探讨建筑电气设备安装工程保护措施
摘要：本文结合工程实例，分析探讨了建筑电气设备安装中的防雷保护措施与接地与等电位保护措施，文章最后提出了电涌保护器的设置。
关健词：建筑；电气设备；安装工程；防雷保护；等电位；电涌保护
在科技迅猛发展的今天如何采用技术手段,保护建筑物内电气设备的正常使用,电气设备的安全及电气设备的使用安全,成为摆在我们建筑机电安装技术人员面前的首要问题。
建筑物内电气设备的安全隐患主要有:大自然雷电对电器设备的危害,对电子信息设备使用的影响:由于气候环境日趋恶劣,雷暴天气越来越多,对人民生活的影响也越来越大,我省的年平均雷暴日在全国是属于比较高的,雷击对电气设备的影响是多方面的,既有直接的雷击,又有从电源线路,信号线路及各种管道等侵入的雷电电磁脉冲,还有在建筑物附近落雷形成的电磁感应,以及接闪器接闪后由接地装置引起高电位反击。因此必须综合防护才能达到预期地效果。电器设备绝缘损坏对人身的危险:随着电气设备的增多,使用过程中由于使用不当,绝缘老化或者绝缘损坏引起的电气设备不能正常使用及人身触电事故也越来越多,严重影响人们的生命安全。为了解决这些问题,我们通常采用的做法是:接地及等电位连接。
1防雷保护措施
雷击及触电事故通常都是因为过大的电位差引起的。由于大地是一个电阻非常低,电容非常大的物体,且具有吸收大量电荷后仍然保持电位不变的能力。所以,人们通常把大地做为参考电位体。打接地极与大地连接,通过接地线的传导取得地电位,并可将雷电流泄入地下,降低对地电压,这就是我们所说的防雷接地。
1．1常用电气设备的防雷措施
配电变压器防雷保护措施:我省属于多雷区,单独采用某一种防雷保护措施往往不能奏效,宜采用综合防雷保护措施:即高压侧装设避雷器单独接地,低压侧避雷器、低压侧中性点及变压器金属外壳连接在一起的分开接地的保护方式。屋面电气设备的防雷措施宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网(带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易雷击的部位敷设。并应在整个屋面组成网格。
建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物,应就近接至防雷接地装置或电气设备的保护接地装置上,可不加设接地装置。
1．2防雷电波侵入及防雷电感应措施
建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的水管、风管等金属物,均应接到接地装置上。低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设,在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷接地装置上。当低压线路全长采用埋地电缆或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时,在入户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地。
1．3信息系统防雷击电磁脉冲措施
雷击电磁脉冲是由于雷云间放电和雷云对大地间放电产生的雷电电磁脉冲,使金属物上的金属部件———如管道、电源线、信号线、天馈线等感应出与雷雨云电荷相反的电荷,通过上述介质引入室内造成放电,对电子设备造成损坏。它的主要入侵途径是通过电源线路、各类信号传输线路、天馈线路和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统,造成电子设备失灵或永久性损坏。据有关统计,电子信息系统的雷击事故80%以上是由雷击电磁脉冲造成的。因此雷击电磁脉冲的防护是在以上入侵通道上将雷电过电压、电流泄放入地,从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是采用隔离、等电位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲消除在设备外围,从而有效的保护各类设备。
2接地与等电位保护措施
2．1接地按功能可分为功能性接地及保护性接地两大类。
(1)功能性接地主要是为了保证电气设备和电子设备的正常和稳定的工作。主要有工作接地:为了交直流系统的可靠运行,要求系统在适当处进行接地。信号接地:为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地;逻辑接地:为了确保稳定的参考电位,常将电子设备中的合适金属件作为“逻辑地”;屏蔽接地:为了防止外来电磁干扰对电子设备的影响,同时减少电子设备产生的干扰影响其他的电子设备,常将干扰源接地,将其引入大地。
