建筑物防雷劃分與安全間隔

時(shí)間:2022-04-16 05:55:00

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建筑物防雷劃分與安全間隔

我國(guó)各地的雷電活動(dòng)情況根據(jù)雷暴日的不同大致可劃分為四個(gè)區(qū)域:西北地區(qū)一般在15d以下;長(zhǎng)江以北大部分地區(qū)(包括東北)年平均雷暴日在15~20d之間;長(zhǎng)江以南地區(qū)年平均雷暴日達(dá)40d以上;北緯23。N以南地區(qū)年平均雷暴日超過80d;海南省和廣東的雷州半島是我國(guó)雷電活動(dòng)最為頻繁的地區(qū),年平均雷暴日高達(dá)120130d。廣西雷電災(zāi)害發(fā)生頻率也較高,僅次于海南省和廣東的雷州半島,年平均雷暴日高達(dá)50~105d??傮w來看廣西是雷電活動(dòng)比較頻繁的地區(qū)之一。因此,做好防雷工作,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。防雷裝置對(duì)被保護(hù)建筑物之間應(yīng)該保持足夠的安全距離.才能確保防雷裝置對(duì)被保護(hù)建筑物的保護(hù)效果,本文試圖從建筑物防雷的分類特征出發(fā),找出各類建筑物的防雷安全距離設(shè)計(jì)思路。

1建筑物的防雷分類

1.1爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的區(qū)域劃分

1.1.1爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境的區(qū)域劃分根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間來進(jìn)行劃分0區(qū):連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性混合氣體的環(huán)境1區(qū):在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境2區(qū):在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境

1.1.2爆炸性粉塵危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域劃分根據(jù)爆炸性粉塵混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間來劃分10區(qū):連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境11區(qū):有時(shí)會(huì)將積留下來的粉塵揚(yáng)起而偶然出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境

1.1.3火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域劃分根據(jù)火災(zāi)事故發(fā)生的可能性和后果。以及危險(xiǎn)程度及物質(zhì)狀態(tài)的不同來進(jìn)行劃分21區(qū):具有閃點(diǎn)高于環(huán)境溫度的可燃液體.在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境22區(qū):具有懸浮狀、堆積狀的可燃粉塵或可燃纖維,雖不可能形成爆炸性混合物,但在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境23區(qū):固體狀可燃物質(zhì),在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境閃點(diǎn):標(biāo)準(zhǔn)條件下能使液體釋放出足夠的蒸汽而形成能發(fā)生閃燃的爆炸性氣體混合物的液體最低溫度。

2防雷分類

建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果,按防雷要求分為三類。

2.1第一類防雷建筑物

(1)凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物.因電火花而引起爆炸,會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。

(2)具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。

(3)具有一區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物,因電火花而引起爆炸會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡者。

2.2第二類防雷建筑物

(1)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物。

(2)國(guó)家級(jí)的會(huì)堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。

(3)國(guó)家級(jí)計(jì)算中心、國(guó)際通訊樞紐等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要意義且裝有大量電子設(shè)備的建筑物。

(4)制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物.且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。

(5)具有1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。

(6)具有2區(qū)和11區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。

(7)工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的露d鋼質(zhì)封閉氣罐。

(8)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其他重要或人員密集的公共建筑物。

(9)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0-3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。

2.3第三類防雷建筑物

(1)省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物及省級(jí)檔案館

(2)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.012次/a,且小于或等于0.O6次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物

(3)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a,且小于或等于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物

(4)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a一般性工業(yè)建筑物

(5)根據(jù)雷擊后對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響及產(chǎn)生的后果,并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀?、地形、地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素,確定需要防雷的2l區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境

(6)在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū),高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物:在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區(qū),高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。

3建筑物的防雷安全距離應(yīng)對(duì)措施

(1)各類防雷建筑物均應(yīng)采取防直擊雷和防雷電波侵入的措施,第一類防雷建筑物和規(guī)范2.O.3條四、五、六條規(guī)定的第二類防雷建筑物尚應(yīng)采取防雷電感應(yīng)的措施。

(2)獨(dú)立避雷針和架空避雷線(網(wǎng))的支柱及其接地體至被保護(hù)建筑物及與其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的距離,應(yīng)符合下列表達(dá)式的要求,但不得小于3m:地上部分:

