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一、前言
在建筑物防雷設計中,設計人員對一、二級防雷建筑物的防雷設計比較重視,疏漏差錯很少,但對大量的三級防雷建筑物的防雷設計卻常有忽視。由于設計質量管理規定:對于一般工程的電氣設計允許可以不要計算書,因此許多設計人員對三級防雷建筑物的防雷設計,不再進行設計計算,僅憑經驗而設計。對于防雷設施的是否設置及防雷設施的各種安全間距未進行計算、驗算,因此造成大量的三級防雷的建筑物的防雷設計、施工存在較大的的盲目性,使有些工程提高了防雷級別,增加了工程造價,而有些工程卻未按規范設計、施工,造成漏錯,帶來很大隱患和不應有的損失。
二、建筑物防雷規范的概述及比較
現今建筑物防雷標準有1993年8月1日起實施的《民用建筑電氣設計規范》?JGJ/T16-92?推薦性行業標準,1994年11月1日起實施的《建筑物防雷設計規范》?GB50057-94?強制性國家標準。GB50057-94使建筑物的防雷設計、施工逐步與國際電工委員會?IEC?防雷標準接軌,設計施工更加規范化、標準化。
GB50057-94將民用建筑分為兩類,而JCJ/T16-92將民用建筑防雷設計分為三級,分得更加具體、細致、避免造成使某些民用建筑物失去應有的安全,而有些建筑物可能出現不必要的浪費。為更好的掌握IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的實質,特擇其主要條款列于表1。且后面的分析、計算均引自JCJ/T16-92中的規定。
三、預計的年雷擊次數確定設置防雷設施
除少量的一、二級防雷建筑物外,數量眾多的還是三級防雷及等級以外的建筑物防雷,而對此類建筑物大多設計人員不計算年預計雷擊次數N,使許多不需設計防雷的建筑物而設計了防雷措施,設計保守,浪費了人、材、物。現計算舉例說明:
例1:在地勢平坦的住宅小區內部設計一棟住宅樓:6層高?層數不含地下室,地下室高2.2m?,三個單元,其中:長L=60m,寬W=13m,高H=20m,當地年平均雷暴日Td=33.2d/a,由于住宅樓處在小區內部,則校正系數K=1。
據JCJ/T16-92中公式?D?2-1?、?D?2-2?、?D?2-3?、?D?2-4?得:與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積?km2?:Ae=?L?W+2?L+W?H?200-H?+πH?200-H??×10-6=?60×13+2(60+13)20(200-20)+3.14×20(200-20)?×10-6=0.02084?km2?
建筑物所處當地的雷擊大地的年平均密度:
Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/?km2?a?
建筑物年預計雷擊次數:
N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475?次/a?
據JCJ/T16-92第12.3.1條,只有在N≥0.05?GB50057-94中:N≥0.06?才設置三級防雷,而本例中:N=0.0475<0.05,且該住宅樓在住宅樓群中不是最高的也不在樓群邊緣,故該住宅樓不需做防雷設施。
根據以上計算步驟,現以L=60m,W=13m,分別以H=7m、10m、15m、20m四種不同的高度,K值分別取1,1.5,1.7,2,Ng=2.28?km2?a?進行計算N值,計算結果見表2。
從表2中的數據可知,在本區內:①當K=1時,舉例中的建筑物均N<0.05,不需設置防雷設施。②當K=1.5時,即建筑物在河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的或特別潮濕的建筑物,在高度達15m或以上者,必須設置三級防雷措施。③當K=1.7時,即金屬的磚木結構的建筑物,高度達7m及以上者,必須設置三級防雷措施。④當K=2時,即建筑物位于曠野孤立的位置,高度達7m?兩層以上者,均設置三級防雷措施。
可見,有的建筑物在20m的高度,卻不需設置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必須設置三級防雷措施。關鍵因素在于建筑所處的地理位置、環境、土質和雷電活動情況所決定。
