雷电作为一种自然现象,具有强大的破坏力,对人们的生命和财产安全构成了严重威胁。其危害主要体现在多个方面。闪电电流的高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压,能瞬间冲击电气设备,击穿绝缘层,使设备发生短路,进而导致燃烧、爆炸等直接灾害。闪电电流的高热效应会产生大量热能,在雷击点的热量极高,可导致金属熔化,引发火灾和爆炸。闪电电流的机械效应主要表现为被雷击物体发生爆炸、扭曲、崩溃、撕裂等现象,导致严重的财产损失和人员伤亡。此外,闪电静电感应可使被击物导体感生出与闪电性质相反的大量电荷,当雷电消失来不及流散时,即会产生很高电压,发生放电现象从而导致火灾。闪电电磁感应会在雷击点周围产生强大的交变电磁场,其感生出的电流可引起变电器局部过热而导致火灾。闪电电涌侵入和防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾。
防雷工程则是抵御雷电危害的重要手段。防雷与接地系统是保护建筑物及其内部电气设备免受雷击和电磁干扰的关键措施。在现代社会,随着电子设备和信息技术的飞速发展,防雷与接地系统的设计和施工变得更加复杂和重要。它不仅能防止雷电直接击中建筑物,还能降低雷电电磁脉冲对敏感电子设备的干扰,保障人们的生命和财产安全。
防雷系统一般由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器又称避雷针、避雷带或避雷网,用于捕捉雷电。引下线的作用是将雷电流从接闪器引导至接地装置。接地装置则负责将雷电流散入地下,通常由接地极、接地线组成。
防雷系统的基本原理是通过将雷电流引入地下,防止其在建筑物和电气设备上造成破坏。当雷电发生时,接闪器首先捕获雷电,然后通过引下线将雷电流传导至接地装置,最后接地装置将雷电流均匀地分散到大地中,从而保护建筑物和设备的安全。
接地系统的基本原理是将设备和系统的金属部分与地面电位相连,确保在发生故障时电流能够迅速、有效地导入地下,防止电击事故和设备损坏。接地系统通常包括工作接地、保护接地、雷电接地和静电接地等部分。工作接地用于维持系统正常运行电压的参考点;保护接地用于防止电击事故,将非正常电流导入地下;雷电接地专用于防雷系统,将雷电流导入地下;静电接地用于消除静电积累,防止静电放电。
在输电线路的防雷中,可采取多种措施。例如,在杆塔上架设接闪线、增加绝缘子串的片数以加强绝缘、降低杆塔的接地电阻、装设管型接闪器或放电间隙、装设自动重合闸、采用消弧圈接地方式等。对于550KV及以上的输电线路,应全线装设双接闪线,且输电线路越高,保护角越小。220 - 330KV的输电线路,也应全线装设双接闪线,杆塔上接闪线对导线的保护角为20 - 30°。110KV线路全线装设接闪线,在雷电特别强烈地区采用双接闪线,在少雷区或雷电活动轻微地区,可不沿线架设接闪线,但杆塔应随基础接地。
发电厂和变电站的防雷至关重要。可利用接线杆和接闪线预防直击雷,将发电厂和变电站的所有设备均置于保护范围内。同时,利用接闪器来限制入侵雷电波的过压幅值。变电站通常采用阀型接闪器,发电厂采用金属氧化物接闪器。
在住宅的布线系统中,防雷接地系统是一项至关重要的安全功能。家庭接地系统的最后一个也是最重要的部分包括一根深入地下的金属接地棒、将该杆连接到服务面板或公用事业仪表底座接地接线片的接线,以及接线和杆之间的连接器夹。根据国家电气规范,接地系统的接地电阻应为25欧姆或更低。接地棒通常用铜制成,有8英尺和10英尺两种长度,其中8英尺是住宅装置中最常用的尺寸。在非常干燥的地面上,接地棒有时会堆叠并用特殊的夹子连接,以便它们可以延伸到更深的土壤中。
施工前,需要对施工现场进行详细的勘察,了解土壤电阻率等情况。根据勘察结果,制定合理的接地方案,确定接地体的布局、形式和深度等参数。例如,在土壤电阻率高的地区,可能需要采取加深接地沟槽或使用降阻剂等措施。
确保接地材料满足设计规范,并进行防腐处理。常用的接地材料包括镀锌钢材、铜排、铜包钢接地棒等。这些材料应具有良好的导电性能和耐腐蚀能力,以保证防雷接地系统的长期稳定性。
组织专业的施工人员,并对其进行技术培训和安全交底。准备好施工所需的设备和工具,如挖掘机、电焊机、测量仪器等,并确保设备和工具的性能良好。
选择适当的接闪器类型,如避雷针、避雷带、避雷网等,根据建筑物高度、形状和周围环境进行设计。避雷针应安装在建筑物的最高点,并确保其高度满足保护半径要求。避雷带和避雷网应沿屋顶边缘和建筑物外墙敷设,形成封闭回路。在安装过程中,要保证接闪器的连接牢固,接地良好。
引下线应采用铜质或铝质材料,确保其导电性能良好。引下线的敷设应尽量短而直,避免弯曲和绕圈。引下线与接闪器和接地装置的连接应可靠,可采用焊接或螺栓连接等方式。同时,要注意引下线的固定,防止其在风雨等外力作用下发生晃动或移位。
首先,根据设计图纸开挖接地沟槽,深度一般为0.5 - 0.8米。若土壤电阻率高,可适当加深或采用降阻剂。然后,按设计布置水平接地体或垂直接地体。接地体间焊接需采用放热焊接或电焊,确保接触电阻低。接地装置安装完成后,要进行接地电阻测试,确保其符合设计要求。
在防雷工程施工过程中,要确保各部分之间的电气连接良好。施工完成后,要进行全面的测试,包括接地电阻测试、绝缘电阻测试等,以确保防雷接地系统的性能符合标准。
在施工过程中,要严格按照设计要求和施工规范进行操作,加强质量控制。对施工材料进行严格的检验和验收,确保其质量符合要求。加强对施工过程的监督,及时发现和解决问题,保证施工质量。
防雷工程施工完成后,要按照相关标准进行验收。验收内容包括接闪器的安装位置、高度和保护范围,引下线的敷设方式和连接情况,接地装置的接地电阻等。只有当各项指标都符合标准时,才能通过验收。
防雷工程投入使用后,要定期进行维护和检查。检查接闪器、引下线和接地装置是否有损坏、腐蚀等情况,及时进行修复和更换。定期进行接地电阻测试,确保接地系统的性能稳定。
总之,防雷工程施工是一项复杂而重要的工作,需要充分了解雷电危害和防雷原理,做好前期准备工作,严格按照施工步骤进行操作,加强质量控制和验收,并做好后期维护工作,才能确保防雷系统的有效性和可靠性,为人们的生命和财产安全提供有力保障。