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    防雷技術

    古樹防雷方案

    發布時間:2017-12-22  

    一、 防雷原理

    直擊雷經過接閃器[如避雷針(帶)]、引下線和接地裝置而直接泄放入地,從而防止建筑物或者需要防護的構建物等遭受雷擊傷害。

    完整系統防雷方案包括外部防雷和內部防雷,本案只要有外部防雷:

    外部防雷包括接閃器(避雷針、帶、線)、引下線(建筑物鋼筋、人工引下線)、接地裝置(接地體、地網)等等,其主要的功能是為了確保建筑物或構建物等本體免受直擊雷的侵襲,將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線、接地體等,泄放入大地。

    當雷電發生在距離建筑物或構建物較近的地方,通過避雷針將可能擊中于建筑物本體的雷電吸引并通過避雷針泄放入大地,引雷進入大地的過程,避雷針必須和樹木有絕緣層隔離,引下線要用絕緣管等絕緣物質包裹著,防止雷電流進入樹木,對樹木產生破壞。

    二、設計依據

    1 甲方提供的設計要求;

    2. 《古樹名木防雷技術規范》

    3. 《中華人民共和國文物保護法》;

    4. 《文物建筑防雷技術規范》QX189-2013

    5. 《文物建筑雷電防護技術規范》DB11/741-2010;

    6. 《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010;

    7. 《古建筑木結構維護與加固技術規范》GB50165-92;

    8. 《建筑物防雷》IEC 61024

    9. 《古建筑物木結構維護與加固技術規范》lGB50165-92  (摘要)

    10. 其它現行國家規范、規程及標準;

    11. 現行文物保護、管理規范、規定和條例;

    三、防雷、接地系統設計;

    3.1 防雷等級

    根據《古樹名木防雷技術規范》規定本工程應劃分為第二類防雷文物建筑。應根據該規范進行設計、施工。

    本次古樹防雷系統主要有:避雷針、引下線、接地裝置等系統構成。避雷針主要用于防直擊雷,等電位連接進行側擊防護。由于古樹防雷設置不僅要具有實效性,同時要盡量保持其原有風貌,所以用避雷針不超出樹木太多的情況下,根據滾球半徑法,能覆蓋整個樹木,保持美觀的同時做到防雷的效果。

    3.2 防直擊雷措施

    3.2.1 接閃裝置

    依據規范要求,本方案采用避雷針的接閃方式。在古樹頂部附近做避雷針,避雷針采用預放電避雷針,下面加防雷支桿2米左右,避雷針應與樹木采用可伸縮性抱箍固定,可伸縮性抱箍為生態抱箍,可隨樹木生長伸縮,不影響樹木,同時起到固定的作用。

    由于本次防雷設計范圍僅為樹木的整體.周圍其余建筑均無任何防雷保護裝置,根據滾球半徑法計算:Rp=?{h(2hr-h)+Δt(2hr+Δt)}

    3.2.2 引下線裝置

    根據DB11/741-2010《文物建筑雷電防護技術規范》第7.3.1.4條要求,“第二類防雷文物建筑引下線分布間距不大于18米;沖擊接地電阻值不大于10?”?!案鶕F場環境實際情況,引下線沿樹干引下。每棵樹用兩根引下線,分別引導到樹的旁邊處的不同的接地裝置上。為保證引下線與其他接觸物質起到良好的絕緣性,采用直徑50mm交聯聚乙烯保護管進行全程絕緣保護,若現場施工環境不具備安裝條件,可將引下線進行明敷設,明裝引下線在盡量保持隱蔽不影響樹木美觀的前提下最短路徑垂直引下,為求整體美觀性,經過專業的涂刷工藝,將接地保護管盡量與樹木等周圍環境顏色保持一致。

    3.2.3 接地裝置

    根據古樹的體量、級別、使用用途,其基礎部分的土壤情況也相應較為復雜,為塑造百年工程目標,根據本公司多年在古建文物和樹木防雷工程中總結的實際經驗,結合古樹現場特殊情況,設計每條引下線安裝兩組接地裝置。并與原有預埋鍍鋅扁鋼接地體進行有效連接,形成環形接地體,保證其接地電阻持久保持良好范圍內。達到持久泄流目的,電阻在10歐姆以下。

    1)防雷接地裝置的接地電阻與土質的關系:

    接地裝置的接地電阻與土壤電阻率、接地裝置的結構和布置有關。接地系統的接地電阻值與土壤電阻率和接地系統的面積的關系式如下:

    R≈0.5x   (1)