同時在峻工的工程中,我們也看到,例1中的民用建筑物,有許多類似的工程不該設置防雷卻按三級防雷設計施工了,施工后的防雷接地裝置如圖1所示。
其中8組引下線均利用結構中的構造柱的4?12主筋,水平環路接地體埋深1m,距樓外墻1m。以上鋼材均為鍍鋅件,則共需鍍鋅鋼材0.192t,人工費2950元,定額預算工程直接費約0.75萬元。類似這種三級防雷以外的住宅樓、辦公樓及其他民用建筑,在我們地區1998年約竣工600~800棟,僅增設的防雷設施其工程直接費約為450~600萬元。以此類推,在全省、全國因提高防雷等級而提高工程造價?浪費?的數字是巨大的。因此,設計人員對民用建筑物的防雷設計必須對建筑物年預計雷擊次數進行計算,根據計算結果,結合具體條件,確定是否設置防雷設施。
四、防雷設施與人、金屬管道等的安全距離
1.雷電流反擊電壓與引下線間距的關系
當建筑物遭受雷擊時,雷擊電流通過敷設在樓頂的避雷網,經接地引下線至接地裝置流入地下,在接地裝置上升高的電位等于電流與電阻的乘積,在接地引下線上某點?離地面的高度為h?的對地電位則為
Uo=UR+UL=IkRq+L?1?
式中Ik―雷電流幅值?kA?
Rq―防雷裝置的接地電阻?Ω?
L―避雷引下線上某點?離地面的高度的為h?到接地裝置的電感?μH?
雷電流的波頭陡度?kA/μH?
?1?式中右邊第一項?UR即IkRq?為電位的電阻分量,第二項?UL?即?為電位的電感分量,據GB50057-94有關規定,三類?級?防雷建筑物中,可取雷電流Ik=100kA,波頭形狀為斜角形,波頭長度為10μs,則雷電流波頭陡度==10kA/μs,取引下線單位長度電感Lo=1.4μH/m,則由?1?式可得出
Uo=100Rq+1.4×h×10=100Rq+14h?kV??2?
根據?2?式,在不同的接地電阻Rq及高度h時,可求出相應的Uo值,但引下線數量不同,則Uo的數值有較大差異。下面以例1中引下線分別為4、8根?假定每根引下線均流過相同幅度的雷擊電流,且忽略雷電流在水平避雷上的電阻及電感壓降?,計算出的UR/UL值列于表3。
由表3中可知,接地電阻?Rq?即使為零,在不同高度的接地引下線由于電感產生的電位?電感分量?也是相當高的,同樣會產生反擊閃絡。
2.引下線與人體之間的安全間距
雷擊電流流過引下線及接地體上產生的雷擊電壓,其電阻分量存在于雷電波的持續時間?數十μs?內,而電感分量只存在于波頭時間5μs內,因此兩者對空氣絕緣作用有所不同,可取空氣擊穿強度:電感UL=700kV/m,電阻ER=500kV/m。混凝土墻的擊穿強度等于空氣擊穿強度,磚墻的擊穿強度為空氣擊穿強度的一半。
據表3計算的數據,下面計算引下線與人體之間的安全距離。因每組引下線利用構造柱中的4?12鋼筋,可以認為引下線與人體、金屬管道、金屬物體之間為空氣間隔,且認為引下線與空氣之間間隔層為抹灰層,可忽略不計。
?1?當引下線為4組時,人站在一層,h1=3m,Rq=30Ω,則URI=750kV?UL1=10.5kV?人體與引下線之間安全距離L安全1>
?方可產生的反擊。人站在5層,h2=15m,Rq=30Ω,則:UR2=750kV?U12=52.5kV?則安全距離L安全2>
1.575m<1.83m。在上述兩個房間內,保持如此的距離是很難做到的,因此存在很危險的雷電壓反擊。
(2)當引下線為8組時,當站在一層房間內,h1=3m,Rq=30Ω,則UL1=5.25kV?UR1=3.75kV?則安全間距L安全1>
0.757m。人站在5層時,h2=15m?則UL2=26.25kV?UR2=375kV?則安全間距L安全2>
可見,引下線數量增加一倍,安全間距則減小一半。因此設置了防雷設施后,應嚴格按照規范設置引下線的數量及間距。同時建議可縮短規范內規定的引下線間距,多設一定數量的引下線,可減少雷電壓反擊現象。這樣處理,對增加工程造價微乎其微。
3.引下線與室內金屬管道、金屬物體的距離
?1?當防雷接地裝置未與金屬管道的埋地部分連接時,按例一中數據:樓頂的引下線高度h=Lx=20m,Rq=30Ω時,據JCJ/T16-92第12.5.7條規定,Lx<5Rq=5×30=150m,則
Sal≥0.2Kc?Ri+0.1Lx?
