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防雷引下線防接觸電壓和防跨步電壓的措施

發布時間:2018-12-07  

     GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》(簡稱《雷規》)對引下線給出的定義為:將雷電流從接閃器傳導至接地裝置的導體。引下線的作用非常重要,良好的引下線能將雷電流從接閃器上迅速傳導至接地裝置并流散入大地,保護建筑物內系統(包括電氣系統和電子系統)和附近居民的人身安全。當雷擊直接擊于安裝在建筑物上的防雷裝置時,在極短的時間(通常為微秒級)內雷電流便流經引下線,并通過接地裝置泄放到大地中。在雷電流流經引下線過程中,引下線在微秒之內電位會瞬間升高數萬伏至數十萬伏,所以在引下線附近為了保護人身安全必須采取防接觸電壓和跨步電壓的措施,否則會危及附近居民的人身及財產安全,甚至造成嚴重的人身傷亡事故。因此,對建筑物引下線防接觸電壓和跨步電壓的措施進行研討有著重要的意義。

                                                                              接觸電壓和跨步電壓的定義

      接觸電壓:當人體的兩個部位(一般常指人體的手指與接觸地面的腳)同時接觸到具有不同電位的兩處時,在人體內就會有電流通過,這時加在人體兩個部位之間的電位差稱為接觸電壓。
跨步電壓:當土壤中存在較大接地電流時,人的兩只腳分別站在具有不同電位的兩處時,在人的兩腳之間所產生的電位差稱為跨步電壓。

 

 

                                          《建筑物防雷設計規范》中防接觸電壓和跨步電壓措施的判斷與防護整改措施

        《建筑物防雷設計規范》第4.5.6條規定:在建筑物引下線附近保護人身安全需采取的跨步電壓的措施,應符合下列規定。
(1)防接觸電壓應符合下列規定之一:①利用建筑物金屬構架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上是貫通且不少于10根柱子組成的自然引下線,作為自然引下線的柱子包括位于建筑物四周和建筑物內的柱子。②引下線3m范圍內地表層的電阻率≥50kΩ·m,或敷設5cm厚瀝青層或15cm厚礫石層。③外露引下線,其距地面2.7m以下的導體用耐1.2/50μs沖擊電壓100kV的絕緣層隔離,或用至少3mm厚的交聯聚乙烯層隔離。④用護欄、警告牌使接觸引下線的可能性降至最低限度。

(2)防跨步電壓應符合下列規定之一:①利用建筑物金屬構架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上是貫通且少于10根柱子組成的自然引下線,作為自然引下線的柱子包括位于建筑物四周和建筑物內的柱子。②引下線3m范圍內土壤地表層的電阻率≥50kΩ·m,或敷設5cm厚瀝青層或15cm厚礫石層。③用網狀接地裝置對地面作均衡電位處理。④用護欄、警告牌使進入距引下線3m范圍內地面的可能性降至最低限度。

 

 

                                                                           防接觸電壓和跨步電壓措施條款的理解

《建筑物防雷設計規范》第4.5.6條強制條款規定,凡在設計或施工中達到了其中任意一條的規定要求,就符合規范標準的要求,而不是要求所有條件全部都必須滿足。當然,為了提高可靠性和安全性,應能盡量多地滿足規范標準中的要求。
        防接觸電壓和跨步電壓的核心精髓為均衡和絕緣。防接觸電壓的第①條措施,防跨步電壓的第①條措施和第③條措施都屬于均衡措施;防接觸電壓的第②條措施和第③條措施,防跨步電壓的第②條措施都屬于絕緣措施。
        防接觸電壓的第①條措施和防跨步電壓的第①條措施是針對新建建筑物,不適用于古建筑,不少于10根引下線,通過分流,每根引下線分到的雷電流大大減小,產生的危害迅速降低至可接受水平。
        防接觸電壓的第②條措施和防跨步電壓的第②條措施,地表層的電阻率≥50kΩ·m在現實中很難做到,即便實現,也加大成本投入。
        通過查資料知,混凝土在干燥大氣中的電阻率為12~18kΩ·m,而礫石只有3kΩ·m,所以該條措施一般都采取后半句條款,即“敷設5cm厚瀝青層或15cm厚礫石層”,這容易實現且成本較低。
        防接觸電壓的第③條措施的前半句“外露引下線,其距地面2.7m以下的導體用耐1.2/50μs沖擊電壓100kV的絕緣層隔離”,這是用絕緣套管作保護的防接觸電壓技術措施,避免人體直接接觸到裸露的引下線而發生觸電的危險情況。
        至于為什么是2.7m,在《建筑物防雷設計規范》第4.5.6條的條款說明中給出解釋:2.7m是按人垂直向上伸手后人高2.5m(根據IEC62305-3:2010第67頁圖E.2),沖擊電壓100kV擊穿空氣間隙按0.2m考慮的,故2.5+0.2=2.7m。引下線防接觸電壓示意圖如圖1所示。防跨步電壓的第③條措施“用網狀接地裝置對地面作均衡電位處理”,這條條款目的是均衡電壓,不會出現某處電壓明顯偏大的情況,有利于減小跨步電壓。

 

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