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建筑电气安装工程防雷接地施工技术

2024-10-27张伊凡

智能建筑与工程机械 2024年9期

摘 要:对建筑电气安装中防雷接地施工工艺进行了深入探讨,介绍防雷接地的基本原理,强调其在电气安装工程中的应用。对前期规划、接地系统设计原理和实地勘察分析等方面的防雷接地设计与规划进行了详细的阐述。在选材上,提供选用准则和各种接地设备的应用要点,并强调性能匹配和优化的重要性。

关键词:建筑电气安装;防雷接地;施工技术;接地系统设计

中图分类号:TU85 文献标识码:A 文章编号:2096-6903(2024)09-0105-03

收稿日期:2024-03-20

作者简介:张伊凡(1985—),男,陕西咸阳人,硕士研究生,工程师,研究方向:建筑电气、机电施工管理。

0 引言

近年来,建筑电气安装工程作为现代建筑不可或缺的组成部分,并对电气系统的可靠性与稳定性要求越来越高。在建筑电气系统中,防雷接地作为一项关键技术,直接关系到建筑物及设备的安全运行。深入研究建筑电气安装工程防雷接地施工技术,有利于应对不断升级的建筑电气需求下的技术挑战。通过对防雷接地的基本原理进行阐述,为读者提供深刻的理论基础。结合电气安装工程的实际需求,详细分析防雷接地在建筑电气安装中的重要性,并提出了对防雷接地设计与规划的实际要求。

1 防雷接地施工技术概述

1.1 防雷接地的基本原理

防雷接地的核心在于避免雷电对建筑物和电气设备造成损害,通过合适的导体迅速将雷电流引入地下,达到中和电荷的目的。其可有效减少雷电直接危害建筑物结构和电气设备,使系统的抗雷电能力得到了提高。

1.2 电气安装工程中的防雷接地要求

防雷接地是电气安装工程中对系统稳定性、安全性的基本要求。要针对不同环境条件下的实际需求,选用适当的材料和设备,并考虑建筑物的结构特点,保证接地系统和整体电气系统的协调运行[1]。

1.3 防雷接地在建筑电气安装中的重要性

防雷接地在建筑电气安装中具有不可替代的作用,因雷电是一种突发性的自然现象,如果不进行有效的防护,可能导致建筑电气系统发生严重事故。通过科学的防雷接地设计和施工,能够最大限度地降低雷电对建筑电气系统的危害,保障电力系统的可靠运行,维护建筑设备的寿命,进而提高建筑安全性和可持续运行性。因此,深入理解防雷接地的重要性,对于确保建筑电气系统长期稳定运行具有重要的意义。

2 防雷接地设计与规划

2.1 建筑电气安装工程前期规划

前期的规划设计是电气安装工程的基础,与防雷接地系统的设计有直接的联系。在规划设计阶段,要全面考虑建筑物所处的特殊环境、用途、结构等各方面的因素,以确定最适合的防雷接地策略,为后续的设计与施工提供科学的依据。其中包括对地形土壤电阻率、气象条件以及电气系统的需求分析等。

2.2 接地系统设计原则

为使防雷接地系统在各种工况下都能有效防范雷电冲击,设计时需要遵循一系列原则。具体包括3点:一是要保证接地系统的合理性。为使系统的电阻值符合规范的要求,必须进行计算和模拟。二要着重考虑系统的可靠性问题。为降低由于单一设备故障导致的系统失效概率,需采用多样化的接地手段。比如有接地网、接地棒等多种形式可选择。三要对系统的可维护性进行考虑,以便系统运行中能方便地检测和维修。防雷接地系统设计需要从多个方面来考虑,才能保证系统万无一失[2]。

2.3 防雷接地施工前的实地调查与分析

防雷接地系统施工前,应进行详尽的实地调查和设计分析,以了解建筑周围的环境特点、土壤条件和气象因素等情况,从而为后续施工提供依据。对潜在的问题进行实地分析,并提前采取应对措施,保证施工过程顺利进行。实地调查与分析的结果,对接地系统的设计和施工质量有直接影响,该步骤在防雷接地系统的施工上必不可少。

3 防雷接地材料与设备选择

3.1 适用于建筑电气安装的防雷接地材料

在建筑电气安装工程中,选择合适的防雷接地材料是确保系统可靠性的重要因素。铜和铝是两种常用的导体材料。铜具有良好的导电性能和耐腐蚀性,适用于潮湿或酸性土壤环境,其电导率可达到56×106 S/m。铝作为一种轻量、成本较低的材料,其电导率为38×106 S/m,对于低电流要求的场合也是一个可行的选择。具体的铜和铝导体电导率比较结果如表1所示。