    式中:-土壤電阻率,單位:Ω·m;S-接地系統的面積,

    單位:m2。

    公式(1)表明,土壤電阻率越大,接地電阻值就越高。而古樹周圍的土壤電阻率較高。正是由于古樹的特性給防雷接地裝置的接地效果帶來了一系列問題:接地阻值不易降低,地阻值受季節影響易反復,土質堅硬、施工困難等。

    2)降低接地電阻的方法

    在高土壤電阻率地區要求獲得較低接地電阻的方法主要有:

    采用多支線外引接地裝置,即擴大接地系統的面積。從前述的接地系統的接地電阻值的計算公式可以看出:接地系統的接地電阻值R與接地系統的面積S的平方根成反比。因此,擴大接地系統的面積是可以降低接地系統的接地電阻。

    但對于古樹而言,其接地系統面積幾乎可以無限擴大。因此,接地系統采用挖一個長5米深1米寬1米的深溝,鋪設接地材料,把電阻盡可能的降低。

    四,防雷材料

    避雷針


    提前放電避雷針JLT-A6000

    產品說明

    提前放電避雷針,JLT-A6000主要特點:


    1、非電子式,長壽命;
    2、雷擊后防護質量不會改變;
    3、無電子系統,不會因浪涌沖擊而損壞;
    4、提供不同保護半徑的多種型號選擇;
    5、當有閃電時,才會自我激活,安全可靠;
    6、外形美觀;
    7、無需維護.

    技術參數:

    提前放電避雷針,JLT-A6000工作原理:

    LDY-A6000  避雷針主要由激發器從自然界的電場中吸收并儲存能量。反射器及避雷器針尖與大地有良好的電氣連接,處于等電位狀態。
    所以通常情況下,激發器與反射器之間有電場強度,每當雷閃發生前,電場強度會迅速增大,激發器與反射器之間的電位差大致相當于
    雷云與大地之間的電位,他們之間的電壓降迅速增加會造成尖端打火,并使尖端周圍的空氣離子化,形成尖端放電現象。避雷針的中央
    收集桿和激發器之間的電場迅速增加,造成尖端產生的空氣離子化,并在極短的時間內放電,因大量離子的存在,從而使大自然的Corona
    效應減低,產生一預期上行的放電通道,可迅速、安全地將雷電截擊及全泄放到大地。

    引下線的安裝

    各建筑的引下線上端與避雷針連接,下端與接地母線相連接,連接方式采用放能焊接工藝。在樹木兩側設計兩根引下線,并用絕緣管保護。每處引下線的沖擊電阻不應大于10歐姆。明敷的引下線在距地面上2.7m至距地下0.3m處采用直徑交聯聚乙烯保護管,要求保護管總壁厚達到3mm以上的保護措施,盡量設置在行人不易接觸之處,塑料管的顏色應與建筑顏色相統一。

    引下線應盡量避開人員出入口,對無法避開行人的引下線除做好絕緣保護措施外,應在引下線護套管上加裝警示標志牌,確保行人安全。

    接地材料

    1、接地材料有以下要求:

    a、采用熱鍍鋅鋼管時,鋼管壁厚不小于3.5m;

    b、采用熱鍍鋅角鋼管,角鋼不小于50mm*50mm*5mm;

    c、采用熱鍍鋅扁鋼時,扁鋼不小于40mm*4mm;

    d、采用熱鍍鋅圓鋼時,圓鋼直徑不小于8m;

    e、非金屬接地模塊分為燒制型與壓制型,常用規600mm*150mm*100mm,

    f、銅包鋼接地棒,鍍銅厚度;≤0.25mm,ф16*1500mm型號JLTD-1500

    g、離子接地棒時,JLTD-1000/54

    h、采用物理降阻劑時,電阻率R=0.45,降阻率在60-95%之間,石墨含量70%,型號:JLTD-JZJ-25與JLTD-JZJ-10

    2、地網施工布置

    地網布置依據地形設計為一字。

    3、地網挖掘

    接地地網挖掘深度大于0.8米,根據土壤如:石頭、沙土、建筑垃圾、黃土等情況,北方城市一定要達到凍土層以下。

    4、焊接與防腐處理

    接地體(線)的連接應采用焊接,焊接處焊縫應飽滿并有足夠的機械強度,常見的焊接分為:電焊與放熱焊接。焊接不得有夾渣、咬肉、裂紋、虛焊、氣孔等缺陷,焊接處的藥皮敲凈后,刷瀝青做防腐處理。

