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改造项目防雷接地设计方法及难点

2018-12-26 23:18:07 luckfishtao 0

0 引言

随着我国社会发展及经济增长,新建建筑逐渐饱和,既有建筑的改扩建趋势逐年上升。既有建筑改造涉及多专业交叉,防雷接地改造是既有建筑电气改造中最能体现改造的特殊性和复杂性的部分,需要特别关注。本文从各个角度列举既有建筑防雷接地改造中可能会发生的情况,并提出一种或几种解决方法,希望可以为设计人员提供参考。

1 既有建筑防雷改造的难点

a.部分既有建筑建造时间太过于久远,原建筑并未设计防雷接地系统或该系统不能满足目前国家规范的要求;原防雷接地设计图纸已遗失,无法明确建筑的接地引上线位置,致使无法再利用原有接地条件(包括基础接地极及各引上点)。

b.设计之前需要拆除非承重部分是既有建筑改造的特点,施工单位在拆除过程中可能会破坏原有引上点预留,致使参照原图纸的情况下也无法找到可使用的引上点。

c.既有建筑改造中结构体不能随便破坏,致使无法从结构体中接出引上线作为接地点。

d.既有建筑的改造过程中,结构探测单位不能百分之百还原建筑的所有结构细节,所有已知条件并不完全属实,故改造过程需要设计单位随时根据现场情况调整、修改设计图纸。

2 案例概况

本文通过实际案例,列举既有建筑防雷改造中的常见问题加以分析,并尝试给出合理的解决方法。

该工程自南向北可分成两部分,南部大厦(1#楼)及北部建筑群(2#~6#楼),详见图1。

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大厦地下3层、地上8层,由南北两部分构成,南楼原设计图纸已经遗失。两部分地上楼层标高均一致,地下标高存在高差。拆旧后施工单位发现地下机房内有部分原有接地引上点缺失或已被破坏无法使用;屋顶防雷措施并未损坏,尚可利用。

建筑群由多座楼(2#~6#楼)层数为1~6层不等的建筑组成,部分建筑有地下室,无设计图纸。其中2*、3#、6#楼均做改造,4#、5*楼为重建。经现场勘察及施工单位反映,需改造的楼中仅2#楼结构中有防雷措施,3*楼改造前设有电话机房,有相应的接地措施。

项目采用综合接地,将防雷接地,变压器中性点接地,电气设备的保护接地,电梯机房、安防监控室、弱电机房的接地共用统一接地体。要求接地电阻值不大于1Ω。

由于大厦及建筑群均设有人防设施,且二者在改造前已连接,我们认为二者的基础接地体是联结在一起的,二者防雷等级应该一致。根据计算,大厦判定为二类防雷建筑,相应建筑群也应为二类防雷建筑。

3 常见的防雷改造问题及对应解决方法

3.1 防雷改造

a.防雷引下线大部分未受到破坏,屋顶防雷引下线接点完好,防雷引下线与基础接地网的连接未被破坏。在该情况下,可以沿用原有防雷引下线,仅需根据现场情况修复或重新布置接闪器网即可。考虑到GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》的要求,可在建筑适当部位增加独立引上线,如图2所示,

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1#建筑满足上述条件,沿用原有引下线及基础接地网,改造设计在建筑适当位置设置独立引上线,并将其作为建筑楼层均压环接地点使用。

b.防雷引下线被破坏、屋顶防雷引下线接点无法找到(无法找到原设计图纸)。由于无法确认接地引下线的接点,原有接地引下线无法再使用,此时应考虑做独立引下线,独立引下线的设置间距应满足不大于18m的要求,接闪器重新铺设。图3为3*楼独立防雷引下线及重铺接闪带局部示意,独立引下线沿建筑外墙敷设至屋顶女儿墙上,并与接闪带可靠焊接,在建筑四角的独立引下线上距室外地坪0.5m处留电阻测试盒。

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c.防雷引下线与基础接地网的连接被破坏。该情况大多在建筑整体平移中出现,引下线随结构柱、墙被切断,由于无法确定原结构内引下线的钢筋接头,应采用独立引下线。该情况下基础结构需要重做,基础接地网重新设计,需预留足够的防雷引下线与基础接地网的接点,改造设计方便调整独立引下线位置。

3.2接地网的选择

接地网的选择应结合改造前建筑的防雷引下线与基础接地网的连接情况,原有防雷引上点的可利用情况,建筑周边其他建筑的原防雷接地情况,建筑的分布情况及改造后建筑的结构形式等因素综合考虑。以1#~6#建筑为例,1#建筑体量相对其余建筑大很多,且分布较独立,同时原有防雷及接地措施保存比较完整,故考虑采用原有接地网,并采用其他措施控制接地电阻在1Ω范围内。

2#、3#楼没有原设计图纸,且建筑分布较集中,建筑形式多样,规模小,故采用室外人工接地网形式。如图4所示,采用25mm、长5m的热镀锌圆钢垂直打入地下,并利用40×4热镀锌扁钢将其顶部可靠焊接,并且应与新增的室外电梯钢结构基础联结,形成一个接地网。

