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建筑防雷论文

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建筑防雷论文

建筑防雷论文范文第1篇

[关键词]建筑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/T16-92?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》?GB50057-94?强制性国家标准。GB50057-94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。

GB50057-94将民用建筑分为两类,而JCJ/T16-92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、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的实质,特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16-92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/T16-92中公式?D?2-1?、?D?2-2?、?D?2-3?、?D?2-4?得:与建筑物截收相同雷击次数的等效面积?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?

建筑物所处当地的雷击大地的年平均密度:

Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/?km2?a?

建筑物年预计雷击次数:

N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475?次/a?

据JCJ/T16-92第12.3.1条,只有在N≥0.05?GB50057-94中:N≥0.06?才设置三级防雷,而本例中:N=0.0475<0.05,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=2.28?km2?a?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:①当K=1时,举例中的建筑物均N<0.05,不需设置防雷设施。②当K=1.5时,即建筑物在河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的或特别潮湿的建筑物,在高度达15m或以上者,必须设置三级防雷措施。③当K=1.7时,即金属的砖木结构的建筑物,高度达7m及以上者,必须设置三级防雷措施。④当K=2时,即建筑物位于旷野孤立的位置,高度达7m?两层以上者,均设置三级防雷措施。

可见,有的建筑物在20m的高度,却不需设置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。

同时在峻工的工程中,我们也看到,例1中的民用建筑物,有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了,施工后的防雷接地装置如图1所示。

其中8组引下线均利用结构中的构造柱的4?12主筋,水平环路接地体埋深1m,距楼外墙1m。以上钢材均为镀锌件,则共需镀锌钢材0.192t,人工费2950元,定额预算工程直接费约0.75万元。类似这种三级防雷以外的住宅楼、办公楼及其他民用建筑,在我们地区1998年约竣工600~800栋,仅增设的防雷设施其工程直接费约为450~600万元。以此类推,在全省、全国因提高防雷等级而提高工程造价?浪费?的数字是巨大的。因此,设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算,根据计算结果,结合具体条件,确定是否设置防雷设施。

四、防雷设施与人、金属管道等的安全距离

1.雷电流反击电压与引下线间距的关系

当建筑物遭受雷击时,雷击电流通过敷设在楼顶的避雷网,经接地引下线至接地装置流入地下,在接地装置上升高的电位等于电流与电阻的乘积,在接地引下线上某点?离地面的高度为h?的对地电位则为

Uo=UR+UL=IkRq+L?1?

式中Ik―雷电流幅值?kA?

Rq―防雷装置的接地电阻?Ω?

L―避雷引下线上某点?离地面的高度的为h?到接地装置的电感?μH?

雷电流的波头陡度?kA/μH?

?1?式中右边第一项?UR即IkRq?为电位的电阻分量,第二项?UL?即?为电位的电感分量,据GB50057-94有关规定,三类?级?防雷建筑物中,可取雷电流Ik=100kA,波头形状为斜角形,波头长度为10μs,则雷电流波头陡度==10kA/μs,取引下线单位长度电感Lo=1.4μH/m,则由?1?式可得出

Uo=100Rq+1.4×h×10=100Rq+14h?kV??2?

根据?2?式,在不同的接地电阻Rq及高度h时,可求出相应的Uo值,但引下线数量不同,则Uo的数值有较大差异。下面以例1中引下线分别为4、8根?假定每根引下线均流过相同幅度的雷击电流,且忽略雷电流在水平避雷上的电阻及电感压降?,计算出的UR/UL值列于表3。

由表3中可知,接地电阻?Rq?即使为零,在不同高度的接地引下线由于电感产生的电位?电感分量?也是相当高的,同样会产生反击闪络。

2.引下线与人体之间的安全间距

雷击电流流过引下线及接地体上产生的雷击电压,其电阻分量存在于雷电波的持续时间?数十μs?内,而电感分量只存在于波头时间5μs内,因此两者对空气绝缘作用有所不同,可取空气击穿强度:电感UL=700kV/m,电阻ER=500kV/m。混凝土墙的击穿强度等于空气击穿强度,砖墙的击穿强度为空气击穿强度的一半。

据表3计算的数据,下面计算引下线与人体之间的安全距离。因每组引下线利用构造柱中的4?12钢筋,可以认为引下线与人体、金属管道、金属物体之间为空气间隔,且认为引下线与空气之间间隔层为抹灰层,可忽略不计。

