建筑电气中防雷接地工程技术探究.pdf
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1、2782023年9 月程技术与应用江西建材建筑电气中防雷接地工程技术探究张#拓,刘振歧,王艺程吉林大学,吉林长春130000摘要:文中结合实例,对雷击过程中电气设备接地特性进行研究,对比了钢柱接地和避雷带差异。结果表明,钢柱防雷接地工程相比常用的避雷带方式,能够降低近30%的地表电位。相比现行方案,通过钢柱接地的防雷工程更加集中于雷击接触点相邻的连接线,距离雷击接触点的接地网防雷设施电位会小幅度提高,但都能保证电气设备在雷击过程中的安全。关键词:电气设备;防雷工程;钢柱接地;案例分析;对比分析中图分类号:TU856文献标识码:A文章编号:1 0 0 6-2 8 90(2 0 2 3)0 9-0
2、 2 7 8-0 3Exploration of Lightning Protection and Grounding EngineeringTechnology in Building Electrical EngineeringZhang Tuo,Liu Zhenqi,Wang YichengJilin University,Changchun,Jilin 130000Abstract:The article combines examples to study the grounding characteristics of electrical equipment during lig
3、htning strikes,and comparesthe differences between steel column grounding and lightning strip grounding.The results show that compared to the commonly used lightningstrip method,the lightning protection and grounding engineering of steel columns can reduce the ground potential by nearly 30%.Compared
4、to the current plan,the lightning protection engineering through steel column grounding is more concentrated on the adjacent connecting linesof the lightning contact point.The potential of the lightning protection facilities of the grounding network far from the lightning contact pointwill be slight
5、ly increased,but both can ensure the safety of electrical equipment during lightning strikes.Key words:Electrical equipment;Lightning protection engineering;Steel column grounding;Case analysis;Comparative analysis0引言部分高层建筑和各类工业建筑会因闪电而造成严重损伤,因此,有必要确保电气设备或装置的一部分接地,也称为接地模式 1 ,是防雷伤害的关键技术。主要原理是在限制接地电阻时,
6、将建筑物内所有电气设备的外部和导电部件与电势连接起来。目前,防雷施工仍存在防雷屏障设置不完善、放电方式不正确、电阻值不足等问题。为了保护接地电路,必须严格按照施工安全技术规范进行工作,定期检查接地设备,确保其强度、可靠性、稳定性,并确保电气设备具有一定水平的绝缘或其他保护措施,有效降低事故发生的概率 2 。如今,随着电气和信息传输系统的日益普及,设计师需要对电气事故和雷电事故进行评估,了解原因,及时防止直击雷和雷电波的穿透事故发生,是建筑物安全运行的关键 3-4。本文结合实际工程,针对电气防雷接地工程进行了论述,对钢柱接地工程特性进行了分析,明确了雷击作用下电流传导模式,对电气工程防雷接地方案
7、的确定和优化提供了参考。1变电站雷击防护建模与计算1.1变电站工程概况本工程计算模型根据吉林省某高校内1 1 0 kV钢结构变压器电气工程,对供配电设备的典型设施变电站进行分析。该变第一作者:张拓(1 98 8-),男,吉林长春人,硕士,工程师,主要研究方向为高等学校基本建设管理。电站平面布置如图1 所示,站址土壤以沙砾土和粉质黏土为主,平均电阻率为30 Qm5-658.5m二次设备室10kV配电装置室电容器室19.0m10kVGIS室室3号主变室2号主变室号主变室图1某高校变电站示意图该站防雷接地设施包括主地网、室内接地网、屋顶避雷带和接闪器等。主接地网由水平接地导体配合垂直接地体布置,主地
8、网水平接地体为TJX-150mm镀锌铜绞线,垂直接地体为16mm铜棒,长2.5 m。站址人口处设置帽檐式均压带,地网长7 7.5 m、宽39m、埋深0.8 m,网孔大小为5 7 m,地网边角采用1/4圆弧过渡,半径为5 m。屋顶四周布置避雷带、接闪器,完成建筑防雷,避雷带采用6 0 mm8mm的镀锌扁钢,接闪器为12mm圆钢,高40 0 mm。屋顶避雷带与主地网通过接地扁钢引下连接,沿四周屋面均匀设置1 0 处引下线。变电站接地装置包括主接地网、内部接地网、屋顶避雷器等。垂直接地采用1 6 根2.5 m长的铜棒。电站入口处安装了梯级压力补偿器。网格大小为5 7 m、半径为5 m的楼板网格角度2
9、792023年9 月工程技术与应用江西建材有1/4的圆弧过渡。在屋顶周围安装避雷针和避雷带,起到防雷作用。避雷针区采用12mm圆钢和6 0 mm8mm镀锌扁钢,避雷针高度为40 0 mm,屋面避雷针带采用接地扁钢向下与主接地网连接,周围屋面均匀分布1 0 根接地线。1.2仿真建模本次雷击研究基于CDEGS中的HIFREQ模块,建立了110kV变电站的接地模型,包括内部接地网与主接地网之间的连接、屋顶避雷器与主接电网之间的连接以及钢柱与主接地网之间的连接。在商用CDEGS接地建模软件的基础上进行了精细建模。接地材料参数如表1 所示。雷击电流放电回路和钢柱直接接地回路的计算模型如图2(a)和图2(
10、b)所示,均匀接地模型的接地电阻为30 2。表1接地材料汇总表导体名称尺寸类型等效半径/mm水平接地镀锌铜绞线7垂直接地铜棒8引上线接地网接地引线扁钢15避雷带避雷带引下线避雷针圆钢6圆钢螺栓扁钢支架(a)设置避雷带引人柱一柱筋25X4M10X30线耳(b)钢柱直接接地/mm图2钢结构变电站不同防雷设施模型雷电流波形采用幂次函数进行模拟,I(t)=Im(e-e),其中,Im=100kA,=8.6710s,=0.21s,波形上升时间为10s,幅值衰减到一半的时间为2 5 s。雷击荷载接受位置在顶部的避雷针处。2地表暂态电位升雷击瞬间会有较强电流产生,造成地表电位上升,在雷击峰值时间,变电站电位分
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