三级防雷建筑物设计施工中及问题

1、三级防雷建筑物设计施工中的问题关键词：建筑物,防雷设施,装置间距,跨步电压,埋地深度,接地电阻一、前言在建筑物防雷设计中，设计人员对一、二级防雷建筑物的防雷设计比较重视，疏漏差错很少，但对大量的三级防雷建筑物的防雷设计却常有忽视。由于设计质量管理规定：对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书，因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计，不再进行设计计算，仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算，因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性，使有些工程提高了防雷级别，增加了工程造价，而有些工程却未按规范设计、施工，造成漏错，带来很大隐患和

2、不应有的损失二、建筑物防雷规范的概述及比较现今建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的民用建筑电气设计规范JGJ/T1692推荐性行业标准，1994年11月1日起实施的建筑物防雷设计规范GB5005794强制性国家标准。GB5005794使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨，设计施工更加规范化、标准化。GB5005794将民用建筑分为两类，而JCJ/T1692将民用建筑防雷设计分为三级，分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全，而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB5005794、JCJ/T1692三者的实质，特择其主要条款列于

3、表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T1692中的规定。三、预计的年雷击次数确定设置防雷设施除少量的一、二级防雷建筑物外，数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷，而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N，使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施，设计保守，浪费了人、材、物。现计算举例说明：例1：在地势平坦的住宅小区内部设计一栋住宅楼：6层高层数不含地下室，地下室高2.2m，三个单元，其中：长L=60m，宽W=13m，高H=20m，当地年平均雷暴日Td=33.2d/a，由于住宅楼处在小区内部，则校正系数K=1。据JCJ/T1692中公式D21、D22、D23、D24得：与建筑物

4、截收相同雷击次数的等效面积km2：Ae=LW2LWH200HH200H106=60132（6013）20（20020）3.1420（20020）106=0.02084km2建筑物所处当地的雷击大地的年平均密度：Ng=0.024Td1.3=0.02433.21.3=2.28次/km2a建筑物年预计雷击次数：N=KNgAe=12.280.02084=0.0475次/a据JCJ/T1692第12.3.1条，只有在N0.05GB5005794中：N0.06才设置三级防雷，而本例中：N=0.04750.05，且该住宅楼在住宅楼群中不是最高的也不在楼群边缘，故该住宅楼不需做防雷设施。根据以上计算步骤，现以

5、L=60m，W=13m，分别以H=7m、10m、15m、20m四种不同的高度，K值分别取1，1.5，1.7，2，Ng=2.28km2a进行计算N值，计算结果见表2。从表2中的数据可知，在本区内：当K=1时，举例中的建筑物均N方可产生的反击。人站在5层，h2 =15m，Rq=30，则：UR2=750kVU12=52.5kV则安全距离L安全21.575m0.757m。人站在5层时，h2=15m则UL2=26.25kVUR2=375kV则安全间距L安全2 可见，引下线数量增加一倍，安全间距则减小一半。因此设置了防雷设施后，应严格按照规范设置引下线的数量及间距。同时建议可缩短规范内规定的引下线间距，多

6、设一定数量的引下线，可减少雷电压反击现象。这样处理，对增加工程造价微乎其微。 3.引下线与室内金属管道、金属物体的距离1当防雷接地装置未与金属管道的埋地部分连接时，按例一中数据：楼顶的引下线高度h=Lx=20m，Rq=30时，据JCJ/T1692第12.5.7条规定，Lx5Rq=530=150m，则Sal0.2KcRi0.1Lx式中Kc分流系数，因多根引下线，取0.44Ri防雷接地装置的冲击电阻，因是环路接地体，Ri=Rq=30Sal引下线与金属物体之间的安全距离/m则Sal0.20.44300.120=2.816m。2当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时，按式12.3.63，Sa20.07

7、5KcLx=0.0750.4420=0.66由以上计算的Sal2.816m，Sa20.66m，在实际施工时，均很难保证以上距离，因为金属管道靠墙0.1m左右安装，又由于Sa2Sal，因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分连接起来，同时，在楼层内应将引下线与金属管道物体连接起来，防止雷电反击。4.引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed据JCJ/T1692第12.5.7条及公式12.3.64：Sed0.3KcRi=0.30.430=3.96m，而在实际施工中，地下水暖管道交错纵横，先于防雷及电气接地装置施工，等施工后者时，已经很难保证Sed3.96m了，也难于保证不应小于2m

8、的规定，因此可将防雷接地装置与各种接地装置共用，即实行一栋建筑一个接地体。将接地装置与地下进出建筑物的各种金属管道连接起来，实行总等电位联结。综上所述，在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后，在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来，在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结，即引下线在经过各个楼层时，将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来，于是不论引下线的电位升到多高，同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位，方可消除雷电压反击。 五、跨步电压与接地装置埋地深度跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差，一般取人

9、的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。当接地体为水平接地带时，3式中土壤电阻率/.mL水平接地体长度mIk雷电流幅值kAK接地装置埋深关系系数，见表4Ukmax跨步电压最大值kV按例一中的接地装置计算，接地体长度L=146m，取Ik=150k，土质为砂粘土，=300.m，则按埋深深度0.3m，0.5m，0.8m，1m时相应的K值取2.2，1.46，0.97.0.78。按3式计算： 其Ukmax值分别为107.97，71.66，47.61，38.28/kV。世界各国根据发生的人身冲击触电事故分析，认为相当于雷电流持续时间内人体能承受的跨步电压

10、为90110kV。从计算结果可知，该工程的防雷接地体埋深0.8m时，跨步电压已在安全范围内。JCJ/T1692第12.9.4规定接地体埋设深度不宜小于0.6m，第12.9.7条规定：防击雷的人工接接地体距建筑物入口处及人行道不应小于3m，当小于3m时，接地体局部埋深不应小于1m，或水平接地体局部包以绝缘物。包以绝缘物易增大其接地电阻，因此还是以埋深大于1m时为好。这样处理，只增加少量工程造价，却将接地装置处理得更加安全可靠，起到事半功倍的效果。若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体，但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础，毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右，较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将

11、接地装置埋深1m的要求，因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级防雷建筑物。六、区别工频、冲击接地电阻工频、冲击接地电阻两者的区别及关系，许多施工技术人员不能区别与明晰，使部分工程的防雷装置接地电阻已达到设计值，而仍然盲目采用降阻措施，增加了工程造价。 工频接地电阻是按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻。可以认为是接地体20m以内土壤的流散电阻，距接地体20m以外的大地是电气上的零电位点。用接地电阻测量仪测量的电阻，即为工频接地电阻。自表4中可知，当接地体为环绕建筑物的环路接地体与敷设于陶粘土、沼泽地、黑土、砂质粘土等电阻率100的土壤内的接地体，其工频接地电阻与冲击电阻相等。但当敷设于砂、砂砾、砾石、碎石、多岩山地的环境时，其工频接地电阻是冲击接地电阻的23倍。因此如在上所述地面内敷设接地体时，如用接地电