?1?当引下线为4组时,人站在一层,h1=3m,Rq=30Ω,则URI=750kV?UL1=10.5kV?人体与引下线之间安全距离L安全1>

?方可产生的反击。人站在5层,h2=15m,Rq=30Ω,则:UR2=750kV?U12=52.5kV?则安全距离L安全2>

1.575m<1.83m。在上述两个房间内,保持如此的距离是很难做到的,因此存在很危险的雷电压反击。

(2)当引下线为8组时,当站在一层房间内,h1=3m,Rq=30Ω,则UL1=5.25kV?UR1=3.75kV?则安全间距L安全1>

0.757m。人站在5层时,h2=15m?则UL2=26.25kV?UR2=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=30Ω时,据JCJ/T16-92第12.5.7条规定,Lx<5Rq=5×30=150m,则

Sal≥0.2Kc?Ri+0.1Lx?

式中Kc―分流系数,因多根引下线,取0.44

Ri―防雷接地装置的冲击电阻,因是环路接地体,Ri=Rq=30Ω

Sal―引下线与金属物体之间的安全距离/m

Sal≥0.2×0.44×?30+0.1×20?=2.816m。

?2?当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时,按式?12.3.6-3?,Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66

由以上计算的Sal≥2.816m,Sa2≥0.66m,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Sa2≤Sal,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/T16-92第12.5.7条及公式?12.3.6-4?:Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=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Sed≥3.96m了,也难于保证不应小于2m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ρ―土壤电阻率/?Ω.m?

L―水平接地体长度m

Ik―雷电流幅值kA

K―接地装置埋深关系系数,见表4

Ukmax―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,ρ=300Ω.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为90~110kV。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/T16-92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ρ≤100Ω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2~3倍。因此如在上所述地面内敷设接地体时,如用接地电阻仪测出的工频接地电阻,只要不超过设计要求的冲击接地电阻值的2~3倍,即可为符合设计要求,不需再采取降阻措施。如不分析接地装置敷设地点的土质、接地环境条件,发现接地电阻仪摇测值大于设计要求值,就盲目再增加人工接地体或采用降阻剂来追求达到设计值,必须造成人力、物力浪费,提高了工程造价,而这一现象却有普遍性。

建筑防雷论文范文第2篇

用液化石油气代替乙炔使用;私拉乱接电线;使用电炉子、电褥子等电器;施工现场动火防护措施不到位;施工人员随意乱扔烟头等现象大量存在,稍有不慎,极易引发火灾事故。由于建设单位或经营者消防安全意识淡薄,自身素质参差不齐,为了片面追求装修效果的美观和经济效益,在装修过程中经常出现占用或堵塞安全出口和疏散通道;遮挡室内墙壁消火栓、应急照明、疏散指示标志和灭火器材;甚至擅自拆除喷头、探头等违法行为,导致消防设施不能正常完整有效的使用。

消防部门监管有限,导致违法行为滋生。由于消防部门人力、时间有限,加之一些规模小、性质复杂、施工地点分散的装修工程不受约束,增加了监管难度和执法效力,滋生了违法装修行为,造成此类场所的火灾隐患长期存在。

建筑内部装修工程相对建筑工程具有工期短,施工快的特点,如不及时发现,就会出现疏漏。因此,要有效控制建筑内部装修工程违法行为的出现,就要求监督员全面、准确的掌握辖区情况,充分发挥公安派出所三级管理的职能,建立健全多警联动机制,加大监督检查的频次和范围。对发现的违法违章行为严肃处理,绝不姑息。同时,广泛发动群众对进行违法装修的场所进行举报投诉,使违法违章的工程无处藏身。

对于已经申报消防设计审核、验收的装修工程,必须严格按照国家法律法规和有关消防技术标准进行审核、验收,严把源头质量关。加强施工现场的消防安全管理,提高施工人员的消防安全意识。一是督促施工单位建立消防安全责任制,定期组织单位从业人员进行消防安全知识的培训,切实提高从业人员的自身素质,增强其消防安全意识。特别是从事电气焊、电工等特殊工种,上岗前必须取得岗位资格证。二是进一步规范施工现场的用火用电管理,严格履行动火审批手续,坚决杜绝私拉乱接电线,违章用火用电的违法行为的发生。三是对施工所需的装修材料,采购人员要严把质量关,严格按照国家相关技术标准的要求采购合格装修材料,严禁采购和应用不合格或已淘汰的装修材料。

