一、雷电的形成
雷电是雷云之间或雷云与地面放电的一种自然现象。雷电孕育了地球的生命,但是,雷电的巨大的破坏力又给人类社会带来惨重的灾难。而人类与自然的斗争从未停息过,随着社会的发展和科学的进步,对雷电的防护技术取得了日新月异的成就。
雷电是天气现象之一。在雷云的形成过程中,一些云团带有正电荷,另一些云团带有负电荷。它们对大地的静电感应使地面产生与云层相反的异种电荷。当这些云团电荷积聚到一定程度时,不同电荷的云团之间或云团与大地之间的电场就可击穿空气开始放电。在放电过程中,由于异性电荷的剧烈中和,通道会有很大的电流流过(一般为几十KA至几百KA),随之发生强烈的的闪光,强大的雷电流将闪电的通道内的空气急剧加热,使空气骤然膨胀而发出巨大的声音(冲击波),这就是雷电。
二、雷电的危害形式
闪电可分为云内放电、云与云之间放电和云与大地之间的放电。前两种对飞行器危害大,云对大地之间的放电对建(构)筑物、电气设备和人、畜危害较大。地球上每天大约发生800万次云对地放电,平均每秒100次。
雷电总选择距离最近、最易导电的路径向大地泄放,凡是空气中导电微粒较多、地面上高耸物体、地面土壤电阻率较小的地段容易落雷。
雷电侵入地面的建(构)筑物、设备、人、畜及森林等会造成灾害,其主要形式有:
直接雷击。雷电直接通过人体、建(构)筑物、畜及树木等到对大地放电现象为直接雷击。
间接雷击。雷电通过静电感应、电磁感应、电磁脉冲辐射、雷电过电压入侵、雷电反击等形式侵入建(构)筑物内,导致建(构)筑物、设备损坏或人身伤亡。
雷灾的严重性主要表现在它具有巨大的破坏性上,其特点是雷电放电电压高,闪电电流幅值大,变化快,放电时间短,闪电电流波形陡度大。雷电的破坏作用在于强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场及强烈的电磁辐射等物理效应,给人类社会带来极大的危害,造成人员伤亡、巨大破坏、起火爆炸等。雷电灾害涉汲面广,人类社会活动、农业、林业、牧业、建筑、电力、通信、航空航天、交通运输、石油化工、金融证券等各行各业,几乎无所不及。随着高科技的发展,雷电灾害显得越来越严重。
三、防直击雷装置
雷云对大地放电时,雷云与大地之间的电压高、雷电流通道电流大,由于瞬时功率很大,所以它的破坏力相当大。到现在为止,防避直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器,把雷电流接收下来。然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地,与大地的异种电荷中和。
常用的直击雷的避雷装置由三部份组成即:接闪器、引下线及接地装置。接闪器是指避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等,它们都是金属做成,安装在建(构)筑物的最高点直接接受雷击部份。引下线是指连接接闪器与接地装置的金属体。
接闪器和引下线的结构设计最根本的目的是为了保证接闪器在接闪时与大地之间有良好的电气连接,保证连接处有够大的截面积,避免雷电流通过时引起熔断,或温度过高而引起火灾,保证连接线路有合理的结构,防止电动力的破坏,防止避雷装置的高电位对建筑物的反击等。
接地装置。把接闪器与大地作良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷云对接闪器闪击的电荷尽快地疏散到大地,使之与大地的异种电荷中和。接地是避雷技术最重要的环节,不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷,最终都是把雷电流送入大地,因此接地装置是非常重要的。
四、感应雷击与设备防雷方法
设备防雷,主要是防止线路受到雷电磁脉冲作用及线路受雷击引入高电压。相关原理如下:
1.雷电损坏设备原理与防雷方法分析:
