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建筑大楼防雷问题分析及改造措施
浏览: 发布日期:2020-05-06

针对某大楼因雷击事端较为严峻,剖析了该大楼的防雷现状及雷电侵入到大楼内的方法。经过对雷电侵略方法的剖析找出了该大楼在防雷上存在的缺乏,即楼顶线路感应雷防范办法不完善、低压线路防雷办法不完善、机房和配电室接地不标准等。针对这些缺乏,提出了对楼顶线路进行穿钢管、供电线路三级防雷、机房和配电室接地要强制等电位及对重要用电设备采纳高耐雷变压器等防雷办法,取得了较好的防雷效果。

 

关于修建物防雷而言,最具损坏效果的不是雷直击修建而是由雷电放电电磁脉冲对修建物用电设备的影响。因为修建物防雷办法不完善,我国这些年也雷害击修建物构成的事端频频、聚增。据一些省市统计,由雷害引起修建物内电子设备的丢失约占由雷电灾祸引起的总丢失的80%,构成了巨大的经济丢失和无法估量的直接丢失与社会影响。

某大楼因为修建物较高,防雷办法不完善,在雷雨季节呈现过屡次打坏家电设备的状况,其中比较严峻的是发生过两次打坏楼顶风机,一次打坏大楼电梯控制柜,构成人员在电梯内被困长达一个小时。因而,有必要对该修建进行防雷问题剖析并找出防雷薄弱点以改进,削减因雷击构成的损坏。

大楼现有防雷办法

1 大楼防直击雷办法

在直击雷的防护上,某大楼选用在女儿墙顶部用不锈钢进行包装以构成整栋大楼的避雷带。在避雷带的接地上,选用楼体钢筋骨架作为接地引下线,选用大楼根底自然接地作为大楼防雷接地。现场测量大楼接地电阻为8Ω,符合修建物防雷规划要求中对接地的要求。

2 大楼其他防雷办法

大楼供电体系是从10kV变电站出线后选用先选用架空线再经电缆引至大楼供电室,在电缆的接头处设备有避雷器对电缆头进行维护,大楼供电选用四台160kVA的变压器对整栋大楼进行供电。

在大楼供电室变压器的防雷上,四台变压器都是仅在高压侧装有避雷器,低压侧在电容补偿器侧装有一组低压避雷器,用来约束电容补偿器在投切时发生的过电压,假如低压无功补偿设备退出运转,整个大楼的低压设备将失去过电压维护。

在大楼机房的接地上,没有选用独立的地网,也是直接选用大楼根底接地,在接地上没有选用强制等电位衔接。在机房电源的防雷装备上,也没有设备低压避雷器对机房电源进行维护。

大楼雷电侵略途径

1 大楼避雷带引进雷电

因为楼体较高,在邻近归于较高的修建物,并且大楼四用较为开阔,当邻近有雷电活动时,简单构成雷电直接击中大楼避雷带,强壮的雷电流就会经由接地引下线泄入大地,因为大楼较高,接地引下线较长构成感抗较大。

因为感抗较大的效果和接地引下线较多的问题,而使得雷电流效果下的地电位分布极不均匀,就简单引起大楼接地局部地区的地电位升高而在大楼内部不同的楼层构成电位差。

一起因为接地网和引线邻近有大量的低压电缆、通信等弱电设备,这个电位差在信号线缆屏蔽层发生表皮电流,然后经过芯线与屏蔽层之间的耦合对信号线缆芯线发生搅扰电压,构成电子设备的搅扰乃至损坏。

2 架空线路或配电线缆引进雷害

因为大楼供电是经过外界架空线路进行供电,而野外的架空线路和的电缆极易遭雷击或雷电感应[5],在供电线路上有雷电过电压后,雷电暂态过电压经过低压变压器之后,经由电磁感应或各种耦合方法侵略到大楼低压供电体系。