对接地材料的选择也要考虑到土壤的电阻率,采用深埋式接地网对电阻率较高的土壤有较好的效果,这时选用导电性能较好的铜材较为适宜。对于电阻率较低的土壤来说,选用铝材料则更能满足要求。在不同的土壤条件下,还可以结合土壤改良剂来提高土壤的导电性能,从而降低接地电阻,如利用土壤改良剂改善土壤的化学和物理特性[3]。

不锈钢在耐腐蚀性方面也是值得考虑的一种材料,特别是在恶劣气候或具有腐蚀性物质的环境中,它的抗腐蚀性能表现非常突出,可保证接地系统的长期稳定运行。为提高接地系统的整体性能,可以在接地网中加入铜粒或石墨微粒,以增加接地系统的导电性。从而使系统的性能得到提高,进而提高系统的防雷性能。

3.2 各类接地设备的特性与选择准则

不同类型的接地设备具有各自不同的特性,应根据特定的建筑电气安装需求进行选择。接地网、接地棒、接地线等设备在不同场合下发挥着不同的作用,在选用接地装置时,除考虑安装的方便性维护导电性能等因素外,还要对设备的可靠性进行充分考虑。特别是复杂气象条件下,对设备的耐久性、抗风雨性也要得到充分保障,以降低因接地装置故障而带来的安全隐患。

3.3 材料与设备性能匹配与调优

为确保防雷接地系统的高效运行,必须在材料与设备的选择上进行精确匹配与科学择优。可根据系统电流负荷及所处环境的土壤电阻率,来选择合适的导体材料及长度。以铜为例,其电导率为56×106 S/m,对高电流要求的场合,可选用直径较大的铜导线以降低电阻。对低电流要求的场合,选用直径较小的铜导线同样能够满足要求。如不进行科学择优,会造成材料与设备的浪费,防雷接地系统的效能会因此受到影响。

导体与接地设备的匹配也需要综合考虑,对于接地网,导体的布局密度与导体之间的连接方式直接影响整个系统的导电性能。在设计阶段,可采用数学模型模拟不同布局密度下的电阻值,选择最优方案。对于接地设备,如接地棒,其长度和直径也需匹配导体的选择,确保设备能够与导体完美配合,提高整个系统的导电效果。

4 防雷接地施工步骤

4.1 建筑电气安装前的施工准备

进行防雷接地项目建设前,须做好充分的准备工作。要先将详细的调查和分析作为基础,再对施工人员进行必要的安全培训,使他们具备相应的技能,还要合理调配好各类物资装备的储备,做好实施过程的控制与监督。在施工准备阶段,为使工程万无一失,还需要重视合理进行物资储备与器材选用[4]。

4.2 接地网施工技术

接地网是防雷接地系统必不可少的组成部分,它的施工工艺直接影响到整个系统的整体性能。所以接地网的施工过程中,一定要按照设计的要求进行布置,确保密度合适、导体间连接良好。为避免对地下管线等其他基础设施造成损害,应做好做必要的测量和调整,以保证它的电阻值达到设计标准。

4.3 接地装置与设备的安装流程

安装接地装置和设备的过程关系到整个接地系统的可靠程度,在施工过程中,要按照设计的要求对接地装置逐个进行安装,保证其连接良好材料合适位置符合规范。对接地设备的安装,要保证设备与建筑结构的接触良好耐久性高,与各设备协调配合。对大型设备的安装,要用专业工具和设备来保证施工的高效性和准确性。

4.4 施工中的质量控制与监测

在整个建设过程中,质量控制与检测是保证接地系统发挥良好性能的关键。在施工过程中要对各个环节进行实时的监控,使之达到设计要求,从而保证接地系统能够稳定可靠地运行。在建设过程中及时发现问题并加以解决至关重要,其可以通过包括现场电阻测试设备工作状态监控等在内的多种检测手段实现。

5 防雷接地施工中的常见问题与解决方案

5.1 施工过程中可能遇到的问题

可能面临的问题包括:施工中因土壤电阻率不稳造成的接地电阻值超标,或者接地装置安装不当,造成接地不牢。工地天气状况不佳,施工进度受到影响。设备在运送、搬运过程中出现损坏等情况。若不及时发现并解决这些问题,可能会对接地系统的正常运行造成影响,使其雷电防护性能下降。

