器进行使用,同时不要忘记考虑建筑物周边的环境以及有无遭受雷击的历史记录,对雷击的次数、环境的温度、雨水的腐蚀性物质含量等数据进行统计分析,对防雷设计进行改进。还要应考虑到当金属板被雷击中之后,可能引起的损坏与烧伤程度,虽然雷击的损害程度不能够对主体的质量安全构成威胁,但是如果建筑物周围的环境过于潮湿,或者雨水中含有腐蚀性物质,那么就可能对屋顶构成破坏,进而对屋面的防水层造成一定的破坏,这一情况需要我们在设计时必须考虑在内。
2.感应雷的防范
(1)进行等电位联结
等电位联结能够消除不同接地点存在的电位差,一旦发生了雷击现象,就可以避免由于电位差而引进的放电现象。在实际操作中,我们要根据建筑内部机房、机器设备的实际布局设计的不同位置,分别设置由共用接地系统引来的总等电位联结端子板以及局部等电位联结端子板,并将其引入建筑物内部的金属保护导管、给排水管道以及金属构件等与等电位联结端子进行连接。设备在安装时,要把各个管理间、各个设备间的金融管道、构件以及电源PE线与各局部等电位联结端子板进行连通,从而构成等电位联结系统。通常情况下,设置等电位联结端子的地方有:设备机房、发电机房、管道井、油箱间、强弱电竖井以及弱电系统机房等等。
(2)弱电系统的防雷措施
一是进行电源隔离与吸收。可以在电源系统之中安装SPD、隔离变压器以及浪涌电压吸收设备等等。二是屏蔽接地处理。为了阻止与消减雷击感应所产生的电磁辐射对弱电设备、电子元件、线路等造成的损害,我们可以对弱电系统采取必要的屏蔽措施加以保护。主要包括:配线进行穿金属管理保护、采用屏蔽线缆进行保护,或者对机柜进行屏蔽接地设置。在对屏蔽线缆试工的过程中,必须对线缆屏蔽层的两端同时接地,穿金属管理的线缆金属管也必须要接地,对于非常重要的机房,要按照屏蔽机房的实际规格进行设计与施工,以增强防干扰的性能。
总结
综上所述,随着我国经济的快速发展,建筑技术的不断进步,高层建筑工程的数量不断增加,防雷设计也越来越重要。防雷设计是一项独特、连续的工程项目,其涉及到的环境因素很多,设计的过程中,也需要综合多种因素,因为一丝一毫的失误都可以导致事故的发生,需要我们要具备高度的责任心与敬业精神。
参考文献:
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[3]李红梅. 浅谈雷电的预防措施[J]. 山西建筑, 2008,(14) .
关键词:农业工程;设施农业;分类方法
促进我国农业现代化发展一直是我国发展社会经济的长期战略任务,其主要的工作内容是发展设施农业。数十年来,我国一直致力于研究设施农业工程技术,从简单的工程技术,一直发展到如今的系统性强、科学、合理的综合体系,并在其中融合了多学科、多门类科学知识,作为我国设施农业技术发展的战略指导。尽管我国大部分学者归纳和综合研究设施农业技术,但是对于其充分把握的程度还是比较低,无法更加完整和深入地研究整个设施农业工程技术体系。对设施农业工程技术进行分类,能够充分掌握其中存在的规律,为建立完善的设施农业工程技术学科体系打好基础。
1设施农业工程技术的含义
所谓设施农业工程是指综合工程手段和某种保护设施,合理控制和调节农业环境因素,为农作物改善和创造合适的生长环境条件,提高农业生产的质量、效率和产量。设施农业工程技术选用的都是先进的农业技术、新型的生产材料,以及优良的工程技术措施,充分利用光热资源作为主要生产能源,调节和控制农作物的生长环境,如光照时间、环境温度、湿度、营养等各种条件,实现设施农业的优质高产高效生产。
2设施农业工程技术分类的概念
设施农业工程技术可分为生物技术、环境技术和工程技术,但这一分类方法是根据技术的类型进行划分,只能体现出宏观层面的特征,不能够充分体现设施农业技术中更深、更细的层次结构、时代特点等各方面的特征。所以需要在设施农业工程技术广义概念基础上对其进行科学的分类。设施农业工程一直是我国农业发展先进生产力的代表,所以其包含的要素也具有一定的广义性,不仅需要根据农业工程的生产工具进行分析,同时还需要根据生产者、生产对象以及生产环境进行分析。研究和分析设施农业工程技术的广义要素,有利于构建一个联系性强、相互作用的以设施农业工程技术作为主体的有机整体,其主要内容涉及到自然技术、社会技术和人文技术等多种社会学科内容,形成合力的技术系统,并有效体现系统的人文科技精神。所以总的来说,要充分发挥设施农业工程技术的重要作用,首先要提高农业组织的管理水平和效率,增强生产者的综合素质,才能有效促进设施农业工程技术发展方式的转变,并随之解决转变过程中存在的矛盾和问题。