建筑防雷论文范文第3篇

强电部分主要内容包括:本论文由应届毕业生网yjbys.com/整理提供配电系统、照明系统及防雷接地系统的设计,其中包括负荷计算等。

弱电部分主要内容包括:有线电视、公共广播系统及综合布线系统的设计。

消防部分主要报警系统、联动系统的设计等。

本次设计完成图纸共18幅,绘图采用AUTOCAD软件绘制。

本电气设计为毕业设计,其目的是通过设计实践,综合运用所学知识,理论联系实际,锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力,为未来的工作奠定坚实的基础。

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 录

一.绪论 6

1.1.建筑电气概况 6 1.3设计内容 6

二.配电系统设计 9

2.1负荷分级 9

2.1.1一级负荷 9 2.1.3三级负荷 9

2.2负荷的供电要求 9

2.2.1一级负荷的供电要求 9

2.2.2二级负荷的供电要求 9

2.2.3三级负荷的供电要求 10

2.3本工程的负荷分级及供电要求 10

2.3.1本工程的负荷分级 10

2.3.2本工程负荷的供电要求 10

2.4负荷计算 10

2.4.1负荷计算的内容 10

2.4.2负荷计算的方法 10

2.4.3负荷计算的公式 11

2.4.4负荷计算表 11

2.5变(配)电所所址选择,结构型式 11

2.5.1变(配)电所所址选择 11

2.5.2变(配)电所结构型式 12

2.6变压器类型,台数,容量选择 12 2.6.2变压器台数选择 12

2.6.3变压器容量选择 12

2.7配电方式 12 2.7.2低压配电方式 12

2.8电缆选择及敷设 13

2.8.1电缆选择的原则 13

2.8.2电缆选择的结果 13

三.照明系统设计 14

3.1总则 14

3.2照明光源选择 14

3.3照明灯具选择 14

3.4照度和照明方式选择 15

3.5一般照明 15

3.6应急照明 16

3.7照度计算 17

四.建筑物防雷,接地系统设计 18

4.1建筑物的防雷分类 19

4.2建筑物的防雷措施 20

4.3本建筑的防雷系统 22

建筑防雷论文范文第4篇

【论文关键词】农村雷电防护;现状;措施;山东枣庄

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

枣庄是雷电活动和雷击灾害比较频繁的地区,且具有雷电活动频繁、活动期长、季节性强等特点,雷击主要集中春季和夏季,雷暴日数一般在23.5 d左右,雷暴初日一般在3月20日前后出现,终日一般在9月20日前后,属于多雷暴区。近几年,雷击灾害事故发生在农村的机率约占总雷电灾害数的3/4,雷击伤亡事故4/5以上发生在农村。因此,结合枣庄农村防雷实际,研究分析雷电灾害的成因及预防措施具有重大的意义。

1农村防雷现状

1.1农村防雷现状的调查和分析

农村防雷意识淡薄,防雷知识缺乏,房屋缺少防雷装置。有些农户在屋顶上放置了不锈钢水箱、太阳能热水器、普通电视天线、卫星天线等金属物,大部分没有作接地处理,这些金属成为雷电放电的对象,存在严重的雷击隐患。大部分房屋无防直击雷装置;电源线路、有线电视线路、电话线路等无防雷装置。

1.2农村学校防雷现状

对农村中小学校进行了一次大规模建筑物防雷设施现状调查,大部分学校没有防雷设施,特别是偏远农村小学,无任何设施的比例达95%以上,城区学校虽然有防雷设施,但防雷设施达不到要求,存在很多问题。近年来大多数学校师生的避雷意识正逐年提高,但经费不足,部分建筑物虽然有直击雷防护装置,但防雷装置倒伏、断裂、锈蚀、脱焊现象普遍存在。有避雷设施的学校,也只不过在主教学楼顶立了避雷针,大部分教学楼、图书楼、宿舍楼、食堂等都没有安装避雷设施,部分建筑物上安装的防雷装置材料规格或安装位置、引下线间距、保护范围等不符合规范要求,校内无避雷带,计算机机房未安装防静电地板,几乎全部电教设备无任何防雷电电磁脉冲措施,一旦建筑物遭受雷击或学校附近有雷击现象发生,势必在电源线路上有雷电感应发生,将会对学校整个电教设备及微机造成损坏。

