现代大型商贸建筑防雷接地

时间:2022-09-25 06:21:04

现代大型商贸建筑防雷接地

摘要:本文结合工程实例,分析了某商厦的防雷接地系统的具体设计方法,供大家参考。

关键词:建筑;防雷;接地

[ Abstract ] This article analyzes a building‘s detailed design method of lightning protection grounding system, with the project example, for your reference.

[ Key words ] building; lightning protection; grounding

中图分类号:TU856 文献标识码: A文章编号:2095-2104(2012)

引言

2003年2月前完成新疆华凌南疆综合批发市场贸易主楼11万平方米,主楼建筑造型和乌鲁木齐市华凌商贸城相似。地下一层,地上五层,高24.5米。现在已建成投入使用华凌国际商贸广场28.5万平方米,地下两层,地上六层。这两处均属二类防雷建筑。

这两处现代大型室内街街道式公共商贸建筑,人员流动量大,公共活动场所功能齐而多。为了保障人身安全。供电的可靠及用电设备的正常运行。特别是现代智能建筑中越来越多的地下设备都必须要求有一个完整、可靠的、有效的接地系统来保证,所以在现代大型商贸建筑设计中,接地系统的设计有十分重要的地位。也是用户关心及质检部门特别重视的环节,然而随着社会性及科技的进步,对现代大型商贸建筑接地系统提出更高的要求,就必须对建筑中存在的那些不同的接地系统起的不同作用,以及不同系统相互间的关系有一个清楚的认识,具体分述如下:

1.大型民用建筑中的接地系统种类作用于及其相互联系

现在大型、超大型商贸建筑中需要接地的设备及构建很多,而且接地的要求也不一样,但从接地所起作用可以归纳为三大类,即防雷接地、工作接地和保护接地。

防雷接地是大型民用建筑非常重要接地系统。它所起的作用是当建筑物受到雷击时(包括直击雷和感应雷击)能迅速而有效地将雷电流泄入大地。从而保证建筑物的每个部件以及建筑物内的人员及设备安全。因此防雷接地系统还必须使建筑物设计成为均压、等电位以及多层屏蔽的防雷结构。在整个建筑物接地系统中,作好防雷接地系统的设计应该摆在首位。并以防雷接地为基础,同时设计好建筑物内的工作接地及保护接地。给人们创造出一个安全的环境。

工作接地,顾名思义,其作用就是为建筑物内各种用电设备能正常工作,所需要的接地系统,工作接地可分为交流接地和直流接地。在民用建筑内交流工作接地是指交流低压配电系统中电源变压器中性点(独立变电所)或引入建筑物交流电源的中性线直接接地,从而使建筑内的设备获得220/380v正常稳定工作电压。直接工作接地就是为了让建筑物内的电子设备放大,信号传输以及数字电路弱电系统能够稳定而正常的工作。电子设备中的信号放大。传输电路中的接地也称为信号接地,数字电路中的接地也称为逻辑接地,两者统称为直流接地。

保护接地是指保护建筑内的人身免遭间接接触的电击。(即在配电线路及设备在发生接地故障的情况下电击)和在发生故障情况下因金属壳体间有电位差而产生打火引发火灾,当配电回路发生接地故障时,产生足够大的接地故障电流,使配电回路保护开关迅速跳闸动作 ,从而及时地切除故障回路电源的场所。保护接地采用等电位等措施来实现保护作用。

2.防雷接地系统

民用大型、超大型公共建筑防雷接地系统是非常重要的。按国家建筑物的防雷设计规范规定 :新疆南疆华凌商贸城和乌鲁木齐市华凌国际商贸广场属二类防雷设计。按GB50057-1994采取防直击雷(防反击)雷电感应和雷电波侵入保护措施。由于建筑条件的限制。可采用联合接地体其接地电阻不大于1Ω。南疆华凌贸易城测接地电阻为0.86Ω,乌市华凌国际贸易广场测接地电阻为0.76Ω。

以上两处民用建筑防雷接地系统都由接闪器、引下线。接地体以及均压环等装置组成。用40*4镀锌扁钢或不大于φ12的镀锌圆钢的避雷带沿屋角、穹形屋顶、屋面四周如女儿墙等易受雷击的部位敷设。屋面上所有外露的金属管道金属和金属构件均应就近与避雷带连接,屋面上避雷接闪器就近与避雷引下线连通。

利用建筑物的柱基、承台、设施钢筋框的钢筋与立柱内两主角钢筋做连接地联焊。建筑每层外圈钢筋焊完和竖向钢筋连通一体。楼层水平公共接地用40*4镀锌扁钢,每 隔18米用φ12钢筋和柱内接地钢筋搭焊一次,在建筑物四周外引下线下部设若干个供测量的位置。如图一:引下线的数量不作具体规定,但引下线的间距不应大于18米(二类防雷)。引下线的上端与屋面接地焊接。下端应与接地体联接,这种引下线设计雷电泄放点多,省材料,且不损坏建筑物的外观,施工方便。

