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防雷引下线防接触电压和防跨步电压的措施

发布时间:2018-12-07  

     GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》(简称《雷规》)对引下线给出的定义为:将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。引下线的作用非常重要,良好的引下线能将雷电流从接闪器上迅速传导至接地装置并流散入大地,保护建筑物内系统(包括电气系统和电子系统)和附近居民的人身安全。当雷击直接击于安装在建筑物上的防雷装置时,在极短的时间(通常为微秒级)内雷电流便流经引下线,并通过接地装置泄放到大地中。在雷电流流经引下线过程中,引下线在微秒之内电位会瞬间升高数万伏至数十万伏,所以在引下线附近为了保护人身安全必须采取防接触电压和跨步电压的措施,否则会危及附近居民的人身及财产安全,甚至造成严重的人身伤亡事故。因此,对建筑物引下线防接触电压和跨步电压的措施进行研讨有着重要的意义。

                                                                              接触电压和跨步电压的定义

      接触电压:当人体的两个部位(一般常指人体的手指与接触地面的脚)同时接触到具有不同电位的两处时,在人体内就会有电流通过,这时加在人体两个部位之间的电位差称为接触电压。
跨步电压:当土壤中存在较大接地电流时,人的两只脚分别站在具有不同电位的两处时,在人的两脚之间所产生的电位差称为跨步电压。

 

 

                                          《建筑物防雷设计规范》中防接触电压和跨步电压措施的判断与防护整改措施

        《建筑物防雷设计规范》第4.5.6条规定:在建筑物引下线附近保护人身安全需采取的跨步电压的措施,应符合下列规定。
(1)防接触电压应符合下列规定之一:①利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10根柱子组成的自然引下线,作为自然引下线的柱子包括位于建筑物四周和建筑物内的柱子。②引下线3m范围内地表层的电阻率≥50kΩ·m,或敷设5cm厚沥青层或15cm厚砾石层。③外露引下线,其距地面2.7m以下的导体用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离,或用至少3mm厚的交联聚乙烯层隔离。④用护栏、警告牌使接触引下线的可能性降至最低限度。

(2)防跨步电压应符合下列规定之一:①利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且少于10根柱子组成的自然引下线,作为自然引下线的柱子包括位于建筑物四周和建筑物内的柱子。②引下线3m范围内土壤地表层的电阻率≥50kΩ·m,或敷设5cm厚沥青层或15cm厚砾石层。③用网状接地装置对地面作均衡电位处理。④用护栏、警告牌使进入距引下线3m范围内地面的可能性降至最低限度。

 

 

                                                                           防接触电压和跨步电压措施条款的理解

《建筑物防雷设计规范》第4.5.6条强制条款规定,凡在设计或施工中达到了其中任意一条的规定要求,就符合规范标准的要求,而不是要求所有条件全部都必须满足。当然,为了提高可靠性和安全性,应能尽量多地满足规范标准中的要求。
        防接触电压和跨步电压的核心精髓为均衡和绝缘。防接触电压的第①条措施,防跨步电压的第①条措施和第③条措施都属于均衡措施;防接触电压的第②条措施和第③条措施,防跨步电压的第②条措施都属于绝缘措施。
        防接触电压的第①条措施和防跨步电压的第①条措施是针对新建建筑物,不适用于古建筑,不少于10根引下线,通过分流,每根引下线分到的雷电流大大减小,产生的危害迅速降低至可接受水平。
        防接触电压的第②条措施和防跨步电压的第②条措施,地表层的电阻率≥50kΩ·m在现实中很难做到,即便实现,也加大成本投入。
        通过查资料知,混凝土在干燥大气中的电阻率为12~18kΩ·m,而砾石只有3kΩ·m,所以该条措施一般都采取后半句条款,即“敷设5cm厚沥青层或15cm厚砾石层”,这容易实现且成本较低。
        防接触电压的第③条措施的前半句“外露引下线,其距地面2.7m以下的导体用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离”,这是用绝缘套管作保护的防接触电压技术措施,避免人体直接接触到裸露的引下线而发生触电的危险情况。
        至于为什么是2.7m,在《建筑物防雷设计规范》第4.5.6条的条款说明中给出解释:2.7m是按人垂直向上伸手后人高2.5m(根据IEC62305-3:2010第67页图E.2),冲击电压100kV击穿空气间隙按0.2m考虑的,故2.5+0.2=2.7m。引下线防接触电压示意图如图1所示。防跨步电压的第③条措施“用网状接地装置对地面作均衡电位处理”,这条条款目的是均衡电压,不会出现某处电压明显偏大的情况,有利于减小跨步电压。

 

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