式中Kc―分流系數,因多根引下線,取0.44
Ri―防雷接地裝置的沖擊電阻,因是環路接地體,Ri=Rq=30Ω
Sal―引下線與金屬物體之間的安全距離/m
則
Sal≥0.2×0.44×?30+0.1×20?=2.816m。
?2?當防雷接地體與金屬管道的埋地部分連接時,按式?12.3.6-3?,Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66
由以上計算的Sal≥2.816m,Sa2≥0.66m,在實際施工時,均很難保證以上距離,因為金屬管道靠墻0.1m左右安裝,又由于Sa2≤Sal,因此可將防雷接地裝置與金屬管道的埋地部分連接起來,同時,在樓層內應將引下線與金屬管道?物體?連接起來,防止雷電反擊。
4.引下線接地裝置與地下多種金屬管道及其它接地裝置的距離Sed
據JCJ/T16-92第12.5.7條及公式?12.3.6-4?:Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m,而在實際施工中,地下水暖管道交錯縱橫,先于防雷及電氣接地裝置施工,等施工后者時,已經很難保證Sed≥3.96m了,也難于保證不應小于2m的規定,因此可將防雷接地裝置與各種接地裝置共用,即實行一棟建筑一個接地體。將接地裝置與地下進出建筑物的各種金屬管道連接起來,實行總等電位聯結。
綜上所述,在實行一棟建筑一個總帶電位聯結、一個共用接地體的措施后,在樓頂部應將避雷帶?針?與伸出屋面的金屬管道金屬物體連接起來,在每層內的建筑物內應實行輔助等電位聯結,即引下線在經過各個樓層時,將它與該樓層內的鋼筋、金屬構架全部聯結起來,于是不論引下線的電位升到多高,同樓層建筑物內的所有金屬物?包括地面內鋼筋、金屬管道、電氣設備的安全接地?都同時升到相同電位,方可消除雷電壓反擊。
五、跨步電壓與接地裝置埋地深度
跨步電壓是指人的兩腳接觸地面間兩點的電位差,一般取人的跨距0.8m內的電位差。跨步電壓的大小與接地體埋地深度、土壤電阻率、雷電位幅值等諸多因素。當接地體為水平接地帶時,
?3?
式中ρ―土壤電阻率/?Ω.m?
L―水平接地體長度m
Ik―雷電流幅值kA
K―接地裝置埋深關系系數,見表4
Ukmax―跨步電壓最大值?kV?