接地体的设计是接地系统的关键,南疆华凌商贸城都利用桩基内的钢筋相互连成一体作为自然接地体,乌市华凌国际商贸广场主楼部分本身是钢结构建筑,其钢柱、钢梁构成钢框接头处焊死,利用外剪力墙的钢柱子做防雷接地引下线,这两处建筑物施工方面可节省工程投资,施工方便,接地效果好。而且按楼层每个柱子接地就是一个等电位点,而且还是联合接地系统中一部分。接地网格9*9米,符合二类防雷等电位均压环。为了防止雷电波侵入,各种水、煤气、空调等进出建筑物的管路,建筑外墙上的金属栏杆门窗等金属构件就近与接地装置连接,在重要的设备进线电源上还应装设过电压保护器。

通过以上防雷接地系统的设计,整幢大楼已构成具有接地、多点泄流、多层屏蔽等电位以及均压环空间的法拉第笼(见图1)从而使建筑物内的人员及设备免遭雷击有一个安全的环境。

3.工作接地系统

交流工作接地《民》14.6.3.6.3条规定,变压器,发电中性点的直接接地应采用单独接地线(PEN),通常采用40*4,镀锌扁钢做接地线直接与接地体焊接。交流工作接地仍用独立接地体时,接地电阻小于或等于4Ω,当采用联合接地体时,其接地电阻小于或等于1Ω。大型、超大型商贸建筑通常采用联合接地体。如果将变压器中性点接地,通过一段配电中性线。利用低压屏保护接地线接地会引起三相中性点漂移,干扰等故障。我认为不妥。变压器、发电机的工作接地(中性类接地)应在设备上以最短的线路采用单独专用线直接与接地装置连接,如图2

直流工作接地、通信机房、计算机房、消防中心、监控中心、电梯机房以及其他使用电子设备的场所。直流工作接地的接地电阻除另有特殊要求的外,一般不大于4欧姆且采用一点接地。当采用联合接地体时,其接地电阻一般小于1。直流接地干线宜采用优质铜质材料,其截面积不小于25平方毫米,采用铜排时,不应小于20mm×3mm,多铜线阻抗小, 对高频系统工作影响小。如图3

图3

总之,在直流工作接地系统设计中应充分考虑各个不同工作频率的工作独立性。特别对高频接地系统有条件应单独设置接地系统。当采用联合接地体时,也只能在地接地体一处相连接,并与其他系统接地点应相隔一段距离,以防止相互干扰。例如乌鲁木齐市华凌商贸广场-6.4m负一层公共接地干线与电梯专用干线和主楼层钢结构接地焊点就是互隔9米错开焊接的。

4.保护接地系统

《民规》/4.4.1中明确规定以下电气设备外壳可导电部分必须接地:

4.1电机、变压器、电器、手握式用移动电器。

4.2 电力设备传动装置。

4.3 室内外配电装置的金属构架。

4.4 配电屏和控制屏的框架。

4.5 电缆的金属外皮及电力电缆接线盒、终端盒。

4.6 电力线路的金属保护管,各种金属接线盒。

保护接地系统方式根据配电系统的中性线(N)与保护线(PE)和配置分为TN—C,TN—C—S,TN—S,TT,IT五种方式。对于TN—C,TN—C—S,TN—S以 及TT系统的特点是直接接地的。而IT系统的电力系统,其点是不接地或经高阻抗接地。在民用建筑中电力系统多为中心点直接接地。

TN-C-S系统。该子系统由两部分组长,前部分为TN—C系统,后部分为TN—S系统。华凌大型建筑外的零建区多采用TN—C—S制。TN—C—S系统工程一般用在小变电所引入电源的场所,进户前为TN—C系统。进户后在总配电箱处PEN线作重复接地后分别引出中性线N和保护线PE,做为TN-C。值得注意的是在变为TN—S系统后,中性线N与保护线PE不能再有任何电气连接。

新疆华凌南疆贸易楼变电所。乌鲁木齐市华凌国际商贸广场变电所设置在楼内。配电系统采用TN—S的PE母线或总等电位铜排、PE干线、各层PE端子排(局部等电位铜排),以及放射式保护接地线与被保护的电力设备外壳可导电构件的连接组成。保护接地系统通常与防雷接地。工作接地共用接地体。接电阻要求小于1欧姆。如图:4

等电位:总等电位联接应把保护干线、接地干线(-40*4镀锌扁钢)、各种水、煤气、空调等金属管,以及建筑金属构件,钢筋混凝土中的钢筋可靠连接,总等电位连线采用-40*4镀锌扁钢。

为减少人体接触电压,在变电所、设备间、弱电监控中心,强弱电井内设置总等电位箱连接,对特殊场所如卫生间、沐浴室等处还应设局部等电位连接。等电位作法按(97SD567—6.7.9)执行。

以上观点为作者个人在学习规范及设计施工中粗浅认识,若有不妥之处,仅供大家参考。不足之处多批评指正。

参考文献:

[1]洪元颐,李宏毅.《建筑工程电气设计》. 上下册2003年版

[2]李卦根.《现代建筑设计施工手册》.1998年

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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