3设施农业工程技术分类的主要特征
设施农业工程技术实际上是一个繁杂的技术系统,系统内部的各项技术相互之间都有一定的联系性,既能够相互作用,也能够相互影响,设施农业工程技术的特定功能就体现在这些技术相互作用下,所以对设施农业工程技术系统进行合理的组织结构,能够有效放大各项技术的功能,所以在对设施农业工程技术进行分类时,应注意设施农业工程技术的主要特征:3.1层次性复杂的设施农业工程技术系统由多个小系统组合而成,所以在进行分类时,需要通过解释不同层次设施农业工程技术之间不同的结构和功能,从而完善研究内容,同时提高设施农业工程技术系统结构的稳定性,层层递进,从低到高逐渐增加分类的层次。3.2稳定性分类时,全面根据设施农业产业的发展情况、技术创新的过程以及未来的发展趋势进行分析和研究,增强系统结构的独立性、长期性和基础性,放大细分技术的功能,提高系统的功能水平,充分发挥设施农业工程技术。3.3开放性开放性是推动设施农业工程技术发展和创新的基本特征,同时也是分类工作的本质要求,能够有效长期保持技术系统的动态性和成长性。设施农业工程技术体系,是一个融合了多领域科学知识的应用型交叉社会学科,确保技术系统具有一定的开放性,能够有效保持设施农业工程技术知识的积累和实践运用的动态平衡。其次,还可以帮助技术系统不断吸收新的技术环境积极因素,提高系统自身的组织水平,增强设施农业工程技术进步的效率,但要注意的是,在吸收新型设施农业工程技术时,不宜分层太多,要注意为每一层次预留更多的延伸空间,避免降低技术系统的稳定性。
4设施农业工程技术分类方法
设施农业工程是一门典型的交叉社会学科,所以其技术系统具有一定的复杂性。为了帮助我国的设施农业工程技术系统适应技术环境的多变,尤其是合理的分析和总结某些高新农业技术、产业共性技术等新兴技术,然后根据结果进行分类。4.1横向分类设施农业工程技术的功能运行,主要是在农业产业链有效运转的基础上,同时也是我国设施农产品使用价值的重要体现,所以实现我国设施农业工程技术目标,实现和发挥农业工程技术功能作用的主要途径是实现设施农产品商业化,把设施农业工程技术内容覆盖设施农业产业链的全过程,并根据这一特征在不同层次上进行横向延伸,丰富设施农业工程技术系统的层次内容。4.2纵向分类进行纵向分类层次,能清晰、简介地解释设施农业工程技术系统的结构和功能。我国设施农业工程技术常用的纵向层次划分方式是线分类法,根据所选定的属性或者特征分次把设施农业工程技术分成相对应的类目,然后排成层次性强、逐渐开展的分类体系。一般可以分成4层,分别是大类、中类、小类以及子类,能够有效反映设施农业工程技术的链条、技术环节、技术功能以及具体技术和措施等属性。4.3设施农业工程技术分类定位方法采取这一分类方法,需要根据分类工作的稳定性特征和原则,鲜明地体现不同层次上的技术内容的特点和功能,在横向发展的同时形成并列关系,所以这种分类方法的依据是农业工程技术的主要属性和功能作用,便于在实际的应用过程中能够更好地根据实际情况选择合适的设施农业工程技术,为农作物改善甚至创造更好的生长环境。
5结语
设施农业工程技术系统是一个复杂的技术系统,所以随着社会的不断发展和变更,设施农业工程技术的动态性、成长性以及开放性必定会越来越鲜明,同时作为农业学科研究和建立完善学科体系前提,技术分类方法会随着社会农业工程技术知识和实践经验的累积不断提高,逐渐体现出设施农业工程技术集成化、手段人文化等多种现代特征。在进行分类工作时,要充分尊重农业工程技术的特点,在动态组织中把握其功能和特点。提高对设施农业工程技术分类水平,能够有效揭示存在技术系统中的普遍规律和特殊规律,同时还可以为我国的农作物改善其生长环境,提高我国的农作物生产质量和效率。