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机房防雷接地工程设计方案

  摘要 :本文以柬埔寨对外贸易银行项目为例,详细的介绍了IEC标准下独立防雷接地系统模块设计,接地坑及接地棒做法,测试盒、引下线及接地连接点做法,天面防雷网及接闪器做法,接地排及引下线焊接等施工工艺要点,可为后续类似项目投标、设计、施工及运行提供参考。

  柬埔寨对外贸易银行项目位于柬埔寨首都金边,建筑面积约76,000m2,建筑高度157m,是柬埔寨世界贸易银行总部大楼,也是首都的地标性建筑。本项目为多国参与建设项目,项目设计团队为新加坡迈进公司,管理公司为必维国际检验集团(Bureau Veritas,BV),施工团队为中国建筑公司。本项目为中建企业在柬埔寨的第一座超A类金融办公大楼。

  本工程设计标准参照英国建筑标准和国际电工委员会(IEC)标准。柬埔寨为雷暴频发地区,且建筑总高度较高,对建筑安全性要求高,其防雷及接地工程的设计及施工很重要[1]。本项目除遵循IEC标准外,还需考虑当地的雷暴天气特征、类似高层建筑的防雷接地实践经验,从而全面地考虑防雷接地工程的设计,探寻合理的深化设计的具体方案,优化施工工艺流程,以保证建筑的安全性能。

  本项目设计及施工执行最新版英标及IEC标准,包括:2010《国际建筑防雷设计及施工规范》,IEC 62561-1:2023《国际防雷系统材料要求》,SS 555:2018《新加坡防雷设计规范》,BS 7430:2015《英国接地系统模块设计规范》。

  文件优先等级规划区分依次为:设计顾问提供的技术文件,当地规定,施工图纸,其他标准要求。流程管控依次为:材料报审,根据报审材料来图纸设计及报审,根据材料及图纸做施工方案报审,材料进场验收,办理分部分项施工许可,进行分部分项工程验收。质量记录结果要求合格产品通过,不合格产品下发整改、重新验收、最终测试。

  所有接闪器必须采用专用配件与横向导体连接,并通过引下线mm铜带组成,除非另有说明,否则需符合EN 13601和IEC 62561-2,并牢牢固定到建筑结构内,横向导体应尽可能保持连续长度[2]。所有连接导体使用双金属夹具粘合到铝覆层墙上,符合IEC 62561-1。如果屋顶或设备由钢制成,所需的最小厚度(承受直接雷击而不被击穿)不得小于4mm。如果厚度不符合要求,应在屋顶安装铜防雷网或独立式接闪器。

  在砌筑墙体上应使用带有底条的特制夹子,设置为膨胀型。铜防雷材料不得安装在铝制屋顶、壁板或其他铝制表面上,所有屋顶导体的固定间隔不超过900mm,建筑物不同屋顶高度的图纸标明接闪器的总体布置和布局,应确保整个接闪系统覆盖整个屋顶区域,总路线上保证绝对的电气连续性。

  用于屋顶导体之间连接的引下线要求的无氧高导电铜,并应牢固固定在建筑结构上,支撑件间距不得超过600mm。导体在穿透屋面时,孔洞应有效密封,使用专用密封剂进行防水处理,并通过防雷专家的审批。所有外露金属应连接到引下线,包括但不限于冷冻水管、消火栓管、自来水管、下水道管道、电缆桥架和管道以及其他金属贯穿建筑物的组件。

  应尽可能减少接头,如出现接头,其两端至少设置两个固定点。接头固定配件由供应商提供,不允许分包商自行制作,铜材质采用专业模具放热焊连接。

  每一条引下线设置专门测试点,并应位于方便测试的位置。外露引下线m,普通暗埋引下线m。测试点应避免采用未经授权的产品,采用的是批准的类型,不应对防雷系统阻值造成任何影响。安装和测试完成后,应将所有测试夹具涂沥青漆以防腐蚀[3]。

  接地电极应位于建筑之外不超过2m的距离,放置在接地坑内,接地坑和组件经过IEC 62561-5测试应与地面齐平并能够承受负载重量5000kg。连接接地电极和向下的铜带引线应用重型PVC管进行保护,接地电极的所有连接应放热焊接。接地电极应由直径为16mm的实心铜棒组成,埋设到接地坑下方至少3.6m处,保证防雷保护系统每个引下线Ω。所有接地极穿过地下室防水层,应采用专用防水套管或防水材料,保证地下室防水,密封要求应符合IEC 62561-5。