(3)架空避雷線至屋面和各突出屋面的風(fēng)帽和放散管等物體之間的距離,應(yīng)滿足下列表達(dá)式的要求。但不應(yīng)小于3m:f0.2Ri+0.03(h+L/2)(h+L/2)<5RiSa2>~10.05Ri+0.06(h005Ri+006+L/2);h+L/2)≥5在發(fā)生直接雷擊時(shí),雷電流流過建筑物的防雷裝置上所產(chǎn)生的暫態(tài)高電位會(huì)造成防雷裝置對(duì)被保護(hù)建筑物或與其有聯(lián)系的金屬物發(fā)生反擊。為了防止這種反擊的發(fā)生,應(yīng)使防雷裝置與這些物體之間保持足夠的安全距離。

(4)防雷安全距離的計(jì)算在防雷裝置上距地hx處的電位為:U=ImRi+L0hxdi/dt相應(yīng)的安全距離為:S=UR/ER+U,ELdi/dt——雷電流I的波頭陡度,kA/Ixs;Im——雷電流I的幅值,kA:I引下線單位長(zhǎng)度電感。取其值等于1.5H/Ixm;UR——雷電流流過防雷裝置時(shí)接地裝置上的電阻電壓降UI一雷電流流過防雷裝置時(shí)引下線上的電感電壓降ER——電阻壓降的空氣擊穿強(qiáng)度(kV/m),取值為50OkV/mEI一電感壓降的空氣擊穿強(qiáng)度(kV/m),EL=600(1+1/-r1)首次雷擊波頭時(shí)間,rl=10lxs、雷電流峰值Im=200kA/l~s波頭平均陡度di/dt=Im/~''''l=20kA/tzsEL=600(1+l/''''r1)=660kV/mER=500kV/mSa1=ImRi/ER+(L0hxdi/dt)EL=0.4Ri+0.0455hxSal>t0.4(Ri+0.1hx)………………………(1)后續(xù)雷擊波頭時(shí)間~rl=0.251xs、雷電流峰值Im=50kA/~s波頭平均陡度di/dt=Im/''''r1=200kA/ixsEL=600(1+l/-r1)=3000kV/mSal=ImRi/ER+(L0hxdi/dt)EL=0.1Ri+0.1hxSal≥0.1(Ri+0.1hx)………………………(2)取(1)、(2)式兩邊相等,解得hx=5Ri當(dāng)hx<5Ri時(shí),(1)式大于(2)式,所以取(1)式的值來計(jì)算Sal;當(dāng)hx≥5Ri時(shí),(2)式大于(1)式,所以取(2)式的值來計(jì)算Sal。研究表明.土壤的擊穿場(chǎng)強(qiáng)大致為200—1000kV/m,將其數(shù)值取與電阻壓降的空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)一樣,亦為500kV/m,取Im=200kV,可得地中的安全距離為Se1≥0.4Ri安全距離Sa2是按雷擊于避雷線檔距中央來考慮的。由于此時(shí)在雷擊點(diǎn)兩側(cè)的分流作用,對(duì)于任意一側(cè)可近似地將雷電流的幅值和波頭陡度減半來計(jì)算。這樣就可以得到避雷線檔距中央的電位U值。兩根間距為300mm的平行管道,與引下線平行敷設(shè)。距引下線3m并與其處在同一個(gè)平面上,管道每隔30m用金屬跨接一次。為了簡(jiǎn)化分析,將引下線視為為無(wú)窮長(zhǎng),這時(shí)在環(huán)路內(nèi)的感應(yīng)電壓為:rI1:一d::譬一o.cU——感應(yīng)電壓,kV:l——平行管道構(gòu)成環(huán)路的長(zhǎng)度,取為30m;M——1m長(zhǎng)兩根間距為300mm平行管道環(huán)路與引下線之間的互感,其值可取為0.0191H/m。取引下線上雷電流的波頭陡度為200kV/s,電感壓降的空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)EL=3OOOkV/m,由計(jì)算結(jié)果知,在管道間距增大到300ram的情況下,所感應(yīng)出的電壓也僅能擊穿0.038m的氣隙。若間距減小到lOOmm,所感應(yīng)的電壓就更小了(由于互感M值減小了).這就更不足以將lOOmm間隙擊穿。

4小結(jié)

防雷裝置對(duì)被保護(hù)建筑物之間的安全距離是做好建筑物防雷工程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作,只要確定好防雷裝置對(duì)被保護(hù)建筑物之間的安全距離,才能有效的解決建筑物遭受雷擊的安全問題,把雷電災(zāi)害造成的損害降到最低限度。