雷电损坏设备原理是:在雷电闪击瞬间,闪击点附近的空间区域内,有强大的脉冲电磁场形成。在此强大的脉冲电磁场作用下,区域内所有金属线路瞬时感应高电压。若此高电压沿线路侵入设备中,将破坏线路两端设备的绝缘性能,使设备永久损坏。
由雷电损坏设备原理可知:线路抗电磁干扰是最有效的防雷保护方法,线路屏蔽与接地是最简单的抗电磁干扰的方法。同时,线路屏蔽效果也是分析设备受雷电干扰大小的依据。一般情况下:电源线路线径粗、距离长,缺少屏蔽,容易受雷电干扰引入高电压脉冲;信号线路,若在户外线管或线槽铺设,容易受雷电干扰,而在户内线管或线槽铺设时,有建筑物结构作为屏蔽保护,不容易受雷电干扰。
国际电工协会针对设备防雷保护,提出了分流、均压、屏蔽、接地四大要素。
分流:共同分担,减少局部雷电流强度;
均压:减少雷电流在两者之间产生的电位差;
屏蔽:减少雷电电磁场强度;
接地:释放雷电流。
近期,由于雷电发生相对频繁,造成系统设备损坏,说明系统所用电源线路、信号线路的抗电磁干扰能力不够。因此,除完善线路抗电磁干扰保护措施之外,在端口处,需要安装相应过电压保护器。
过电压保护器,也称为电子避雷器,安装在设备电源线路与信号线路端口处,可以抑制受雷电磁干扰线路所形成的过高雷电压。
电子避雷器原理是:电子避雷器是线路与地线之间的连接设备。当线路上出现雷电脉冲时,电子避雷器瞬间将线路与大地连通,释放雷电流入地,避免后端设备受雷电过电压的冲击。
1.防雷保护方法:
线路屏蔽与接地:
若线路敷设在金属管、金属槽走线时,除保证金属管、金属槽电气连续性外,至少在金属管、金属槽的两端接地;采用屏蔽线、铠装线时,将屏蔽层、铠线在两端接地;多芯线缆内的地线、备用线,在两端接地。
接地端的工频接地电阻要求至少4Ω以下,所用接地引线,要尽可能短、粗、直,接地线连接处的搭接面积要大。此外,设备端的机柜、电箱、金属构件等必须接地。
安装电子避雷器:
按照国际电工协会的统计,设备受雷击损坏,70%来自于电源线路。因此,电源线路的防护是设备防雷保护的关键。
按照国家防雷规范设计要求,交流电源线路经由一个屏蔽保护区域进入另一个屏蔽保护区域时,须在界面处安装电源避雷器,即:实施多级防雷保护。一般设计:总电源开关位置是户外无屏蔽区域与第一层屏蔽空间的界面,安装总电源避雷器作为第一级防雷保护;楼层分电源开关位置是第一层屏蔽空间与第二层屏蔽空间的界面,安装电源避雷器作为第二级防雷保护。
五、建筑物防雷方案
依据中华人民共和国国家规范GB50057-94《建筑物防雷规范》的有关条款,医院建筑物可定为二级需防雷保护的建筑物。现为医院的建筑物及设备作出整体系统的防雷保护方案,具体如下:
1、建筑物直击雷防雷保护
需做防直击雷保护的建筑物为一栋六层建筑物,建筑物长约180米,宽约150米。
在建筑物天面四周安装避雷带,防止雷电直接击中建筑物造成建筑物的损坏。建筑物主体是低平建筑,天面屋顶及角落应作为防雷保护重点,房屋侧面防雷保护的必要性不大。由于建筑物是平面屋顶,因此,采用避雷(网)带作为接闪器最为经济、实用,医院属二级防雷保护建筑物,避雷网的风格间距不应小于30*30米。
避雷带(网)采用Ф10热镀锌圆钢,避雷带用高10cm-15cm、Ф10的热镀锌圆钢作支架,沿建筑物天面四周的女儿墙敷设,支架平均间隔1m,在天面的女儿墙上每隔1米焊一个支撑点固定避雷带,避雷带及支撑杆材料采用Φ10热镀锌;天面四角用Φ12热镀锌材料焊接一条短避雷针;引下线采用Φ10热镀锌材料引至人工接地装置;
因建筑物占地面积大,需制作四组或以上人工地网,地网与楼顶避雷网用不小于Φ12热镀锌圆钢或是40*4的热镀锌扁钢连接,人工接地可采用垂直人工接地体与水平人工接地体组合方式。垂直人工接地体采用2m长,50×50×5热镀锌角钢制成,水平人工接地体采用40×4热镀锌扁钢制成。人工接地装置的施工方法:挖掘0.8m深的沟,每间隔4m打入一条垂直人工接地体,使用水平人工接地体将垂直人工接地体连接为一体。工频接地电阻要求小于4Ω;