按例一中的接地裝置計算,接地體長度L=146m,取Ik=150k,土質為砂粘土,ρ=300Ω.m,則按埋深深度0.3m,0.5m,0.8m,1m時相應的K值取2.2,1.46,0.97.0.78。按?3?式計算:
其Ukmax值分別為107.97,71.66,47.61,38.28/kV。
世界各國根據發生的人身沖擊觸電事故分析,認為相當于雷電流持續時間內人體能承受的跨步電壓為90~110kV。從計算結果可知,該工程的防雷接地體埋深0.8m時,跨步電壓已在安全范圍內。JCJ/T16-92第12.9.4規定接地體埋設深度不宜小于0.6m,第12.9.7條規定:防擊雷的人工接接地體距建筑物入口處及人行道不應小于3m,當小于3m時,接地體局部埋深不應小于1m,或水平接地體局部包以絕緣物。包以絕緣物易增大其接地電阻,因此還是以埋深大于1m時為好。這樣處理,只增加少量工程造價,卻將接地裝置處理得更加安全可靠,起到事半功倍的效果。
若采用基礎和圈梁內鋼筋作為環形接地體,但由于三級防雷的建筑物大多為毛石基礎,毛石基礎上的圈梁埋地一般為0.3m左右,較淺根本達不到防止危險的跨步電壓需將接地裝置埋深1m的要求,因此不宜采用圈梁做為環形接地體?指三級防雷建筑物?。
六、區別工頻、沖擊接地電阻
工頻、沖擊接地電阻兩者的區別及關系,許多施工技術人員不能區別與明晰,使部分工程的防雷裝置接地電阻已達到設計值,而仍然盲目采用降阻措施,增加了工程造價。
工頻接地電阻是按通過接地體流入地中工頻電流求得的電阻。可以認為是接地體20m以內土壤的流散電阻,距接地體20m以外的大地是電氣上的零電位點。用接地電阻測量儀測量的電阻,即為工頻接地電阻。
自表4中可知,當接地體為環繞建筑物的環路接地體與敷設于陶粘土、沼澤地、黑土、砂質粘土等電阻率ρ≤100Ω的土壤內的接地體,其工頻接地電阻與沖擊電阻相等。但當敷設于砂、砂礫、礫石、碎石、多巖山地的環境時,其工頻接地電阻是沖擊接地電阻的2~3倍。因此如在上所述地面內敷設接地體時,如用接地電阻儀測出的工頻接地電阻,只要不超過設計要求的沖擊接地電阻值的2~3倍,即可為符合設計要求,不需再采取降阻措施。如不分析接地裝置敷設地點的土質、接地環境條件,發現接地電阻儀搖測值大于設計要求值,就盲目再增加人工接地體或采用降阻劑來追求達到設計值,必須造成人力、物力浪費,提高了工程造價,而這一現象卻有普遍性。
用液化石油氣代替乙炔使用;私拉亂接電線;使用電爐子、電褥子等電器;施工現場動火防護措施不到位;施工人員隨意亂扔煙頭等現象大量存在,稍有不慎,極易引發火災事故。由于建設單位或經營者消防安全意識淡薄,自身素質參差不齊,為了片面追求裝修效果的美觀和經濟效益,在裝修過程中經常出現占用或堵塞安全出口和疏散通道;遮擋室內墻壁消火栓、應急照明、疏散指示標志和滅火器材;甚至擅自拆除噴頭、探頭等違法行為,導致消防設施不能正常完整有效的使用。
消防部門監管有限,導致違法行為滋生。由于消防部門人力、時間有限,加之一些規模小、性質復雜、施工地點分散的裝修工程不受約束,增加了監管難度和執法效力,滋生了違法裝修行為,造成此類場所的火災隱患長期存在。
建筑內部裝修工程相對建筑工程具有工期短,施工快的特點,如不及時發現,就會出現疏漏。因此,要有效控制建筑內部裝修工程違法行為的出現,就要求監督員全面、準確的掌握轄區情況,充分發揮公安派出所三級管理的職能,建立健全多警聯動機制,加大監督檢查的頻次和范圍。對發現的違法違章行為嚴肅處理,絕不姑息。同時,廣泛發動群眾對進行違法裝修的場所進行舉報投訴,使違法違章的工程無處藏身。
對于已經申報消防設計審核、驗收的裝修工程,必須嚴格按照國家法律法規和有關消防技術標準進行審核、驗收,嚴把源頭質量關。加強施工現場的消防安全管理,提高施工人員的消防安全意識。一是督促施工單位建立消防安全責任制,定期組織單位從業人員進行消防安全知識的培訓,切實提高從業人員的自身素質,增強其消防安全意識。特別是從事電氣焊、電工等特殊工種,上崗前必須取得崗位資格證。二是進一步規范施工現場的用火用電管理,嚴格履行動火審批手續,堅決杜絕私拉亂接電線,違章用火用電的違法行為的發生。三是對施工所需的裝修材料,采購人員要嚴把質量關,嚴格按照國家相關技術標準的要求采購合格裝修材料,嚴禁采購和應用不合格或已淘汰的裝修材料。
強電部分主要內容包括:本論文由應屆畢業生網yjbys.com/整理提供配電系統、照明系統及防雷接地系統的設計,其中包括負荷計算等。
弱電部分主要內容包括:有線電視、公共廣播系統及綜合布線系統的設計。
消防部分主要報警系統、聯動系統的設計等。
本次設計完成圖紙共18幅,繪圖采用AUTOCAD軟件繪制。
本電氣設計為畢業設計,其目的是通過設計實踐,綜合運用所學知識,理論聯系實際,鍛煉獨立分析和解決建筑電氣設計問題的能力,為未來的工作奠定堅實的基礎。