    采用搭接焊時,其焊接長度如下:1)鍍鋅扁鋼不小于其寬度的2倍,三面施焊。(當扁鋼寬度不同時,搭接長度以寬的為準)。敷設前扁鋼需調直,煨彎不得過死,直線段上不應有明顯彎曲,并應立放。2)、鍍鋅圓鋼焊接長度為其直徑的6倍并應雙面施焊(當直徑不同時,搭接長度以直徑大的為準)。3)鍍鋅圓鋼與鍍鋅扁鋼連接時,其長度為圓鋼直徑的6倍。4 )鍍鋅扁鋼與鍍鋅鋼管焊接時,為了連接可靠,除應在其接觸部位兩側進行焊接處,還應直接將扁鋼本身彎成弧形與鋼管焊接。

    影響接地電阻原因

    1)選擇地網接地線及導體截面不足,或對系統發展規劃的短路電流分析結果偏差較大,使接地線及導體的截面不能滿足熱穩定校驗的要求。

    2)對接地裝置施工防機械損傷、防腐蝕問題重視不夠,或根本沒有采取必要的防腐措施。

    3)接地裝置敷設時埋設深度不夠,垂直接地體間距過小,焊接質量不合格,沒按設計規定進行規范施工,防雷地網材料選用了不合格的接地材料。

    4)接地體(線)連接不正確,在一個接地線中串接了幾個需要接地的電氣設備,直接接地或經消弧線圈接地的變壓器,沒有采用專用的接地線。

    5)獨立避雷針沒有設獨立的集中接地裝置,或該接地裝置與主接地網的地下連接點至35kV及以下設備與主接地網的地下連接點,沿接地體的長度小于15m。

    6)土壤電阻率偏高,沒有按規程要求正確選用高效降阻劑。降阻劑現在市場價格混亂,建議采用石墨含量高的物理降阻劑。


    部分防雷接地材料

    1)非金屬接地模塊

    產品分類:壓制型

    常用尺寸:400mm*500mm*60mm

    規格型號:JLTD-01M

    外觀種類:長方形、圓柱型、梅花型等

    產品性能及特點
    1、接觸電阻大大降低 2、接地電阻穩定

    3、減少地電位及反擊 4、使用壽命長

    5、施工安裝簡單
    產品使用方法
    1、低電阻接地模塊可選有垂直埋置或水平埋置。埋置深度不宜小于0.9米,一般為0.8~1.0米
    2、采用多個模塊埋置時,模塊相距不宜小于2.0米.如條件不允許,或適當減小,與此同時就減小計算模塊用量時模塊系數的取值.
    3、把模塊包裹上JLTD-Z25高效防腐降阻劑.
    4、回填上時應多灌水,分層夯實,回填完畢后再次澆水濕潤.等模塊充分吸濕(72小時)以后測量接地電阻.


    2)銅包鋼接地棒JLTD-1500

    銅包鋼接地棒有組合式和單根式的兩種,組合式接地棒施工更加方便,配有同軸連接管、驅動頭和鉆頭等配件,根據不同地質及使用要求可以通過硅黃銅連接管連接,任意增加鍍銅接地棒的長度。頂端采用驅動頭(連接螺栓)連接,供接地棒打深時打擊使用。末端采用特制鉆頭(連接螺栓)連接,將接地棒打深。

    技術參數

    1.鍍銅層厚度≥0.254mm(符合UL 467《接地與搭接設備安全標準》)2.抗拉強度60000n/cm23.平直度誤差≤1mm/m4.銅層可塑性:接地棒(線)彎曲30度時,折角內外緣無裂縫現象5.銅層結合度:經附著力試驗,除虎口鉗鉗口咬合處出現剝落銅層,其余部分銅鋼結合良好,未出現剝離現象??梢园匆蟮拈L度連接接地棒,接地棒可以深入地下30m,而不受任何可能增加土壤電阻率及接地電阻的氣候條件(如干旱和霜)的影響。

    3)高效降阻劑JLTD-JZJ-10JLTD-JZJ-25

    降阻劑由多種成份組成,其中含有電解質、石墨、固化劑、潤滑劑、高效防腐劑及填充材料等。它呈黑色粉末狀,是一種良好的導電體。將它施于接地體和土壤之間,一方面能與金屬接地體緊密結合,形成足夠大的電流流通面;另一方面又能向周圍土壤滲透,有效降低周圍土壤電阻率,在接地體周圍形成了一個變化平緩的低電阻區域,從而達到降低接地電阻值的目的。

    產品優點 
    降阻效果明顯,能減少施工工作量,可少打接地體,尤其可用水平接地體代替難于施工的垂直接地體(在山區及巖石地區等)。施工方便,可解決施工場地受局限的困難,可大量節省金屬材料,具有長效性與穩定性,防腐性能好。具有良好的吸水性和保水性,不易隨水土流失,較少受氣候的影響。綜合技術經濟性好等。
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