要不断地发展设施农业工程技术,就要不断地推进农业科技原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,通过创新科技管理体制和合作机制,组建大团队、搭建大平台,实施大项目,有效促进农机农艺融合,有效促进农业生物技术、农业工程技术、农业信息技术、农业经营管理技术的协同创新,从而为现代农业发展和建设不断提供先进可靠的设施装备和科技支撑。科学合理的技术分类,可以在专业设置、研究方向把握、复合型科研教学人才培养方面提供全面系统的指导,特别是通过分类过程中揭示技术内在的矛盾关系,对解决不同的学科间融合与支撑的难题、形成设施农业大学科格局具有一定的指导意义。
参考文献
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2韩文峰,于瑞军.设施农业发展的现状及今后发展预测[J].农机使用与维修,2012(1)
3齐飞,朱明.周新群等.农业工程与中国农业现代化相互关系分析[J].农业工程学报,2015(1)
摘要:本文通过总结建筑工程裂缝的类型,为正确判断裂缝的性质、裂缝产生的原因和探讨有效防治的措施等均有指导意义。并在设计中加大力度,采取事前控制,避免或减少建筑物裂缝的产生,提高建筑物的整体性和使用功能。
关键词:建筑物裂缝类型预防措施
一、砌体结构裂缝的类型
(1)干缩裂缝(2)地基下沉裂缝(3)温度裂缝(4)应力集中裂缝
(5)荷载引起的裂缝(6)冻融(涨)裂缝(7)两种结构体系变形不协调裂缝(8)沉降温度裂缝(9)地震作用裂缝
二、混凝土结构的类型
根据混凝土裂缝的特点规律形成的原因大致可分为以下十二种类型。(1)塑性塌落裂缝(2)塑性收缩裂缝(3)干缩裂缝(4)温度裂缝(5)水化热裂缝(6)收缩、温度裂缝(7)地基沉陷裂缝(8)应力集中裂缝(9)冻融裂缝(10)钢筋锈蚀裂缝(11)碱骨料反应裂缝(12)荷载作用裂缝 (13)水化热裂缝(14)钢筋锈蚀裂缝(15)碱骨料反应裂缝
三、设计中的预防措施
1、建筑工程裂缝的控制应采取预防为主的原则;为减轻建筑物的沉降和不均匀沉降,设计单位可采用下列措施: 采用轻质高强、尺寸稳定性好、收缩值小的墙体材料; 选用结构重量较轻的轻型屋面板;对于砌体结构,宜内外纵墙贯通和采用较小的横墙间距,并控制开洞率,洞口处过梁应加强;首层外墙窗台下第一皮砖下,应设置4φ6通长钢筋或做现浇配筋窗台板,伸入墙内长度不应小于120mm;顶层外墙窗台下,应设置配筋砌体带,钢筋应伸入构造柱内,长度不应小于120mm。 地圈梁和顶层圈梁,应沿每个轴线均设置闭合圈梁截面高度不小于180mm。
3、在抗震设防地区建筑基础的选型应考虑上部结构重力荷载引起的沉降及可能的不均匀沉降;设计时,宜考虑上部结构和地基的共同作用。采用天然地基和人工处理地基的建筑,除应进行持力层承载力的验算外,尚应进行软弱下卧层及地基变形的验算。复合地基除应做复合地基静载荷试验外,尚应进行增强体强度的检验。基础施工时尚应进行沉降监测。在满足地质勘察报告能满足设计和《岩土工程勘察规范》GB0021的要求的前提下,建筑物的体型应力求简单。
4、在满足使用和其他要求的前提下,对于砌体结构或内框架建筑,应采用较小的长高比。软弱地基上建筑物的宜在(1) 建筑平面的转折部位; (2) 高度差异或荷载差异处;(3) 长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位;(4) 地基土的压缩性有显著差异处;(5) 建筑结构或基础类型不同处;(6) 分期建造房屋的交界处,设置沉降缝。
5、建筑工程的伸缩缝的设置,建筑工程楼(屋)盖设计时,应考虑温度变化、混凝土收缩对构件和结构变形、开裂的影响;必要时不同墙体材料采用钢筋网片加强连接。
6、建筑工程屋盖宜进行热工性能计算;为避免屋面板变形过大,不应采用将保温层做在屋面板下面的构造做法。屋顶保温层宜延伸至挑檐板尽端。刚性防水屋面和保温层上面的水泥砂浆找平层应设置伸缩缝,并做好屋面防水。建筑外墙宜优先采用外保温。建筑外墙外保温层应包覆门窗框洞口外侧、封闭阳台、女儿墙以及屋顶挑檐等热桥部位,以减小室外气候条件对这些部位的影响。在保温层截止部位材质变换处应采取防止保温层开裂的措施。建筑外墙不宜采用内保温。当建筑外墙不得不采用内保温时,应避免混凝土圈梁和构造柱外露。当不能避免时,宜在圈梁和构造柱外侧用高效保温材料做保温层。