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3.3 接地引上线改造

a.使用原有基础接地网,且原有接地引上线大部分未受到破坏,能继续使用。该情况下,对房间内包含有原有引上点的需要接地的机房,考虑使用原有基础接地网及原有引上线;对于改造后室内没有引上点需要接地的机房,采用符合现行国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》规定的接地体自就近的引上点接来山。图5中,新增强电井的接地等电位带就近接自电梯井原有接地引上点(下文中关于接地体的规格材料均以案例为主)。

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b.采用新建基础接地网(建筑平移情况)。基础接地网设计时,根据建筑内部机房布局,在对应位置预留接地引上线。既有建筑与新建基础对接后,预留的引上线沿结构体表面或二次砌筑墙体敷设到位。

c.采用人工接地极(接地网)。此时接地引上线需要从室外引入,有两种方式:

①接地引上线自室外引入后,与在建筑内敷设的接地等电位网可靠联结,建筑物内需要引上的接地引上点均自该等电位网,并沿结构体或二次砌筑墙体引上;室内的接地等电位网需要多点与室外接地网联结,以降低接地网各点间的点位差,如图6~7所示。

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②根据需要做接地措施的机房接地引上点位置,从室外接地网直接引入接地引上线,如图8~9所示;案例中每个需要做等电位环的机房接地点数目均不少于2个。

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以上两种方法中,前者针对较大体量的建筑物,室内等电位带的设置可平衡建筑内各接地点的绝对电压,增加接地引上线的可靠性,该方式自室外接地网接入的引上线数目相对较少,对于大型建筑,该方式比较经济;后者针对较小规模的建筑物,室内不设置等电位带可减小改造对房屋结构的影响,且减少投资。

4 引上线做法

a.消防水泵房、生活给水机房、中水机房等设备用房采用40×4热镀锌扁钢自引上点焊接引出,与消防水泵房等电位带可靠焊接,引上线不应少于2根;等电位带上设置局部等电位端子箱,与等电位带可靠联结。

b.电梯接地。原有电梯井:采用40×4热镀锌扁钢自原有电梯井接地端接出,接出扁钢至少为2根,均沿电梯钢轨敷设,并与每段钢导轨可靠焊接,每段钢轨至少有2个焊接点;新增电梯井:采用40×4热镀锌扁钢就近自其他原有电梯引上线引出至新增电梯井内,井内做法同原有电梯井;新增室外电梯井:采用井内钢结构作为引上线,钢结构底端采用40×4热镀锌扁钢与室外接地网可靠焊接,焊接点数目不少于2个。

c.原有强弱电间接地。采用40×4热镀锌扁钢自原有强弱电间接地端接出,进入每层强、弱电间后,垂直引上与相应楼层水平接地体焊接。竖井内需接地的设备均用截面不小于6mm2铜芯线与LEB或水平接地体连接。新增强弱电间接地,采用40×4热镀锌扁钢自原有强、弱电间接地引上线或就近引上线或人工接地网预留引上线接出,进入新增强、弱电间后,垂直引上与每层水平接地体焊接。竖井内做法同上。

d.消防控制室、弱电机房接地。消防控制室接地引上线采用BV-1×35mm2PC40,弱电机房接地引上线采用BV-1×95mm2PC50,与预留的接地引上线可靠焊接,埋地引至弱电机房距地面0.2m处,与LEB端子板及室内接地扁钢焊接。机房室内采用40×4热镀锌扁钢在距地0.2m处沿墙做一圈接地装置。

e.变配电室接地。原有变配电室以50×5热镀锌扁钢接自原有引上点,并与室内等电位带可靠焊接。新增变配电室以50×5热镀锌扁钢接自就近引上点或人工接地网,接点数目不少于2个。

f.进出户管线接地。采用40×4热镀锌扁钢就近自原有接地引上线或就近引上点或人工接地网引来,至适当位置与局部等电位端子箱可靠焊接。

5 接地网的连接

a.分为不同时期建造的同一建筑的两部分,在防雷改造时若无法确定二者的接地网为统一的整体,需要通过金属接地体将其两边的多个接地引上线互相联结,减少二者之间的电位差。

b.室外人工接地网需要预留与周围建筑接地网的连接接口,案例中4#、5#楼为新建钢结构,室外人工接地网在相应位置预留了与其基础接地网的连接路由。

6施工时需要注意的事项

a.室外人工接地网与室内接地点或室内接地等电位网连接时,引下线自室外接地极敷设至一层对应室内接地点或室内接地等电位网联结点位置,避免横穿地下室挡墙,影响建筑的结构及破坏防水。

b.沿建筑外墙敷设的独立防雷引下线,应在适当位置预留建筑静压环接点。

引用的规范

《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》 GB50601-2010;

《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2010;

本文由建筑电气设计网(www.35kv.com) 提供