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建筑電氣安裝中防雷接地施工技術(shù)探討

2023-03-02 01:49:58張鵬
建材與裝飾 2023年6期
關(guān)鍵詞:避雷針雷電電氣設(shè)備

張鵬

(山西省安裝集團(tuán)股份有限公司,山西 太原 030032)

1 研究背景與意義

近年來,隨著建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展,安全生產(chǎn)事故總數(shù)仍在不斷增長。特別是雷電引發(fā)的安全生產(chǎn)事故將直接影響電氣設(shè)備的安全運行,威脅人員的人身安全,將嚴(yán)重制約社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,多年來,世界上因雷電造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡不計其數(shù),中國每年有300 多人死于雷電事故。常見的雷電包括直擊雷、側(cè)擊雷、雷電磁感應(yīng)等,會對建筑物電氣設(shè)備造成攻擊和干擾,影響其安全運行。在建筑配電設(shè)計中,防雷接地設(shè)計的科學(xué)性與防雷接地效果密切相關(guān)。建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備屬于極為敏感的機(jī)械設(shè)備,容易受到雷電的破壞和常見故障。此外,隨著信息管理時代的到來,建筑中的許多電氣設(shè)備屬于信息管理和數(shù)字機(jī)械設(shè)備。如果發(fā)生雷擊,損失和傷害將無法預(yù)測。此外,雷擊還會造成人員傷亡,不利于建筑業(yè)的良好穩(wěn)定發(fā)展。在設(shè)計建筑電氣設(shè)備的防雷和接地時,必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)建筑電氣設(shè)備具體情況生成完整的防雷安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò),以防止雷電損壞和干擾[1]。

2 現(xiàn)階段建筑電氣安裝中防雷接地施工存在的問題

目前,建筑電氣安裝防雷接地施工中存在一些問題,需要進(jìn)一步解決。問題主要包括:①缺乏有效的施工管理方法。在電氣安裝過程中,一些員工沒有意識到防雷和接地施工關(guān)鍵技術(shù)的重要性,也沒有意識到電氣控制系統(tǒng)運行安全的關(guān)鍵危害,導(dǎo)致防雷接地線技術(shù)實施困難,未能實施有效的施工管理方法。參與防雷接地施工的企業(yè)較多。為了實現(xiàn)企業(yè)之間的有效溝通和溝通,企業(yè)之間缺乏合作,導(dǎo)致防雷接地施工實施不到位,防雷接地建設(shè)各個環(huán)節(jié)控制不到位,缺乏全面監(jiān)督管理[2]。在防雷接地施工過程中,未及時發(fā)現(xiàn)存在的問題,并找出問題原因進(jìn)行處理。一些施工人員沒有嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定。相反,他們根據(jù)個人經(jīng)驗進(jìn)行施工,這容易產(chǎn)生安全風(fēng)險,不利于防雷接地施工的順利進(jìn)行。②在建筑電氣安裝防雷接地施工中,管理人員和施工人員缺乏一定的安全意識,施工中沒有把安全放在首位。一般在屋頂安裝防雷設(shè)施,需要高空作業(yè)。與道路工程相比,其風(fēng)險因素更高。如果不進(jìn)行有效的安全防護(hù),很容易造成安全生產(chǎn)事故。然而,一些建筑承包商并沒有高度重視這一點,施工現(xiàn)場安全管理人員工作不積極,未及時發(fā)現(xiàn)安全問題,部分施工人員在作業(yè)過程中忽視安全因素,未按規(guī)定進(jìn)行合理的安全防護(hù),影響防雷接地施工質(zhì)量。③工程建筑電氣安裝防雷接地施工技術(shù)的發(fā)展對專業(yè)技術(shù)人員有較高的要求。這不是一項簡單的工作,施工步驟相對復(fù)雜,要求專業(yè)技術(shù)人員具有較強(qiáng)的專業(yè)能力,應(yīng)對較大的施工難度系數(shù),盡快發(fā)現(xiàn)安全隱患,并有效解決。目前,一些施工人員仍需加強(qiáng)專業(yè)能力和技術(shù)實力,部分防雷接地施工隊伍不是固定隊伍,而是臨時組建的,缺乏系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn),在進(jìn)行防雷接地工程施工時,不能達(dá)到規(guī)定的施工規(guī)范。