  幕墙防雷系统保持连续,应进行SS 555测试,提供测试报告。所有幕墙表面金属构筑物须每隔30m设置一个接线端子,保证幕墙防雷系统与引下线的可靠连接、连续性及安全性。

  测试由分包商安排专业人员认证,报告提交给建筑师。分包商应提交一份详细的布局图,显示测试位置。分包商每月检查防雷系统,包括接地坑,以确保系统处于良好的工作状态。

  单独的接地系统应包括完整的接地电极/棒、接地检查室/坑、接地引线/导体、主接地端子等。接地电极的确切位置和数量应经现场测量土壤电阻率后确定,接地检查室应用于保护电极。如果接地系统的土壤条件较差,需预制电阻率小于1Ω的普通接地垫,在地面建造之前在最低楼层结构下方铺设。接地棒、铜带和接地垫的接头连接方式应放热、对焊或钎焊[4]。

  每个接地系统回路应设置单独的接地母排,尺寸为50mm×60mm镀锡铜排,长度不小于1000mm,安装在机房/开关室楼面完成面300mm的高度。所有设备外壳、开关、继电器、仪表外壳和所有其他电气设备金属外壳均应设置接地端子,与接地母排连接。

  电路保护导体应采用单独的黄绿双色护套线mm。主要保护导体的最小尺寸见表1,主要保护导体的尺寸应符合SS 638和SS 551的现行规定。

  管道、天然气等设施需进行等电位连接,导入尽可能靠近其进入建筑物的接地点。主要煤气管道、中央供暖和空调系统的立管、油箱、建筑结构的外露金属部分按要求由建筑师提交。主等电位连接导体横截面面积应不小于接地导体截面积的一半,最小为6mm2铜电缆。导体尺寸超过25mm2,铜缆无需增设等电位。

  IEC标准下的防雷接地系统更倾向于独立的接地极,避免利用结构钢筋,有效地保证了系统的连贯性。防雷接地系统一般作为专业设计,由有资质的防雷单位进行设计施工及检测,同时提供全系统经过IEC标准认证的产品。所有电缆采用单芯独立地线形式外加接地端子。天面防雷网采用铝带或铜带,幕墙表面增设防雷垫,增强防雷系统的安全性。

  接地系统采用外加接地铜棒作为接地极与大地连通,再通过放热焊接连接保护导体(电缆)至电井、设备间内接地铜排。每隔半年需要对接地极的阻值进行测试,更换不符合要求的接地极。为了方便接地极的维修及更换,接地极上方必须增设重型接地坑(见图1)。接地棒穿楼板防水部分需加套管保护,同时完成后需要专用封堵盖封堵,防止漏水。接地坑防水做法见图2。

  IEC独立防雷设计中禁止使用建筑钢筋作为引下线,必须采用防雷系统专用引下线,引下线连接禁止电焊焊接,采用双向卡具。层高超过60m以上,每层楼板需引出接地点为将来幕墙及其他需接地导体预留,施工简单。专用引下线。在每根专用引下线底部,需安装的接地电阻测试盒,明装于距首层地面1.5m位置,方便日后检测记录。接地电阻测试盒安装节点做法见图4。

  防雷采用铝带作为避雷带,沿女儿墙敷设一圈。女儿墙转角处每隔15m加设接闪器,接闪器通过铝带与专用引下线连接,铝带采用专用卡扣固定在女儿墙上。屋面避雷带、接闪器节点做法见图5。

  所有铜质材料连接均采用特殊膜具进行放热焊接,保证接触牢固,阻值符合设计要求。膜具放热焊接节点大样图见图6。接地线通过独立的接地母排连接至接地点,引入地下,接地排节点做法见图7。

  本工程防雷接地系统设计遵循的IEC标准设计集成化较高,专业性更强。由于建筑质量要求高,其成本造价、材料组织、施工工艺、进度保证均具备一定挑战。在本项目施工中,通过对IEC标准的研读分析,并充分融合国内及国外施工技术,总结出了安全、高效、低成本的实施工程的方案,可为后续类似项目投标、设计、施工及运行提供相应参考,也为国内防雷接地系统做法提供借鉴,为建筑的安全运行提供保障。

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