Abstract :This thesis mainly explains the electrical design basis ,principle, methods and the conclusion of the design choice in each system in the design of certain office building. The thesis includes six Chapters. previous four Chapters are mostly about the design of the forceful electric power Part ;Chapter 5 and 6 are mostly about the design of the light current and fire-fighting.
The part of the forceful electric power mainly including: the distribution system of the low voltage, lighting system and rounding for lightening systematical compose ,among others include load calculation, illumination calculation .
The part of the light current mainly including: CATV, Public Broadcasting System, Closed Circuit Monitoring TV and Premises Distribution System and so on.
The part of the fire-fighting mainly including:the design of the warning system and linked system etc.
The design adds up to 34 electric charts. Including 17 graphics for the forceful electric power parts ,9 graphics for the light current parts and 7 graphics for the fire-fighting parts. All drawn by AUTOCAD.
This electrical design of the office building is a graduation design,The purpose of this design is to give us a chance of synthetical usage of the knowledge we have learned. Besides, it can train our ability to analyze and solve practical problems in Construct electricity in dependently so that the theory is connected with practice and a solid base is made in favor of future work.
目 錄
一.緒論 6
1.1.建筑電氣概況 6 1.3設計內容 6
二.配電系統設計 9
2.1負荷分級 9
2.1.1一級負荷 9 2.1.3三級負荷 9
2.2負荷的供電要求 9
2.2.1一級負荷的供電要求 9
2.2.2二級負荷的供電要求 9
2.2.3三級負荷的供電要求 10
2.3本工程的負荷分級及供電要求 10
2.3.1本工程的負荷分級 10
2.3.2本工程負荷的供電要求 10
2.4負荷計算 10
2.4.1負荷計算的內容 10
2.4.2負荷計算的方法 10
2.4.3負荷計算的公式 11
2.4.4負荷計算表 11
2.5變(配)電所所址選擇,結構型式 11
2.5.1變(配)電所所址選擇 11
2.5.2變(配)電所結構型式 12
2.6變壓器類型,臺數,容量選擇 12 2.6.2變壓器臺數選擇 12
2.6.3變壓器容量選擇 12
2.7配電方式 12 2.7.2低壓配電方式 12
2.8電纜選擇及敷設 13
2.8.1電纜選擇的原則 13
2.8.2電纜選擇的結果 13
三.照明系統設計 14
3.1總則 14
3.2照明光源選擇 14
3.3照明燈具選擇 14
3.4照度和照明方式選擇 15
3.5一般照明 15
3.6應急照明 16
3.7照度計算 17
四.建筑物防雷,接地系統設計 18
4.1建筑物的防雷分類 19
4.2建筑物的防雷措施 20
4.3本建筑的防雷系統 22
【論文關鍵詞】農村雷電防護;現狀;措施;山東棗莊
abstractrural lightning protection situation in zaohuang was introduced in this paper.then the lightning protection countermeasures were put forward in order to provide referece for the safety of rural areas.