3 建筑電氣安裝中的防雷接地保護(hù)措施

3.1 避雷器

避雷器是民用建筑防雷設(shè)施中常用的一種避雷器。避雷器的組成主要分為針體、底球、近球及其底桿體等,不僅能起到與避雷針相似的效果,而且球體的形狀效果加上模具頂針也能起到很好的裝飾設(shè)計效果。它與中國古代建筑裝飾設(shè)計的文化藝術(shù)是一樣的[3]。因此,避雷器受到民用建筑設(shè)計企業(yè)的廣泛青睞,在一般民用建筑的屋頂上很常見。防雷接收器安裝在防雷裝置的頂部由于其比建筑物高,并且具有早期充放電性能,所以它可以將避雷針插入體內(nèi),從而保護(hù)建筑物免受雷擊。避雷器有各種類型,如避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng),甚至建筑物表面的金屬表面都可以用作避雷器,起到防雷的作用。無論使用何種類型的避雷器,材料必須滿足足夠的沖擊韌性,并具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。同時,它必須具有足夠的耐熱性,以經(jīng)久耐用并承受雷擊造成的損壞(圖1)。

圖1 接閃器安裝

3.2 重視接地安裝

在建筑電氣設(shè)備安裝中,防雷接地施工技術(shù)的發(fā)展必須高度重視接地裝配階段。該鏈路的實施效果將直接影響建筑物的實際防雷效果,以及防雷接地系統(tǒng)能否正常運行。無論是感應(yīng)雷害還是直擊雷害,都需要防雷接地系統(tǒng)軟件將雷擊移動到地面,以減少雷害。有鑒于此,在進(jìn)行防雷接地施工時,必須根據(jù)規(guī)劃及其施工規(guī)定選擇合適的接地設(shè)備,嚴(yán)格執(zhí)行接地施工步驟,執(zhí)行相關(guān)管理制度,不得隨意使用。防雷可采用一起接地的施工方法。接地電阻不得高于1Ω。如果接地施工未能達(dá)到預(yù)期效果,則應(yīng)使用手動接地極進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)鋼筋與圓鋼和底板重疊時,鋼筋與建筑鋼筋重疊的長度應(yīng)控制為底板鋼筋直徑的至少6 倍。此外,還必須高度重視焊接施工的實施。嚴(yán)格執(zhí)行焊接規(guī)程,確保焊接施工質(zhì)量,解決焊接間隙,選擇合適的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行施工。焊接后,可采用噴涂等方法進(jìn)行防銹處理,并進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)識,以便于實施引下線工藝流程[4]。

3.3 引下線的設(shè)計

引下線是電氣工程中防雷的重要設(shè)備。需要配合避雷器將雷電電流引入路面,以達(dá)到防雷效果。引下線是雷電接收器電導(dǎo)體的延續(xù)。它必須建在建筑物的頂部,并與接閃器緊密焊接,以充分發(fā)揮作用。在具體設(shè)計中,應(yīng)注意以下5 點:①引下線的常見布局是人工鋪設(shè)和自然設(shè)置。人工攤鋪時,引下線分為單根和多根組合兩種,然后搭設(shè)桿塔進(jìn)行電氣設(shè)備的防雷維護(hù);在自然環(huán)境中,必須使用建筑物的金屬框架,以充分發(fā)揮引下線的作用。②如果要保護(hù)建筑物的電氣設(shè)備,應(yīng)選擇建筑物鋼筋和混凝土中的花園鋼筋作為引下線。如果選擇建筑鋼筋,其表面必須熱鍍鋅;如果選擇圓鋼,其直徑不得小于8mm。③引下線必須沿建筑物墻面設(shè)置,盡可能選用短途接地裝置。如果有特殊要求必須埋設(shè),則嘗試選擇花園鋼或鍍鋅扁鋼作為引下線。④建筑物內(nèi)部鋼梁、鋼柱、消防梯等金屬構(gòu)件可用作引下線,所有構(gòu)件應(yīng)緊密結(jié)合,形成連接的電氣設(shè)備通道,然后在金屬材料零件表面設(shè)置絕緣層材料。⑤對于二類和三類防雷工程建筑,必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在建筑鋼筋或鋼構(gòu)件的連接處設(shè)置引下線,以保護(hù)建筑內(nèi)的電氣設(shè)備。