注意事项,避雷带的连接口的搭接长度大于材料的10陪,避雷带拐弯处应采用冷处理折弯,避免损坏钢材内部强度。引下线在地面开始2米高应套PVC管作保护,防止雷雨天气人员触摸及人为损坏。垂直接地体与水平接地体的焊接需采用三面焊接,水平接地接地体与水平接地体应采用搭接的方式焊接,且搭接面积不小于其截面积。在以上焊接处需用沥青或红丹漆作防锈处理,防止避雷设施生锈养化,增长使用寿命。
2、设备防雷保护
医院供电系统采用两组三相电源给医院供电,电源线路进入医院是采取架空引入,进入电房均未采取防雷保护措施。医院有大量的仪器设备,所以必需在电源线路引入时安装避雷设施做防雷保护。
供电系统防雷:
供电系统实施三级防雷保护。即:在电源线路进入建筑物的总电源配电屏处,安装一组三相电源防雷箱,作为电源线路的第一级防雷保护。电源第一级防雷保护箱要求通过雷电容易不小于120KA。电源第一级防雷箱型号是WJAF3-120。数量1-2台。
在建筑物的楼层配电总开关端安装一组三相电源防雷模块,作为电源线路的第二级防雷保护。电源第二级防雷保护模块要求通过雷电的容量不小于80KA,电源第二级防雷模块型号是WJA380-80,数量按现场情况定。
在医院各科室、手术室、检查室等重要仪器前端分别安装1个电源防雷插座,作为设备的第三级防雷保护。电源第三级防雷插座型号是WJAZ10/6,数量按现场情况定。
据国际电工协会调查统计结果显示,信息系统雷灾70%是因供电线路引入高压雷电流所至。实施两级防雷保护的目的是:第一级B类电源避雷器通流容量非常大,能够防止直击雷与任何雷电感应、雷电磁脉冲,使电源线路引入的大部分雷电流泄入大地;第二级C类电源避雷器通流容量相对较大,能够抑制电源线路第一级防雷保护后的剩余电压,进一步降低电源线路上的电压峰值与减少电源线路上的雷电流强度。电源线路第三级防雷插座属精细防雷保护,通过防雷插座保护后,设备将更加安全。
注意:电源避雷器的连接导线要求尽量短与直,长度不宜大于0.5m,也可以采用‘V’型接线方法,尽量减少连接线路形成的感抗与阻杭。
通讯系统防雷:
通讯系统主要设备是程控交换机。程控交换机的信号线路包括外线与内线。外线户外距离较长,缺少屏蔽保护措施,而内线布置在建筑物的屏蔽保护范围内。因此,选择在外线安装通讯线路避雷器。在电话通信线进入交换机前端的配线架,分别在配线架上安装电话信号防雷器,作为电话程控交换机的防雷保护。
通讯信号防雷器型号为WJX-RJ11/10,数量按现场情况而定。
网络系统防雷:
网络系统是指医院的局域电脑网络,主要设备包括服务器、交换机、医院各检查、检测设备、电脑终端等设备。
网络信号防雷器型号是WJX-RJ45/8,数量按现场情况定。
因医院的网络基本都在室内布置,网络端口损坏的机率较小,只需要部分非常重要的网络端口安装网络防雷保护器即可。
电视系统防雷:
电视系统包括有线电视接收器、卫星接收器、信号放大、信号分配器、信号混合器等设备。电视系统可能引入雷电的线路有有线电视或户外引入的卫星天线,在这些线路入户端口处安装卫星天线防雷器即可起到防雷保护。
有线电视信号防雷器型号是JL360-DT/220,数量按现场情况定。
监控系统、紧急呼叫系统:
监控系统、紧急呼叫系统线路基本上都在室内布线,损坏设备的机率非常小,在此可不需要考虑安装防雷设备。
六、工程材料清单及工程预算
1.防雷工程施工费预算
序号 内容 材料 单位 数量 单价 金额
1. 避雷带 Ф10热镀锌圆钢 M
2. 避雷带支撑杆 Ф10热镀锌圆钢 条
3. 避雷短针 Ф12热镀锌圆钢 条
4. 引下线 Ф10热镀锌圆钢 M
5. 垂直接地体 50×50×2000热镀锌角钢 M
6. 水平接地体 50×4热镀锌扁钢 M
7. 挖掘地网 M3
8. 三相电源防雷箱 WJAF3-120 套
9. 三相电源防雷模块 WJA380-80 套
10. 电源防雷插座 WJAZ10/6
11. 电话信号防雷器 WJX-RJ11/10
12. 网络信号防雷器 WJX-RJ45/8
13. 有线电视信号防雷器 WJX-3/TV
14. 工程施工费
15. 安装调试费
16. 运输费
17. 税金
18. 小计: 元整(¥: ) |