key wordsrural lightning protection;situation;countermeasure;zaozhuang shandong
棗莊是雷電活動和雷擊災害比較頻繁的地區,且具有雷電活動頻繁、活動期長、季節性強等特點,雷擊主要集中春季和夏季,雷暴日數一般在23.5 d左右,雷暴初日一般在3月20日前后出現,終日一般在9月20日前后,屬于多雷暴區。近幾年,雷擊災害事故發生在農村的機率約占總雷電災害數的3/4,雷擊傷亡事故4/5以上發生在農村。因此,結合棗莊農村防雷實際,研究分析雷電災害的成因及預防措施具有重大的意義。
1農村防雷現狀
1.1農村防雷現狀的調查和分析
農村防雷意識淡薄,防雷知識缺乏,房屋缺少防雷裝置。有些農戶在屋頂上放置了不銹鋼水箱、太陽能熱水器、普通電視天線、衛星天線等金屬物,大部分沒有作接地處理,這些金屬成為雷電放電的對象,存在嚴重的雷擊隱患。大部分房屋無防直擊雷裝置;電源線路、有線電視線路、電話線路等無防雷裝置。
1.2農村學校防雷現狀
對農村中小學校進行了一次大規模建筑物防雷設施現狀調查,大部分學校沒有防雷設施,特別是偏遠農村小學,無任何設施的比例達95%以上,城區學校雖然有防雷設施,但防雷設施達不到要求,存在很多問題。近年來大多數學校師生的避雷意識正逐年提高,但經費不足,部分建筑物雖然有直擊雷防護裝置,但防雷裝置倒伏、斷裂、銹蝕、脫焊現象普遍存在。有避雷設施的學校,也只不過在主教學樓頂立了避雷針,大部分教學樓、圖書樓、宿舍樓、食堂等都沒有安裝避雷設施,部分建筑物上安裝的防雷裝置材料規格或安裝位置、引下線間距、保護范圍等不符合規范要求,校內無避雷帶,計算機機房未安裝防靜電地板,幾乎全部電教設備無任何防雷電電磁脈沖措施,一旦建筑物遭受雷擊或學校附近有雷擊現象發生,勢必在電源線路上有雷電感應發生,將會對學校整個電教設備及微機造成損壞。
2農村雷電防御措施
2.1 加強農村防雷科普的宣傳和雷電知識的普及教育
農村防雷宣傳和雷電知識普及是農村雷電災害防御工作的關鍵,其開展的好壞直接關系到農村雷電災害防御工作的成敗。只有提高群眾防雷意識,增強群眾安裝防雷裝置的自覺性和主動性,才能夠真正做好農村的雷電災害防御工作。應采取防雷宣傳畫、防雷公益圖片、雷電災害警示圖片、防雷宣傳幻燈片、防雷公益廣告等形式,利用手機短信、電視、報紙、網絡等媒體進行防雷宣傳,以及在農村宣傳車巡回宣傳等方式開展大規模的防雷科普宣傳,提高廣大農民群眾科學預防雷電災害知識[1]。
2.2建立嚴密的制度體系
農村防雷減災是一項長期性的工作,需要制定一套適應農村特點切實可行的防雷工作制度體系來保證農村防雷工作的健康發展[2]。應建立雷電災情收集、調查和評估制度,建立農村防雷裝置的檢查制度,建立農村防雷工作人員定期培訓制度,建立縣、鄉2級防雷安全聯席會議制度,建立防雷裝置設計審核、施工監督和竣工驗收制度。
2.3加大對農村建筑物防雷建設的監管力度
對農村企業和個人新建擴建建筑物,要安裝避雷設施,定期進行防雷檢測。從源頭上減少雷電災害的發生,政府可以對農村避雷設施建設進行一定程度的扶植,減少農民的負擔,從而減少雷電傷亡的發生[3]。
2.4規范電力、電話、電視天線等線路的防雷措施