因为供电室和大楼机房直接相连,雷电暂态过电压就会危及到通信设备,通常会构成通信设备因雷电过电压而打坏。

3 大楼邻近的空间电磁感应

雷击修建物邻近时,因为大楼并不是一个完好的法拉第笼,雷电电磁脉冲会经过空间辐射的方法部分地穿透修建物的屏蔽体而在室内电子体系中发生过电压搅扰。

大楼雷电防雷缺乏

1 大楼楼顶线路防感应雷办法不完善

大楼楼顶风机和装修供电线路都是装在PVC管内的,装修电源选用的为防雨电源,防雨电源最大的特点是产品选用密闭灌封方法,防水防潮。但并不具有防雷的功能。

从现场状况可知,因为大楼楼顶线路装在PVC管而不是金属管中,当雷电直击大楼防雷带或大楼邻近有雷电活动时,并且因为大楼避雷带上就装有导线,电磁耦合会在大楼楼顶线路上发生较高的感应过电压,相当于雷电直击于线路,将会直接打坏装修用的直流电源。并且风机电源没有过电压防护办法,风机供电线路中的过电压将直接传输到配电间,将对整个大楼的供电安全构成要挟。

2 低压线路防雷办法不完善

由前面的剖析可知,因为大楼楼顶供电线路未采纳约束雷电过电压和防雷电感应过电压办法,这样当没有进行屏蔽处理供电线路受到感应雷的袭扰后,因为没有设备避雷器,在供电线路上发生的感应过电压会沿着400V低压线路传递到大楼配电间时,也会在沿大楼楼顶24V装修供电线路进入到大楼楼顶装修用供电电源盒内。

雷电侵略到400V线路后会沿400V线路传播,或许会打坏楼顶风机或者大楼内办公设备,一起因为变压器低压侧没有设备避雷器,沿400V供电线路传播的过电压会经过电容耦合和电磁感应的方法传递至变压器的高压侧,或许会对配电变压器高压侧绝缘构成要挟。

因为大楼装修供电电源没有采纳任何防雷办法且其耐冲击电压水平很低,只要2000V左右,由前面临楼顶感应过电压的剖析可知,这样很简单构成装修供电电源打坏。

3 配电室和机房接地不完善

因为机房接地没有合理的等电位联接,假如发生雷击大楼避雷带,因为多根接地引下线泄流不均匀,在机房内不同的接地点之间必定会呈现电位差,因为机房设备耐冲击水平不是很高,这个电位差很简单构成机房内二次设备损坏。

大楼防雷改造办法

1 对楼顶线路进行穿钢管防护

屏蔽是选用导电或导磁材料做成屏蔽体,将要维护的设备放在屏蔽体内,并将屏蔽体杰出接地。这样在屏蔽体外侧存在电磁搅扰时,因为屏蔽体的屏蔽和接地的效果,电磁搅扰在传输到屏蔽体时,会因为屏蔽体的接地效果泄放掉部分搅扰能量,使外界搅扰能量不简单从屏蔽体的外侧传输到屏蔽体内侧,从而能够对屏蔽体内的物体进行维护以免受外界电磁搅扰的影响。

因为大楼楼顶导线没有采纳防雷办法,并且导线直接坐落大楼的避雷带上,由前面的剖析可知,在雷击大楼时,楼顶导线会极简单感应出过高的过电压而对整个大楼的供电体系构成损害。

选用穿钢管技术,能够将导线在空间上与电磁脉冲辐射环境相隔离,从而极大减小电磁脉冲场对导线的耦合,下降外界电磁搅扰在供电线路上发生的过电压,从而维护配电设备不受损坏。对楼顶暴露在外面的导线进行穿钢管是施行楼顶线路电磁脉冲防护的重要手段之一,也是屏蔽的主要意图。

2 增强低压供电线路的防护力度

为了下降侵略到配电室和机房的雷电过电压,机房和配电室应当选用三级防雷维护方法。即变压器两侧作为榜首级防雷,直流电源两侧为第二级防雷,电源输入终端作为第三级防雷。

三级防雷能够把能量逐级泄放掉,也能够减小因为低压侵入的雷电波对电源体系的影响,三级防雷维护SPD设备如图1所示。在SPD的挑选上,能够依据要设备地方不同和被维护设备耐冲击电压不同挑选相对类型的SPD,具体挑选何种类型的SPD在这里不在叙述。