7、建筑工程中现浇钢筋混凝土楼板的混凝土强度不宜过高,提倡采用能满足结构设计要求的较小强度等级的混凝土;建筑工程所采用的建筑材料应符合国家有关标准的规定和设计文件的要求;由水泥、掺合料、外加剂组成水硬性胶凝材料,其品种和组成宜通过试验进行优选,选择相互适应性好,收缩较小的材料。
8、建筑结构的水平构件(梁、板)和表面积较大的墙体等构件,宜选择体积稳定性好、抗裂性能高的建筑材料。
9、建筑增层和增加荷载的装修、改造,在设计中应考虑地基基础或某些构件因荷载增加对变形或开裂的影响,制订相应的措施;同时不损坏原有结构。
10、为避免在结构中积累过大的约束应力(或应变)而引起间接裂缝。结构缝设计时,应综合考虑缝的各种功能要求,合理设置结构缝的位置和间距,避免约束应力积累过大;尽量合并不同类型的结构缝,做到一缝多能;采取合理的形式和相应的细部构造措施;
11、混凝土结构应按设计规范的规定,根据荷载效应验算构件的抗裂性能及裂缝宽度,并符合有关裂缝控制的要求。在设计时合理设置后浇带可适当增大伸缩缝间距,但后浇带不能代替伸缩缝。后浇带间距不大于30m,浇灌混凝土的间距时间2个月以上,且宜用膨胀混凝土浇筑。采用预制构件(特别是预应力构件)的装配式结构及叠合结构,具有较好的裂缝控制性能,但应通过有效的构造措施消除拼接裂缝并增强结构的整体性。
12、 板中受力钢筋间距,在现浇简支板的支座部位,宜配适量的负弯矩板面钢筋,板底伸入支座正弯矩钢筋的锚固。对与支承结构整体浇筑或与混凝土墙整体浇注的混凝土板,应在板边上部设置垂直于板边的不少于8mm直径,间距200mm的构造钢筋。嵌固在砌体墙内的现浇混凝土板,其上部与板边垂直的构造钢筋应不少于8mm直径,间距不大于200mm。现浇混凝土板的角部的上部构造钢筋可沿两个垂直方向布置,也可按方向斜向布置放射筋。单向板应沿垂直力方向布置分布钢筋。基础筏板当厚度大于2m时,除在板的顶面、底面应布置纵横钢筋以外,尚宜在板厚方向设置与板面平行的构造钢筋网片。
13、多层砌体房屋减少和防治温度裂缝的措施:1)加强屋面的保温隔热性能,包括挑檐板的保温隔热,减少温度应力对屋盖和顶层墙体的影响,并注意做好屋面的防水,防止因屋面漏水造成屋面保温层效果下降。对于炎热和寒冷地区,建议设置架空屋面板等有效的保温隔热措施。楼板仍然会产生温度变形这一实际情况,建议尽量采用柔性防水,以防刚性防水破坏造成保温层破坏这类情况的发生。适当提高顶层圈梁的厚度和配筋,顶层圈梁对于增强房屋的整体性和减少楼板温度应力对墙体的影响起着重要作用,建议顶层在纵、横向每个轴线均设置圈梁。圈梁高度不宜小于180mm,配筋不应小于4ф10。提高墙体的抗剪和抗拉强度,顶层墙体的砂浆强度等级应采用M7.5,并在山墙和两端一个单元的内外纵墙沿高度每隔500mm配置2ф6(240mm厚墙)或3ф6(370mm)厚墙的通长水平钢筋,并设置ф4的垂直钢筋,间距可为300mm;洞口砂浆面层应配置2根ф6的钢筋,并设ф4箍筋,间距可为300mm。应在纵横墙交接处内纵墙沿墙高1/2~1/3范围内在墙体顶部设置抗裂构造钢筋,配筋范围沿墙长方向通长。控制内外纵墙的开洞率,横、纵墙的局部尺寸应满足要求,窗间墙的宽度不应小于1500mm;应尽量作外墙外保温,使外墙温度常年接近室温。
要控制建筑物的裂缝,必须明白各类裂缝的类型及成因,做到事前主动控制,在设计中采取相应的预防措施,建筑物裂缝的控制才能取得满意的效果。总之. 由于我国现在正处在墙体材料改革的时期.不同的地区都会有一些适合本地材料.但我们的总体思想“小震无碍,中震可修.大震不倒”是不变的.无论哪种材料.都要采取相应的抗震构造措施来保证工程的安全性.保证国家、人民的财产不受到损失。
参 考 文 献
[1]赵峥.浅析砖混结构墙体裂缝的形成原因及防治措施.山西建筑.2006,32(12):112-113
[2]邹凌霄,刘中云.防止混凝土裂缝的主要措施.江西测绘2005.18-19