建筑物防雷劃分與安全間隔
時間:2022-04-16 05:55:00
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我國各地的雷電活動情況根據雷暴日的不同大致可劃分為四個區域:西北地區一般在15d以下;長江以北大部分地區(包括東北)年平均雷暴日在15~20d之間;長江以南地區年平均雷暴日達40d以上;北緯23。N以南地區年平均雷暴日超過80d;海南省和廣東的雷州半島是我國雷電活動最為頻繁的地區,年平均雷暴日高達120130d。廣西雷電災害發生頻率也較高,僅次于海南省和廣東的雷州半島,年平均雷暴日高達50~105d。總體來看廣西是雷電活動比較頻繁的地區之一。因此,做好防雷工作,保障人民生命財產安全具有重大意義。防雷裝置對被保護建筑物之間應該保持足夠的安全距離.才能確保防雷裝置對被保護建筑物的保護效果,本文試圖從建筑物防雷的分類特征出發,找出各類建筑物的防雷安全距離設計思路。
1建筑物的防雷分類
1.1爆炸火災危險環境的區域劃分
1.1.1爆炸性氣體危險環境的區域劃分根據爆炸性氣體混合物出現的頻繁程度和持續時間來進行劃分0區:連續出現或長期出現爆炸性混合氣體的環境1區:在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境2區:在正常運行時不可能出現爆炸性氣體混合物的環境或即使出現也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境
1.1.2爆炸性粉塵危險環境區域劃分根據爆炸性粉塵混合物出現的頻繁程度和持續時間來劃分10區:連續出現或長期出現爆炸性粉塵混合物的環境11區:有時會將積留下來的粉塵揚起而偶然出現爆炸性粉塵混合物的環境
1.1.3火災危險環境區域劃分根據火災事故發生的可能性和后果。以及危險程度及物質狀態的不同來進行劃分21區:具有閃點高于環境溫度的可燃液體.在數量和配置上能引起火災危險的環境22區: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,但在數量和配置上能引起火災危險的環境23區:固體狀可燃物質,在數量和配置上能引起火災危險的環境閃點:標準條件下能使液體釋放出足夠的蒸汽而形成能發生閃燃的爆炸性氣體混合物的液體最低溫度。
2防雷分類
建筑物根據其重要性、使用性質、發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的建筑物.因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷亡者。
(2)具有0區或10區爆炸危險環境的建筑物。
(3)具有一區爆炸危險環境的建筑物,因電火花而引起爆炸會造成巨大破壞和人身傷亡者。
2.2第二類防雷建筑物
(1)國家級重點文物保護的建筑物。
(2)國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。
(3)國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經濟有重要意義且裝有大量電子設備的建筑物。
(4)制造、使用或貯存爆炸物質的建筑物.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區爆炸危險環境的建筑物,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區和11區爆炸危險環境的建筑物。
(7)工業企業內有爆炸危險的露d鋼質封閉氣罐。
(8)預計雷擊次數大于0.06次/a的部、省級辦公建筑物及其他重要或人員密集的公共建筑物。
(9)預計雷擊次數大于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)省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館
(2)預計雷擊次數大于或等于0.012次/a,且小于或等于0.O6次/a的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物
(3)預計雷擊次數大于或等于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)預計雷擊次數大于或等于0.06次/a一般性工業建筑物
(5)根據雷擊后對工業生產的影響及產生的后果,并結合當地氣象、地形、地質及周圍環境等因素,確定需要防雷的2l區、22區、23區火災危險環境
(6)在平均雷暴日大于15d/a的地區,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,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對措施
(1)各類防雷建筑物均應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范2.O.3條四、五、六條規定的第二類防雷建筑物尚應采取防雷電感應的措施。
(2)獨立避雷針和架空避雷線(網)的支柱及其接地體至被保護建筑物及與其有聯系的管道、電纜等金屬物之間的距離,應符合下列表達式的要求,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帽和放散管等物體之間的距離,應滿足下列表達式的要求。但不應小于3m:f0.2Ri+0.03(h+L/2)(h+L/2)<5RiSa2>~10.05Ri+0.06(h005Ri+006+L/2);h+L/2)≥5在發生直接雷擊時,雷電流流過建筑物的防雷裝置上所產生的暫態高電位會造成防雷裝置對被保護建筑物或與其有聯系的金屬物發生反擊。為了防止這種反擊的發生,應使防雷裝置與這些物體之間保持足夠的安全距離。
(4)防雷安全距離的計算在防雷裝置上距地hx處的電位為:U=ImRi+L0hxdi/dt相應的安全距離為: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引下線單位長度電感。取其值等于1.5H/Ixm;UR——雷電流流過防雷裝置時接地裝置上的電阻電壓降UI一雷電流流過防雷裝置時引下線上的電感電壓降ER——電阻壓降的空氣擊穿強度(kV/m),取值為50OkV/mEI一電感壓降的空氣擊穿強度(kV/m),EL=600(1+1/-r1)首次雷擊波頭時間,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)后續雷擊波頭時間~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hx<5Ri時,(1)式大于(2)式,所以取(1)式的值來計算Sal;當hx≥5Ri時,(2)式大于(1)式,所以取(2)式的值來計算Sal。研究表明.土壤的擊穿場強大致為200—1000kV/m,將其數值取與電阻壓降的空氣擊穿場強一樣,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。由于此時在雷擊點兩側的分流作用,對于任意一側可近似地將雷電流的幅值和波頭陡度減半來計算。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。距引下線3m并與其處在同一個平面上,管道每隔30m用金屬跨接一次。為了簡化分析,將引下線視為為無窮長,這時在環路內的感應電壓為:rI1:一d::譬一o.cU——感應電壓,kV:l——平行管道構成環路的長度,取為30m;M——1m長兩根間距為300mm平行管道環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強EL=3OOOkV/m,由計算結果知,在管道間距增大到300ram的情況下,所感應出的電壓也僅能擊穿0.038m的氣隙。若間距減小到lOOmm,所感應的電壓就更小了(由于互感M值減小了).這就更不足以將lOOmm間隙擊穿。
4小結
防雷裝置對被保護建筑物之間的安全距離是做好建筑物防雷工程設計的一項重要工作,只要確定好防雷裝置對被保護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,把雷電災害造成的損害降到最低限度。
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