5.2 问题的诊断与分析

要认真诊断分析,针对可能出现的问题。对土壤特性进行现场测量和分析,发现土壤电阻率异常的问题,从而确定问题产生的原因。对设备连接不牢的问题,要通过电阻测试等手段,检查设备安装情况,确定具体的故障点。评估施工计划的合理性,采取相应措施确保施工进度,以应对恶劣天气条件造成的施工延误。

5.3 解决方案的实施与效果评估

在问题的诊断与分析基础上,需要采取有效的解决方案。对于土壤电阻率不稳定的问题,可以通过加强接地网的设置密度、采用特殊材料等手段进行改善。对于设备连接不牢固的问题,需重新安装设备并加强连接。对于天气条件的影响,可以调整施工计划、加强施工现场的防护措施等。

6 防雷接地施工后的监测与维护

6.1 完工后的接地系统检测与验收

待接地系统建造完毕,必须进行综合的测试和验收,以保证系统达到设计要求,并对雷电有效的保护作用。整个接地系统的电阻测试必不可少。为了准确测定接地系DsLuGFMAfECb6990cgBwTu5hNXF6ccVgTrKcIR+dKNY=统的电阻值,可结合四线法或其他适当的试验方法进行测量。对铜作为导体材料的合格的接地系统的电阻,一般在1Ω以下。这就能保证系统在雷电冲击下具有快速导电的能力,起到有效的保护作用。

对接地系统中的导体及连接点进行视觉上的检查,保证连接处牢固可靠无腐蚀或受损情况出现。在实际的验收中,由于外观问题可能暗示有潜在的电气问题存在,因此及时发现并加以解决是保证接地系统正常运行的关键要素之一。有关防雷接地系统的电阻标准可参考如表2所示的说明资料。

一般通过检测接地系统的电位差,评估接地系统的性能。除了电阻测试和视觉检查,还可通过测量不同位置的电位差,保证在规定范围内保持系统各部位的电位差。例如,若系统中侦测到异常电位差,可能显示电流集中或导线在某些地方连接不佳,需进一步进行侦测与修复。

6.2 定期维护与保养措施

通过定期的系统检查,对接地网进行清理,对设备状态进行检查,对防腐涂料进行维护,保证接地系统在各种环境条件下保持优良的工作状态,是保证防雷接地系统长期可靠运行的必要措施。在维修过程中要及时处理设备及导线松动、腐蚀等情况,以防系统性能下降[5]。

6.3 接地系统故障排除与修复技术

虽然经过精心设计、施工和维护,建筑电气安装工程中的防雷接地系统仍然面临着各种各样的故障状况。保证系统长期稳定运行的关键是在出现故障时,迅速准确地排除问题并加以修复。由于土壤电阻率变化、导体连接不良或接地装置损坏等原因,可能导致接地系统电阻值升高。

对设备或导体出现的损坏情况要适时进行更换处理,以免引起系统的不正常运行。如因接地导线断裂而致使系统不能工作,则需要将导线接头重连接或更换断裂部分。对于损坏的接地棒或其他接地装置,也可以先采用专业的探测仪器进行诊断,再采取相应的修复或替换手段。如出现严重的情况,为了保证安全可靠的接地系统,还可采用一些高级的接地装置与设备进行更换。

7 结束语

本文通过深入研究建筑电气安装工程防雷接地施工技术,对防雷接地的基本原理、设计规划、材料选用、施工步骤及关键技术要点进行了系统总结,并对其进行了重点监控和维护。建筑电气系统稳定运行,科学合理的防雷接地方案是在不断升级的用电需求下必不可少的。通过对防雷击接地技术的深入了解,并采取有效的施工和维护措施,可确保电气设备的安全运行,从而使系统的抗雷击性能得到最大程度的提高。

参考文献

[1] 吴长有.建筑电气安装工程防雷接地施工技术[J].石材,2023 (4):90-92.

[2] 王光远.分析建筑电气安装中防雷接地施工技术[J].中国设备工程,2021(5):179-180.

[3] 黄锦波.建筑电气安装工程防雷接地施工技术[J].绿色建造与智能建筑,2023(12):113-116.

[4] 王涛.建筑电气安装工程防雷接地系统施工技术要点分析[J].江西建材,2023(9):264-265.

[5] 魏涛,王斯达.建筑电气安装中防雷接地施工技术的应用与质量管理[J].科技经济市场,2021(5):3-4.