由于農村都是架空線路,雷擊到線路上和線路上感應上雷電流的時候較多,直接安裝浪涌保護器,浪涌保護器難以承受。一般情況下,線路在人戶前套15 m長的鋼管埋地引入或改15 m長的屏蔽線入戶,并把屏蔽線兩頭接地,這樣可以把線路感應的雷電流的大部分通過屏蔽層和鋼管傳入大地。電話線路入戶時應將其絕緣子(例如通信蝶式絕緣子)的鐵腳接地,電話線路也不宜采用木桿架設。需要架設電視天線時,一定要在它的旁邊架設金屬避雷針并保持3 m以上的安全距離,用避雷針來保護天線。否則當天線遭雷擊時,不僅電視機將受損,還有可能傷及室內人員。
2.5做好雷電災害的預警預報
山東省已初步建立由衛星、多普勒雷達、閃電定位儀、大氣電場儀、自動氣象站組成的立體雷電監測網,可以提前數小時預測到雷電的落區[4]。要加強雷電災害的監測、預警預報工作,提高預報的準確率和提前預警時間,并借助現代化的通信手段,及時通知農民,讓農民有針對性地提前作好雷電防御工作,從而有效地避免雷電災害事故發生。
3結論
農村防雷減災工作是一項系統工程,要引起社會各界的高度重視,只有全社會動員起來,采取多種措施,多管齊下,形成合力,加大防雷減災的宣傳力度,以預防為主,排除防雷隱患,嚴格按照防雷安全規范去做,才能將農村雷電災害降低到最小
4參考文獻
[1] 劉 輝,鄭細華,馬強,等.龍川縣農村防雷現狀及預防對策[j].廣東科技,2010(4):109.
[2] 洪展.探討農村防雷措施[j].氣象研究與應用,2009,30(2):185.
關鍵詞:現代防雷技術;水廠自動化系統;應用
中圖分類號:TU991.35 文獻標識碼:A
近些年來,隨著供水自動化水平的逐年提供,供水系統中的微電子設備、計算機一級RTU的使用越來越多,目前,大部分的水廠已經開始使用可編程控制器組成的集數據采集、信息傳送以及過程控制為一體的監控網,該種監控網絡的使用需要對運行參數進行不斷的調整,該種設備中使用了大量的CPU單元以及CMOS電路,也成為水廠中容易受到雷電干擾的主要設備之一,因此,必須要采取一種合理的保護方式防止雷電對水廠監控網絡的影響。
現代防雷技術
現代防雷技術是一種集分流、均壓、屏蔽以及接地技術為一體的綜合防護設備。分流就是接地線與室外導線之間并聯的避雷器,當雷電在線路中產生過壓波時,過壓波會沿著導線進入室內,這時避雷器的電阻就會突然降低,接近短路狀態,達到分流的目的,分流是防雷技術中的重點,近年來應用范圍十分的廣泛,但是在分流之后,仍然有少部分的雷電會沿著導線進入室內,這就會對微電子產生較大的損害;均壓也是現代防雷技術中的核心內容,當接閃裝置捕獲到雷電之后,引下線就會升至高電位,這就會對處于地電位的導體產生損害,進而危害設備和人員的安全,減少這種閃絡危險作為簡單常用的方法就是均壓,即將處在地電位的導體相連,連接至接地裝置中,這就可以保證導電部位之間不會發生對設備和人員有害的電位差,也不會產生旁側閃絡放電的情況;屏蔽就是利用金屬網、殼、箔、管等導體將所要保護的對象保衛,防止閃電的脈沖電磁從空間中侵入設備中,屏蔽也是現階段下防止電磁脈沖輻射對設備損害的最為有效的方法;接地就是將防雷系統中的閃電能量釋放到大地中的一種方法,該種方法可以降低飲下線的電壓,避免反擊反應的發生,接地是整個防雷系統中的基礎環節,如果接地工作沒有做好,防雷效果就難以得到發揮。