3.4 避雷針

避雷針是民用建筑最常用的防雷措施之一。簡而言之,避雷帶中的針尖裝置也可稱為避雷針。避雷針具有根據(jù)尖端本體感應(yīng)雷電的效果,然后通過導(dǎo)線連接器裝置消除雷擊,因此,它具有維護(hù)建筑物和防止雷擊的效果?,F(xiàn)階段,一些民用建筑在裝配避雷針裝置時運行正常,但在破舊的建筑中,導(dǎo)線接頭短路或常見故障會導(dǎo)致正常工作。這樣,避雷針將失去其作用。因此,在民用建筑選擇避雷針裝置時,必須嚴(yán)格按照安裝要求正確、科學(xué)、合理地進(jìn)行安裝和接線。有必要每天采取維護(hù)措施,并經(jīng)常檢查接地裝置線路是否存在任何問題。此外,當(dāng)雷擊時,建筑物周圍1km 范圍內(nèi)將產(chǎn)生電流的磁效應(yīng),這將影響建筑物電氣設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件,確保避雷針的效率,不僅維護(hù)建筑物內(nèi)居民的人身安全和使用安全,還可以確保建筑物內(nèi)的電氣線路和應(yīng)用系統(tǒng)的正常運行,從而避免雷擊對每個人的正常生產(chǎn)、制造和生活造成影響。特別是隨著夏季高雷暴天氣的出現(xiàn),避雷針的防雷效果非常重要。

3.5 安裝避雷支架和避雷網(wǎng)

電氣工程防雷接地線安裝時,必須安裝防雷支撐架,并嚴(yán)格按照相關(guān)程序進(jìn)行施工。通常,應(yīng)以側(cè)鉆的形式進(jìn)行安裝。應(yīng)首先在側(cè)面明確必要的鉆孔位置,并根據(jù)施工圖紙的規(guī)定進(jìn)行判斷。施工人員不應(yīng)忽視施工圖紙的設(shè)計要點而根據(jù)自己的想法進(jìn)行鉆孔。在具體施工過程中,若發(fā)現(xiàn)施工圖中鉆孔位置與實際情況不符,需與相關(guān)責(zé)任人確認(rèn),核對無誤后方可施工,否則,必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,以免影響施工質(zhì)量。之后將進(jìn)行平行線鉆井,該位置距離完工墻10cm,沖擊鉆機(jī)可用于鉆孔[5],防雷支撐架插入兩側(cè)的孔中,插入孔后,用砂漿補(bǔ)上,安裝后,清潔粉末和殘留物,并噴灑適當(dāng)?shù)睦渌?。此外,?yīng)高度重視防雷網(wǎng)絡(luò)的安裝。安裝防雷網(wǎng)時,應(yīng)注意以下3 個方面:①制作鍍鋅圓鋼,以滿足實際施工要求,并根據(jù)施工現(xiàn)場條件進(jìn)行調(diào)整。然后敷設(shè)在防雷支撐架上。②如果建筑物屋頂上有重要的內(nèi)部金屬物體,則應(yīng)將其與避雷帶連接。接口方式可根據(jù)實際情況選擇,主要包括鋼筋搭接法和電焊法。一般情況下,所有從建筑物屋頂突出的內(nèi)部金屬物體必須與避雷帶連接,這有助于確保建筑物的防雷。③保持鋼筋總搭接寬度,做好清理工作,并涂一層防腐漆,防止雷電防護(hù)網(wǎng)受到侵蝕。

3.6 接地網(wǎng)的設(shè)計

接地網(wǎng)是建筑電氣設(shè)備防雷裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。必須配合避雷帶和引下線的應(yīng)用。其功能是將雷擊從引下線向下流入地面,以避免對建筑物電氣設(shè)備和工人造成影響。在具體設(shè)計中,應(yīng)注意以下4 點:①嚴(yán)格按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)建筑物的類型和規(guī)定,明確接地網(wǎng)的形式和規(guī)格。如果設(shè)計中出現(xiàn)問題,也會導(dǎo)致雷擊電流影響建筑電氣設(shè)備和人員。②可選擇混凝土結(jié)構(gòu)中的建筑鋼筋作為防雷接地裝置。如果鋼筋材料太少或不能滿足設(shè)計要求,應(yīng)采用手工焊接,接地網(wǎng)應(yīng)采用圓鋼、無縫鋼管和鍍鋅扁鋼。③如果使用手工焊接設(shè)置接地網(wǎng),則有必要將接地網(wǎng)的位置保持在約2.5m,最好保持在約5m。深層不應(yīng)小于0.5m,并應(yīng)安裝在凍土下。墻與路基之間的距離應(yīng)大于1m。④必須進(jìn)行防腐,以確保建筑電氣設(shè)備的安全運行和人員的安全。