2农村雷电防御措施

2.1 加强农村防雷科普的宣传和雷电知识的普及教育

农村防雷宣传和雷电知识普及是农村雷电灾害防御工作的关键,其开展的好坏直接关系到农村雷电灾害防御工作的成败。只有提高群众防雷意识,增强群众安装防雷装置的自觉性和主动性,才能够真正做好农村的雷电灾害防御工作。应采取防雷宣传画、防雷公益图片、雷电灾害警示图片、防雷宣传幻灯片、防雷公益广告等形式,利用手机短信、电视、报纸、网络等媒体进行防雷宣传,以及在农村宣传车巡回宣传等方式开展大规模的防雷科普宣传,提高广大农民群众科学预防雷电灾害知识[1]。

2.2建立严密的制度体系

农村防雷减灾是一项长期性的工作,需要制定一套适应农村特点切实可行的防雷工作制度体系来保证农村防雷工作的健康发展[2]。应建立雷电灾情收集、调查和评估制度,建立农村防雷装置的检查制度,建立农村防雷工作人员定期培训制度,建立县、乡2级防雷安全联席会议制度,建立防雷装置设计审核、施工监督和竣工验收制度。

2.3加大对农村建筑物防雷建设的监管力度

对农村企业和个人新建扩建建筑物,要安装避雷设施,定期进行防雷检测。从源头上减少雷电灾害的发生,政府可以对农村避雷设施建设进行一定程度的扶植,减少农民的负担,从而减少雷电伤亡的发生[3]。

2.4规范电力、电话、电视天线等线路的防雷措施

由于农村都是架空线路,雷击到线路上和线路上感应上雷电流的时候较多,直接安装浪涌保护器,浪涌保护器难以承受。一般情况下,线路在人户前套15 m长的钢管埋地引入或改15 m长的屏蔽线入户,并把屏蔽线两头接地,这样可以把线路感应的雷电流的大部分通过屏蔽层和钢管传入大地。电话线路入户时应将其绝缘子(例如通信蝶式绝缘子)的铁脚接地,电话线路也不宜采用木杆架设。需要架设电视天线时,一定要在它的旁边架设金属避雷针并保持3 m以上的安全距离,用避雷针来保护天线。否则当天线遭雷击时,不仅电视机将受损,还有可能伤及室内人员。

2.5做好雷电灾害的预警预报

山东省已初步建立由卫星、多普勒雷达、闪电定位仪、大气电场仪、自动气象站组成的立体雷电监测网,可以提前数小时预测到雷电的落区[4]。要加强雷电灾害的监测、预警预报工作,提高预报的准确率和提前预警时间,并借助现代化的通信手段,及时通知农民,让农民有针对性地提前作好雷电防御工作,从而有效地避免雷电灾害事故发生。

3结论

农村防雷减灾工作是一项系统工程,要引起社会各界的高度重视,只有全社会动员起来,采取多种措施,多管齐下,形成合力,加大防雷减灾的宣传力度,以预防为主,排除防雷隐患,严格按照防雷安全规范去做,才能将农村雷电灾害降低到最小

4参考文献

[1] 刘 辉,郑细华,马强,等.龙川县农村防雷现状及预防对策[j].广东科技,2010(4):109.

[2] 洪展.探讨农村防雷措施[j].气象研究与应用,2009,30(2):185.

建筑防雷论文范文第5篇

关键词:现代防雷技术;水厂自动化系统;应用

中图分类号:TU991.35 文献标识码:A

近些年来,随着供水自动化水平的逐年提供,供水系统中的微电子设备、计算机一级RTU的使用越来越多,目前,大部分的水厂已经开始使用可编程控制器组成的集数据采集、信息传送以及过程控制为一体的监控网,该种监控网络的使用需要对运行参数进行不断的调整,该种设备中使用了大量的CPU单元以及CMOS电路,也成为水厂中容易受到雷电干扰的主要设备之一,因此,必须要采取一种合理的保护方式防止雷电对水厂监控网络的影响。