(2)保护性接地是为了保护电气设备和人身安全而设置的,主要有防电击接地:当电气设备绝缘损坏或因某些原因产生故障电流时,使平常不带电的外露可导电部分带电,而导致电击事故发生。通常将设备的外露可导电部分接地,使电流泄入地下;防雷接地:将雷电流导入大地,它可防止雷电流对人、畜的伤害及对财产的损害;防静电接地:防止由于静电荷聚集,而造成对设备和人体的损害,常将静电荷引入地下。
2．2等电位联结措施
为了降低电位差造成的伤害,根据法拉第笼的原理,将电气系统的电气设备可导电外露金属外壳、金属构件等用导体与大地连接或与代替大地的导体连接,使其电位相近或相等,这就是我们所说的等电位连接。由此可知接地也是一种等电位连接。等电位连接是建筑施工设计中极其重要的安全措施,直接关系到人们的生命安全。在《建筑电气施工质量验收规范》(GB50303-2002)中做了有关规定。等电位的连接作用范围越小,电气上越安全。建筑的等电位连接分为总等电位连接,局部等电位连接和辅助等电位连接。
(1)总等电位连接是将建筑物进线配电箱的PE排、公用设施金属管道、建筑的金属结构以及防雷装置等汇接到进线配电箱旁的总接地端子板上,并互相简单连接,总等电位作用于全建筑物,在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差,并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险电压故障的危害。
(2)建筑物内的局部等电位是通过局部等电位端子板将PE母线或PE干线、公共设施的金属管道、建筑物金属结构在局部范围内互相连接。下列情况下需做等电位连接:电源网络阻抗过大,使自动切断电源时间过长,不能满足防电击要求;TN系统内自同一配电箱供电给固定式和移动式两种电气设备,而固定式设备保护电器切断电源时间不能满足移动设备防电击要求;满足卫生间、浴室、游泳池、医院手术室、农牧业等场所对电击的特殊要求;满足防雷和信息系统抗干扰的要求。因为卫生间,浴室和游泳池等潮湿场所,发生电击的可能性很大,人体在湿透时,阻抗大大降低,沿金属导管导入的一、二十伏电压即足以使人发生心室纤维颤动而死亡。为此,以上场所做局部等电位连接有助于减少电位差,有效的保证人身安全。
(3)辅助等电位连接是在建筑物做了总等电位连接后,在伸臂范围内的某些外露可导电部分或装置可导电部分,再用导线连接,使其电位相等或相近。
3电涌保护器的设置
电涌保护器是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过。为了提高防雷装置的拦截效率,更好的保护重要的电子信息设备,可以在电子信息线路电缆芯线以及设备交流电源供电线的旁路上接入一个浪涌保护器。。
4工程实例分析
下面就某单位办公楼实例对建筑物接地及等电位连接一些比较特殊的地方的做法做一个分析说明:
该工程为一地上七层、地下一层的办公大楼,由于该大楼电气设备多,还有一个制证车间,许多的电子仪器,除了用电设备安全以外,抗干扰要求也很高,因此该工程对接地及等电位的要求很高。
(1)为了避免直击雷的危害,在建筑物屋面装上接闪器,通过柱子中的钢筋与基础相连接,混凝土预制桩做为接地极,把基础承台钢筋连成一个整体均压环,保证了建筑物及建筑物内部人身及设备的安全。接地电阻不大于4Ω,但由于该工程与功能性接地共用接地极,因此要求接地电阻不大于1Ω。特别在它的屋顶有一个金属旗杆,在它的底端基座内应与屋面接闪器连接。
(2)在办公室的顶上,由于管线较多,造成吊顶较低,对于低于214米的灯具和I类灯具,必须增加一根接地PE线,以防止人体触摸触电。但对于楼梯道上的壁灯,经常遗漏了接地线的设置。应予以重视。
(3)在制证车间设有防静电地板,必须保证地板支架可靠接地,应把它们可靠连接,在车间的四角接地点与支架可靠连接。如要求较高应采用铜条作为接地线。车间内地板下面的弱电线槽和强电线槽应保有一定距离。并各有两点与接地线相连。
(4)在施工过程中,由于装修部分的不断修改,如屋顶增加的金属栏杆,立面增加的玻璃幕墙,由于没有预留接地点,给施工造成很多的困难,建议应在一些位置考虑预留接地点,以适应扩充的需要。
(5)在屋面的铝合金斜天窗没有接地端子,建议在预定产品时,应同时对厂家提出要求,以满足接地的需要
5结束语
以上是我在这几年的施工工程实践中,学习和碰到的一些工程实例问题和一些做法体会。在以后的工作中还会碰到许多新的问题,有待与我们去探讨和解决,只要我们本着科学、认真的精神,就能够保证工程的质量,满足建筑物的安全使用功能,保证人们的用电安全和设备的正常使用。
参考文献
[1]《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)
[2]《建筑电气工程施工质量验收规范》(GB50303-2002)
[3]《等电位联结安装》(02D501-2)
[4]《建筑物防雷设计规范》(2000版)__