建筑防雷接地工程图一般包括防雷工程图和接地工程图两部分。防雷设计是根据雷击类型、建筑物的防雷等级等确定,防雷保护包括建筑物、电气设备及线路保护;接地系统包括防雷接地、设备保护接地、工作接地。
建筑防雷接地工程图的识读
建筑防雷工程图的识读方法可以分为以下几个步骤。
(1)明确建筑物的雷击类型、防雷等级、防雷的措施。
(2)在防雷采用的方式确定后,分析建筑物避雷带等装置的安装方式,引下线的路径及末端连接方式等。
(3)避雷装置采用的材料、尺寸及型号。
我们以某住宅建筑楼防雷设计图为例,分析建筑防雷工程图识图的基本方法。图4-13为某建筑住宅楼的防雷平面图和立体图。从图中可以看到该建筑防直击雷采用屋面女儿墙敷设避雷带,建筑物顶端突出部分也敷设避雷带,并与屋面上避雷带相连接。此工程采用25×4镀锌扁钢作水平接地体,绕建筑物一周敷设,其接地电阻不大于10Ω。
图4-13 某住宅建筑防雷接地平面图、立体图、侧面图
(a)平面图;(b)北面图;(c)侧面图
从图4-13(a)平面图、(b)北面图分析,避雷带采用25×4的镀锌扁钢,用敷设在女儿墙上的支持卡子固定,支持卡子的间距为1.1m,转角处为0.5m,避雷带与扁钢支架焊为一体,采用搭接焊接,其搭接长度为扁钢宽度的两倍。引下线设置于4个墙角处,采用25×4镀锌扁钢,分别在西南和东面山墙上敷设,与接地体相连。引下线在距地面2m处设置引下线断接卡子,固定引下线支架间距1.5m。
由图4-13(b)、(c)分析接地装置,接地装置由水平接地体和接地线组成,水平接地沿建筑物一周敷设,距基础中心线为0.68m。
从图4-14某住宅建筑接地平面图中看出,水平接地体沿建筑基础四周敷设,采用25×4镀锌扁钢,埋地深度为1.65m,距基础中心0.65m。
电气接地工程图的识读
现代建筑为了保障人身安全,供电及用电的正常运行,要求有一个完整可靠的接地系统来保证。电气接地工程图包括防雷接地工程图和电气设备接地工程图。本节介绍电气接地工程图中的保护接地及工作接地的识图方法。
1.保护接地
保护接地是指建筑物内的人身免遭间接接触的电击,在发生接地故障情况下,避免因金属壳体间的电位差而产生打火引发的火灾。可以说当配电回路发生接地故障时,产生足够大的接地故障电流,致使配电回路的保护开关迅速动作,从而及时切除故障回路电源,以达到保护的目的。
(a)屋顶平面图;(b)A—A剖面图
高层建筑中的保护接地范围根据“民规”中规定的电力装置的外露可导部分必须保护接地。保护接地的方式根据国际电工委员会的规定低压电网有五种接地方式。TN系统、TT系统及IT系统。TN系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S系统。识图者以图4-15 TN S系统的接线方式为例进行分析,此图为五线制系统,三相线L1、L2、L3,一根中性线N,一根保护线PE。正常运行时保护线PE上无电流,当电气设备发生漏电或接地故障时,保护线PE上有电流流过,使保护装置迅速动作,切断电源,保证操作人员的人身安全。比较图4-16 TN-C系统的接线方式,接线方式为四线制系统,三根相线L1、L2、L3,中性线N与保护线PE合为一根。
2.工作接地
工作接地是使建筑物内各种用电设备能正常工作所需要的接地系统。工作接地分为交流工作接地和直流工作接地。在民用建筑内的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或引入建筑物交流电源中性线的直接接地,从而使建筑物的用电设备获得220/380V正常电压。直流工作接地是为了让建筑物内电子设备信号放大、信号传输以及各电路信息之间有一个基准电位,使建筑物内的弱电系统能够稳定工作。
3.建筑物接地网
图4-17表示了建筑物枢纽结构接地网的连接形式。大楼通过建筑物主钢筋,上端与接闪器,下端与地网连接,中间与各层均压网或环形均压带连接,对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接,金属焊接为一个连接体,形成等电位接地系统,引至接地体。这是一种常用的防雷接地与设备接地构成的接地网。