3.7 電涌保護(hù)裝置

當(dāng)雷擊發(fā)生時,會引起浪涌,帶有微處理器的電氣設(shè)備對浪涌特別敏感,極易損壞。在工業(yè)建筑中,經(jīng)??梢钥吹綆в形⑻幚砥鞯碾姎庠O(shè)備。除了互聯(lián)網(wǎng)、可編程邏輯控制板組件、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無線中繼器和工程建筑中央控制室系統(tǒng)中的其他電氣設(shè)備外,還有常見的家用電氣設(shè)備,如電視機(jī)、微波爐和洗衣機(jī)。發(fā)現(xiàn)此類機(jī)械和設(shè)備被雷電沖擊損壞的概率超過50%。電涌保護(hù)器是電氣工程防雷和接地線保護(hù)中一種非常有效的綜合電涌防護(hù)措施。當(dāng)浪涌發(fā)生時,可以產(chǎn)生箝位和釋放效應(yīng),在瞬態(tài)過程中保持電壓均衡,從而減少浪涌引起的工作電壓波動,并保護(hù)電氣設(shè)備免受浪涌的影響。電涌保護(hù)器安全保護(hù)效果的關(guān)鍵在于,它可以提供一個快速的安全通道,將雷擊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢引導(dǎo)到地面,從而隔離和消散浪涌,保護(hù)工程建筑內(nèi)的電氣設(shè)備(圖 2)。

圖2 電涌保護(hù)裝置

3.8 加強(qiáng)施工質(zhì)量管理

在電氣設(shè)備安裝防雷接地施工中,要不斷完善施工質(zhì)量認(rèn)證體系,將施工質(zhì)量管理落實到各個施工環(huán)節(jié)。例如,在系統(tǒng)接地施工期間,必須確保防雷接地系統(tǒng)的完整性。不僅應(yīng)鋪設(shè)接地導(dǎo)線,還應(yīng)改進(jìn)變壓器保護(hù)系統(tǒng)軟件。此外,應(yīng)設(shè)置更好的電氣保護(hù)設(shè)備。有必要根據(jù)計劃和建筑類型,根據(jù)適合當(dāng)?shù)貤l件的標(biāo)準(zhǔn),選擇適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。安裝防雷接地系統(tǒng)時,應(yīng)保持室內(nèi)空間,節(jié)約土地資源,防止無線電波的影響。在選擇接地導(dǎo)體時,必須選擇質(zhì)量較高的接地導(dǎo)體,以防止由于導(dǎo)體質(zhì)量差而縮短防雷接地裝置的使用壽命,或不可能有良好的防雷實際效果,造成巨大的安全隱患。此外,還必須確保防雷和接地系統(tǒng)的所有部件正確連接,以防止實際操作中出現(xiàn)錯誤,否則,建筑物中可能會埋下安全風(fēng)險。保持施工的每一個重點,注重細(xì)節(jié)。例如,組裝門窗時,金屬門窗應(yīng)采用鋁合金型材連接,墻壁門窗應(yīng)預(yù)埋避雷線,窗戶旁邊應(yīng)設(shè)置絕緣塑料。避雷線和避雷支架的組裝應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,以確保其安全系數(shù),并應(yīng)與新的土木工程建設(shè)項目緊密結(jié)合。

4 結(jié)語

一般來說,雷擊不僅會損壞建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備,還會造成工作人員的經(jīng)濟(jì)損失。因此,有必要做好建筑物電氣的防雷接地設(shè)計,將雷電災(zāi)害的影響降至最低。在今后的設(shè)計中,可以從3 個方面做好建筑電氣防雷設(shè)計,即避雷帶設(shè)計、引下線設(shè)計和接地網(wǎng)設(shè)計。從接地保護(hù)設(shè)計、保護(hù)接地設(shè)計、防雷接地設(shè)計,屏蔽接地設(shè)計和電磁兼容試驗設(shè)計5 個方面做好建筑電氣接地裝置的設(shè)計。

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