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2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+L1
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+14hkV2
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412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=750kVUL1=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=750kVU12=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=5.25kVUR1=3.75kV则安全间距L安全1>
0.757m。人站在5层时,h2=15m则UL2=26.25kVUR2=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≥0.2KcRi+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
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