综合实例
我们以某水泵站防雷接地系统为例,该站设有一套接地装置,屋顶避雷带平面图和基础接地平面图如图4-18和图4-19所示。系统要求总工频接地电阻R≤1Ω。泵站为三级防雷等级,接闪器采用屋顶装避雷带,直径为8cm的镀锌圆钢延泵房屋脊及屋檐安装。避雷带每隔7m(转弯处0.5m)设固定支架,支架高0.05m。分析图4-16中,泵房四角立柱的主筋为引下线,每柱取两根,主筋从上自下贯通。泵房的四周敷设人工接地体,垂直接地极采用长2.5m的L50×50×5热镀锌角钢,间距5m。水平接地采用40×4热镀锌扁钢,敷设深0.8m。泵房基础钢筋、供水钢管等自然接地体,通过焊接或绑扎连成一体,与接地体相连。
图4-19在基础接地平面图上标出了在泵房周围,有两处接地电阻测试点,一处接地线引出点,若实测电阻不能满足要求,可在下游侧加埋人工接地体。
接地装置分别引至箱式变压站、开关柜、操作台等基础槽钢及电动机等机电设备处,所有的设备外壳、屏柜的金属壳体、电缆的金属护套及电缆支架都要可靠接地,以确保安全运行。
我们在熟悉了外部防雷与内部防雷的知识、防雷采用的措施、避雷平面图及基础接地平面图后,进而分析图4-20某住宅楼采用的防雷接地的一系列措施。读者将前面所讲述的知识对照图逐一进行分析,基础接地、防雷装置接地极及接地线如何实现等电位连接,图中电气接地、保护接地及辅助等电位连接的走线表示得直观、明了,将防雷接地及电气接地、电气保护等利用住宅的剖面图形象地表达出来,方便读者理解。
图4-21、图4-22为某办公楼建筑防雷设计的综合实例,它采用了外部防雷和内部防雷两种方式。图4-21建筑的立体图将被保护的空间划分为不同的防雷区,防雷区的划分是以雷击时电磁环境有无重大变化为依据的。
图4-21 某办公楼电气系统防雷区域的划分(LPZ)
在图中,为规定防雷区域各部分空间不同的雷电脉冲(LEMP)的严重程度和明确各区交界处的等电位连接点的位置,将保护的空间划分为多个防雷区(LPZ)。
(LPZOA):本区内的各物体都可能遭到直接雷击和经过的全部电流,电磁场没有衰减。
(LPZOB):本区内所选的防雷滚球半径对应的范围内,各物体不太可能遭直接雷击,电磁场没有衰减。
(LPZ1):本区内不太可能遭直接雷击,流经各导体的雷电流比LPZOB区小,电磁场得到衰减,其衰减大小取决于建筑物的屏蔽措施。其中门、窗等是引入LPZ的“洞”。
(LPZ2):当需要进一步减少流入雷电流和电磁场强度时,应增设后续防雷区,如带屏蔽的机房、设备金属外壳、机箱等。根据保护对象的环境要求选择防雷区的条件。
TDKU1主要用于LPZ1、LPZ2和LPZ3区域的防感应雷击。TDKU1为电涌保护器系列。
图4-21中,电力线和信号线从两点进入被保护区LPZ1,并在LPZOA、LPZOB与LPZ1区的交界处连接到等电位连接带上,诸线路还连到LPZ1与LPZ2区交界处的局部带电位联接带上。图中建筑物的外屏蔽连到等电位联接带上,里面的房间屏蔽连到两局部等电位联接带上。在诸电缆从一个防雷区穿到另一防雷区处,必须在每一交界处做等电位联接。分雷电流不会导入LPZ2区,更不会穿过。
图中形象地绘出了外部防雷采用了避雷针、避雷带、引下线及接地体;内部防雷利用避雷器、屏蔽、等电位联接带以及接地网。
图4-22中包括防雷接地和电气设备接地两部分,从屋顶设置接闪器及引下线至接地体,防止直击雷,接地体与所有电器设备的接地构成等电位接地连接。识图者对照了图4-21和图4-22分析对不同雷击采用的防雷设备和方法,防雷接地如何与设备接地形成的接地网。图中内部防雷使用了多个电涌保护器,以防止由于感应雷产生的过电压。
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