防雷技術在水廠自動化系統中的應用
接地
要達到防雷的目的,最基礎的方法就是接地,水廠內部的接地必須要設置好計算機自控接地系統、構筑物接地系統以及強電設備和配電接地系統,如果沒有合理的對這三個系統進行配置,那么在發生雷擊時,很容易導致自控系統遭到接地網的反擊。計算機自控系統是一個特殊的系統,一般情況下,可以使用四種接地放來來接地:即安全保護接地、直流工作接地、信號屏蔽接地、系統工作接地,在對設備進行安裝的過程中,就使用聯合接地的方式進行接地,接地電阻必須要小于2歐姆。在現階段下,水廠的接地網絡大多使用分別鋪設的方式進行鋪設。
等電位聯結
為了保證機房內部防雷區的交界面可以做好等電位連接工作,需要在水廠的機房內將各種金屬部件使用接地線進行聯結,以便改善機房內部的電磁環境。等電位聯結即使用連接導體,將機房內導電體、設備、金屬線槽等于建筑物的接地系統進行聯結,將暫態電位差消除,構成一種等電位的聯結整體。水廠自控機房中的各種支撐架和箱體的金屬組件與建筑物進行等電位聯結的方法有兩種:M型網絡和S型網絡,M型網絡即多點接地的方式,這種接地方法具有接地阻抗低的特點,但是缺點就是容易引入外部的電流。S型網絡是單點接地的方式,這種接地方法具有抗干擾能力較強的特點。在你具體的選擇過程中應該根據水廠機房設備的電磁干擾頻率、信號頻率以及系統的規模來選擇。
屏蔽措施
屏蔽措施也是減少電磁干擾的主要措施之一,屏蔽的主要方法就是利用建筑物內部的金屬屏蔽體來衰減和阻擋過電壓能量,這種過電壓能量包括建筑物內部的線路屏蔽、建筑物內部的自然屏蔽以及弱電機房的人工屏蔽三種。其中建筑物內部的自然屏蔽是由建筑物的金屬框架、金屬支撐物等互相聯結構成,其具體的屏蔽效果可以通過磁場強度衰減的程度來表達。機房內部的天然屏蔽就是將機房內部的防靜電地板、天花板龍骨以及敷設好的金屬屏蔽線槽等相關的金屬構件連接,并形成一種屏蔽空間,這可以使LEMP被有效減弱,此外,還要在防雷區域的交界處設置好電纜屏蔽層,在電纜屏蔽層和金屬管槽的兩端做好等電位聯結。
自動控制設備SPD的設置
如果輸電線路附近發生雷擊或者雷閃放電的情況,都會產生較大的雷電沖擊波,這種雷電沖擊波很容易與工頻回路發生耦合的情況,進而對整個通訊模塊產生影響。一般情況下,水廠配電系統中都會裝有閥型避雷器以及氧化鋅等避雷裝置,但是在發生雷擊之后仍然會導致電源發生損壞,造成這種現象的主要原因是由于控制設備耐壓能力造成。因此,使用單級或者單一的器件難以滿足具體的保護要求,因此,需要使用一種多級保護的措施,其具體級數的設置要根據實際的情況來進行。
結語
總之,水廠中PLC系統和計算機對于瞬間過電壓的承受能力十分脆弱,加上水廠控制系統中線路的布置錯綜復雜,使用單一的防雷措施難以達到防雷的要求,因此,必須要使用一種綜合的防護措施,根據水廠的具體情況,全面綜合的考慮到各種因素,排除各種由于雷擊對水廠設備造成的危害,以便將雷電的危害減小至最小化。
參考文獻:
【1】白學文:現代防雷技術在水廠自動化系統中的應用[期刊論文],中國給水排,2006,01(15).