现代防雷技术

现代防雷技术是一种集分流、均压、屏蔽以及接地技术为一体的综合防护设备。分流就是接地线与室外导线之间并联的避雷器,当雷电在线路中产生过压波时,过压波会沿着导线进入室内,这时避雷器的电阻就会突然降低,接近短路状态,达到分流的目的,分流是防雷技术中的重点,近年来应用范围十分的广泛,但是在分流之后,仍然有少部分的雷电会沿着导线进入室内,这就会对微电子产生较大的损害;均压也是现代防雷技术中的核心内容,当接闪装置捕获到雷电之后,引下线就会升至高电位,这就会对处于地电位的导体产生损害,进而危害设备和人员的安全,减少这种闪络危险作为简单常用的方法就是均压,即将处在地电位的导体相连,连接至接地装置中,这就可以保证导电部位之间不会发生对设备和人员有害的电位差,也不会产生旁侧闪络放电的情况;屏蔽就是利用金属网、壳、箔、管等导体将所要保护的对象保卫,防止闪电的脉冲电磁从空间中侵入设备中,屏蔽也是现阶段下防止电磁脉冲辐射对设备损害的最为有效的方法;接地就是将防雷系统中的闪电能量释放到大地中的一种方法,该种方法可以降低饮下线的电压,避免反击反应的发生,接地是整个防雷系统中的基础环节,如果接地工作没有做好,防雷效果就难以得到发挥。

防雷技术在水厂自动化系统中的应用

接地

要达到防雷的目的,最基础的方法就是接地,水厂内部的接地必须要设置好计算机自控接地系统、构筑物接地系统以及强电设备和配电接地系统,如果没有合理的对这三个系统进行配置,那么在发生雷击时,很容易导致自控系统遭到接地网的反击。计算机自控系统是一个特殊的系统,一般情况下,可以使用四种接地放来来接地:即安全保护接地、直流工作接地、信号屏蔽接地、系统工作接地,在对设备进行安装的过程中,就使用联合接地的方式进行接地,接地电阻必须要小于2欧姆。在现阶段下,水厂的接地网络大多使用分别铺设的方式进行铺设。

等电位联结

为了保证机房内部防雷区的交界面可以做好等电位连接工作,需要在水厂的机房内将各种金属部件使用接地线进行联结,以便改善机房内部的电磁环境。等电位联结即使用连接导体,将机房内导电体、设备、金属线槽等于建筑物的接地系统进行联结,将暂态电位差消除,构成一种等电位的联结整体。水厂自控机房中的各种支撑架和箱体的金属组件与建筑物进行等电位联结的方法有两种:M型网络和S型网络,M型网络即多点接地的方式,这种接地方法具有接地阻抗低的特点,但是缺点就是容易引入外部的电流。S型网络是单点接地的方式,这种接地方法具有抗干扰能力较强的特点。在你具体的选择过程中应该根据水厂机房设备的电磁干扰频率、信号频率以及系统的规模来选择。

屏蔽措施

屏蔽措施也是减少电磁干扰的主要措施之一,屏蔽的主要方法就是利用建筑物内部的金属屏蔽体来衰减和阻挡过电压能量,这种过电压能量包括建筑物内部的线路屏蔽、建筑物内部的自然屏蔽以及弱电机房的人工屏蔽三种。其中建筑物内部的自然屏蔽是由建筑物的金属框架、金属支撑物等互相联结构成,其具体的屏蔽效果可以通过磁场强度衰减的程度来表达。机房内部的天然屏蔽就是将机房内部的防静电地板、天花板龙骨以及敷设好的金属屏蔽线槽等相关的金属构件连接,并形成一种屏蔽空间,这可以使LEMP被有效减弱,此外,还要在防雷区域的交界处设置好电缆屏蔽层,在电缆屏蔽层和金属管槽的两端做好等电位联结。

自动控制设备SPD的设置

如果输电线路附近发生雷击或者雷闪放电的情况,都会产生较大的雷电冲击波,这种雷电冲击波很容易与工频回路发生耦合的情况,进而对整个通讯模块产生影响。一般情况下,水厂配电系统中都会装有阀型避雷器以及氧化锌等避雷装置,但是在发生雷击之后仍然会导致电源发生损坏,造成这种现象的主要原因是由于控制设备耐压能力造成。因此,使用单级或者单一的器件难以满足具体的保护要求,因此,需要使用一种多级保护的措施,其具体级数的设置要根据实际的情况来进行。

结语

总之,水厂中PLC系统和计算机对于瞬间过电压的承受能力十分脆弱,加上水厂控制系统中线路的布置错综复杂,使用单一的防雷措施难以达到防雷的要求,因此,必须要使用一种综合的防护措施,根据水厂的具体情况,全面综合的考虑到各种因素,排除各种由于雷击对水厂设备造成的危害,以便将雷电的危害减小至最小化。

参考文献:

【1】白学文:现代防雷技术在水厂自动化系统中的应用[期刊论文],中国给水排,2006,01(15).