电厂建筑体系防雷接地设计

发表时间：2012-12-20T11:03:17.857Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年9月供稿 作者： 曹静 王振永

[导读] 经现场测试, 接地电阻满足《建筑物防雷设计规范》要求, 效果不错, 通过本工程的做法可为今后的施工图设计提供参考

曹静 王振永

新疆电力设计院 新疆 乌鲁木齐 830001

摘 要：随着信息化的到来，电厂建筑物的迅猛发展给防雷工作带来新的课题，也是一个非常重要的安全问题，接地是防雷技术最重要的环节。文章通过工程实例，对电厂建筑体系防雷接地设计进行了分析。关键词：电厂；建筑体系；防雷接地；设计

Power plant building system grounding for lightening design CaoJing WangZhenYong

Xinjiang electric power design institute xinjiang urumqi 830001

Pick to: with the arrival of the information, the rapid development of power plant building lightning protection work to bring new topic, alsois a very important safety issues, earth is lightning protection technology is the most important link. This article through the projectexample, the power plant building system grounding for lightening design are analyzed. Keywords: power plant; Building system; Lightningproof grounding; design

随着我国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，电厂建筑也不例外。雷电电磁脉冲干扰日益成为频发事故。面对这种挑战，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。这不只是电气一个专业的事，因为它涉及到电子设备的位置和管线的布置等问题。各个专业应充分协商，从整体上解决防雷设计上的问题。否则，建筑物设计得再好，也无法正常使用。 1 电厂建筑体系

电厂建筑基础分为钢筋混凝土独立基础和钢筋混凝土条形基础, 前者在地质情况较好的场地使用, 后者则应用于地质情况较差的场地。施工时需预埋地脚螺栓, 加垫片后和钢柱相连。钢结构厂房采用预制构件, 不允许现场钻孔、焊接。主钢架(梁、柱) 为焊接型钢或热轧型钢,以充分发挥高强度钢材的力学性能。次构件(檩条)为高强度的、经防腐处理的冷弯薄壁C 型或Z型钢, 和主钢架采用螺栓连接。钢结构厂房的围护系统(墙体、屋顶)分为彩钢压型板和彩钢夹芯板, 大多采用自攻螺栓和檩条(屋面檩条或沿墙檩条)连接。压型钢板是以彩色涂层钢板或镀锌钢板为基材, 经辊压冷弯成型的建筑用围护板材, 其保温及隔热层为离心超细玻璃丝棉卷毡。此种板材现场制作, 有利于解决大范围内面板搭接易于出现的接缝不严的情况, 现场复合使整个大面积的屋面成为一个整体, 更加坚固、易排水、防漏、保温, 而且建筑外形更加统一、协调、美观。而夹芯板是将彩色涂层钢板面板及底板与保温芯材通过粘接剂( 或发泡)复合而成的保温复合围护板材, 按保温芯材的不同可分为硬质聚氨脂夹芯板、聚苯乙烯夹芯板、岩棉夹芯板。夹芯板一般为工厂预制。围护系统连接方式一般为咬合连接或者搭接连接。一般而言, 墙体的做法先是砌1.2 m高、厚0.3 m(严寒地区厚度为0.37 m )的砖墙或者加气混凝土砌块, 其上才是夹芯板或者压型板。 2 电厂建筑防雷接地设计 2.1 接闪器

防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。接闪器位于防雷装置的顶部, 其作用是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身,承接直击雷放电。除避雷针、避雷线、避雷网、避雷带可作为接闪器外, 《建筑物防雷设计规范》( GB50057- 94, 2000版)第4.1.4 条给出了金属屋面作为建筑物(第一类防雷建筑物除外)防雷接闪器的四个要求。

用金属屋面作接闪器时, 金属板之间的搭接长度不得小于100 mm; 金属板下方无易燃物品时, 其厚度不应小于0.5 m; 金属板下方有易燃物品时, 为了防止雷击穿孔, 所用铁板、铜板、铝板厚度分别不得小于4mm, 5 mm, 7 mm; 金属板不得有绝缘层。规范针对金属板下面有无易燃品的不同情况, 对金属板的厚度做了不同的要求, 明确规定/ 金属板下面无易燃品时, 其厚度不应小于0.5mm0。让我们看看四种保温芯材的物理特性。硬质聚氨脂属B1 级建筑材料, 导热系数为0.016～ 0.025, 为难燃体; 聚苯乙烯属阻燃型材料, 氧指数不小于30, 导热系数为0.029, 为阻燃自熄型; 岩棉属于不燃烧材料, 导热系数为0.044; 玻璃丝棉属A 级建筑材料, 导热系数为0.038～ 0.042, 为非燃烧体。另外, 保温芯材所用粘胶剂也是阻燃型。所以, 钢结构厂房的围护系统为非燃体, 当利用金属板做接闪器时, 厚度不应小于0.5mm即可。

从结构专业角度出发, 屋面板的厚度选择一般考虑三个因素: 第一是风荷载; 第二是雪荷载；第三是檩距。因此不同地域可能所选的屋面板厚度就不一样, 电气设计人员需要和结构专业及时沟通, 厚度满足规范要求时, 再考核其他条件。若厚度不满足要求应该参考国家标准图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》( 01J925 - 1)做避雷带, 其中压型钢板屋面避雷带的细部做法参见48页, 夹芯板屋面避雷带的细部做法参见66页。所以, 电气设计人员引用标准做法时应注意。避雷带网格大小应该按规范的要求和各类建筑物的防雷类别严格对应, 施工图纸应当按规范划分的标准准确标注。钢结构厂房的围护系统连接方式一般为咬合或者搭接。无论是压型钢板还是夹芯板, 其外观都是瓦楞形的。在施工中, 采用搭接时的搭接长度至少要达到一个波峰或波谷, 超过100 mm则完全满足规范的要求。另外, 规范注释提到/ 薄的油漆保护层0不算是绝缘被覆层。因此, 可以认为彩色涂层钢板无绝缘被覆层, 而镀锌钢板则更是电的良好导体。所以, 笔者以为《建筑物防雷设计规范》( GB50057- 94, 2000版)第4.1.4 条的第四个要求也是满足的。 2.2 引下线