图1 低压电源体系防雷维护的装备图

在SPD的接线方法挑选上,因为要设备SPD的地方较多,假如SPD的接线L1+L2的长度小于1m,或许选用图2中上方接线方法,否则应当采纳图2正文的“V”形接线方法。

图2 两种SPD接线方法

3 完善变压器防雷办法

由前面的剖析可知,因为大楼的配电变压器仅选用了在高压侧设备避雷器的办法,由低压侧传来的过电压将对变压器的正常运转构成要挟。在此主张在变压器的低压侧也设备一组避雷器,以避免低压侧过电压传递到高压侧而对变压器的高压侧绝缘构成危胁。

一起因为大楼现有供电选用的变压器为一般变压器,耐雷电冲击水平较低。在这里主张关于重要设备供电的电源,如大楼风机,电梯及其他重要用电设备等,能够选用耐雷电冲击水平相对一般变压器较高的高耐雷变压器,以保证重要设备的供电可靠性。在高耐雷变压器的挑选上,能够选用双弯曲防雷变压器,其相对一般变压器的耐雷电冲击水平可提高30%左右。

一起因为变压器的高低压侧都装有避雷器,其接地方法相关于本来仅在高压侧设备避雷器的接地方法有所改变。此变压器的接地应当选用“四点共地”的接线方法。如图3所示,采纳这种接地维护方法时,变压器绝缘在避雷器动作时仅接受避雷器的残压,免受了避雷器残压加接地引下线上电压对变压器主绝缘的冲击,直接提高了变压器的耐雷电冲击水平。在双弯曲变压器的接地上,也应当选用此种方法。在接地引下线方面,接地引下线应尽或许短,且选用镀锌材料以起到防腐蚀效果。

图3 “四点共地”法维护

4 等电位衔接的完善办法

1)为了使配电室内设备在有故障电流或雷电流流入地网时因为地电位不等而不构成损坏,因而要在配电室进行接地母线规划,以保证室内一切设备一向处于相同的电位上。

在室内等电位环形接地母线的规划上,可在选用截面积不该小于120mm2的扁铜在配电间内距地上15~30 cm高铺设。在接地母线的接地上,选用截面积为40mm×4mm扁钢与接地网可靠衔接,在与地网的衔接上,母线每隔2~4m就应有一个与地网的衔接点,在衔接点应采纳一定的防腐办法。

将接地母线做好后,将配电间内一切用电设备及自来水管道、暖气管道、金属门窗等均与接地母线相连。在设备与接地母线的衔接上,为了避免因为接地引下线过长构成接地感抗过大而构成设备上电压过高,应使接地引下线做的尽或许短。一起,为避免雷电流入地时在配电间构成的跨步电压的要挟,在配电间巡视过道上应铺一定厚度的橡胶绝缘垫。

2)因为大楼机房面积相对较小,只要二十几平方米,并且都是选用的机柜,要接地的设备较少。因而在机房内的等电位接地规划上,宜选用S型等电位衔接。如图4所示。

由图中能够看出,S型等电位衔接只要一个点衔接到大楼共用接地体系中,各设备都直接按星形结构与基准点相连,避免了感应环路的发生。且因为所选用材料为铜,电阻较小,所以各设备基本上坐落同一电位点,因而不会有与雷电关联的低频搅扰进行到机房的信息体系。一起此基准点也是机房内设备浪涌维护器的基准点。

图4 S形等电位衔接方法

定论

本文对某大楼雷害事端较多的原因进行了剖析,并采纳恰当的防雷办法对该大楼进行了防雷改造,取得了较好的防雷效果。对大楼防雷有以下主张。

(1)对整个大楼供电体系选用三级防雷办法,保证侵略的雷电过电压在设备的接受范围以内。

(1)为了保证大楼内重要用电设备供电可靠,主张用双弯曲防雷变压器对大楼内重要设备供电。

(2)完善配电室、机房用各楼层的等电位衔接,避免因电位不等构成对设备的损害。
(编自《电气技术》,原文标题为“某大楼防雷问题分析及改造措施”,作者为王世荣。)