从电厂建筑体系的介绍可以看出,只要主钢架、次构件、围护系统在施工中已经作了可靠的连接, 形成了持久的电气通路, 就可以按跨度将钢柱作为引下线。这一点,《建筑物防雷设计规范》 ( GB50057- 94, 2000 版) 第 4.2.3条已经作了规定。当然, 规范对各类防雷建筑物的引下线间距做了要求, 不过在土建施工时, 只要所有的钢柱和接闪器、接地装置做了可靠连接, 那么它们都是引下线, 实际效果超过了规范的标准。

2.3 接地装置

在现行设计中, 一般将基础钢筋作为自然接地体, 用40mm×4 mm 的镀锌扁钢将其连通, 并施行总等电位联结。这样进行处理, 接地电阻很小, 一般容易达到设计要求。在设计中应当注意, 应在室外合适位置预留接地连接板, 做法可以参考国家标准图集《接地装置安装》(03D501-4)。这样, 当接地电阻值达不到要求时, 施工单位可以方便地连接人工接地体和测试接地电阻值, 这一点应当在设计图纸中有所体

现。在设计图纸中, 不能泛泛而谈/“利用建筑物基础钢筋做自然接地体”。钢结构厂房在基础施工时需预埋地脚螺栓, 加垫片后才能和钢柱相连。须知: 预埋的接地螺栓本身和基础钢筋是没有电气连接的! 所以, 土建施工时可用不小于￠10钢筋或圆钢将基础钢筋和接地螺栓可靠焊接, 具体做法参见国家标准图集《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》( 03D501 - 3)的17页。这样, 从接闪器到引下线, 再到接地装置, 雷电流才具备完整的泄放通道。这样做还不够, 还应该用短钢筋和基础钢筋可靠焊接, 并引出基础外, 供联结接地环网, 方有利于降低自然接地体的接地电阻值和实施有效的等电位联结。这一点对于设置独立基础的钢结构建筑尤其重要, 所以需要在设计图纸中交待清楚。如果忽视了钢结构厂房接地装置的特殊性,即基础钢筋和接地螺栓本身并没有电气连接, 则整个建筑物就没有可靠的接地网。可采取用40× 4的镀锌扁钢做等电位环网, 镀锌扁钢过钢柱时应和柱底脚板下侧可靠焊接, 这样, 镀锌扁钢充当了接地极和接地线的双重角色。除等电位接地环网沿建筑物外围敷设一周外, 在建筑物内还应该按跨度设置均压网格, 不但降低跨步电压, 保护人身安全, 而且有利于工业厂房生产设备就地实施等电位联结, 缩短等电位联结线的长度。 3 某电厂建筑的防雷接地实际应用 根据《建筑物防雷设计规范》( GB50057 -94, 2000版)本工程防雷等级为三类。建筑物的防雷装置应满足防直击雷、防雷电感应及雷电波的侵入, 并设置总等电位联结。 本工程建筑面积为78m×15m, 车间每跨间距6 m, 利用建筑物金属屋面板作接闪器与钢柱可靠连接, 引下线沿建筑物钢柱对称布置, 每隔18 m作为引下线, 引下线上端与避雷带焊接, 下端与接地极焊接, 在建筑物四角的外墙引下线室外地面上0.5 m处设测试卡子, 利用建筑物基础钢筋做自然接地体, 基础短柱钢筋至少有一根钢筋下部与基础底部钢筋网焊接, 上部与锚栓焊接做为防雷接地使用, 钢柱上端与金属支架通过螺栓或焊接, 金属支架与屋面也可用螺栓或焊接,凡突出屋面的所有金属构件、金属通风管、金属屋面、金属屋架等均与避雷带可靠焊接。如图1所示。 图1 利用柱内钢筋作防雷接地体 本工程采用联合接地方式, 保护接地、防雷接地、弱电设备工作接地等共用统一的接地极,要求接地电阻不大于1欧姆, 若实测不满足要求时, 可在室外地面下1m 处引出一根40 mm×4 mm热镀锌扁钢, 扁钢伸出室外, 距外墙皮的距离不小于1 m。车间采用总等电位联结, 应将建筑物内保护干线、设备进线总管等进行联结, 总等电位联结线采用BV - 1X25 mm PC32, 总等电位联结均采用等电位卡子, 不允许在金属管道上焊接。 经现场测试, 接地电阻满足《建筑物防雷设计规范》要求, 效果不错, 通过本工程的做法可为今后的施工图设计提供参考。 4 结束语 总之, 防雷接地设计是电厂工程设计中的重要组成部分，电厂建筑防雷装置设计应以系统方法为指导, 注重现代建筑物防雷的整体性、结构性、层次性和目的性原则, 按防雷规程整体地做好各项防雷要素的配合, 才能发挥良好的防雷作用。 参考文献[1] 宋强;刘军文;;建筑物防雷接地的应用[A];土木建筑学术文库(第13卷)[C];2010 [2] 郑立 发电厂防雷接地网的安全管理[J]工业安全与环保 2005年第08期