建筑物防雷的重要性分析及保護(hù)措施

謝雙虎 吳家波

【摘要】 本文分析了雷電對(duì)建筑物危害及防雷重要性，對(duì)建筑物外部防雷、感應(yīng)雷防護(hù)及雷電波入侵防護(hù)進(jìn)行闡述分析，旨在為加強(qiáng)建筑物防雷提供參考。

【關(guān)鍵詞】 建筑物；防雷；重要性；措施

引言

雷電是自然界中伴有閃電和雷鳴的一種放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于對(duì)流發(fā)展旺盛的積雨云中，云層上部正電荷與下部負(fù)電荷之間形成一個(gè)電位差，當(dāng)電位差達(dá)到一定程度后，就會(huì)產(chǎn)生放電，常伴隨強(qiáng)烈的劇風(fēng)和暴雨，有時(shí)還伴有冰雹和龍卷風(fēng)。雷電發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的雷電流作為主要的破壞源，以直接雷擊、感應(yīng)雷擊和由架空線路引導(dǎo)侵入雷對(duì)建筑物、電氣設(shè)備、人員等進(jìn)行危害，涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、建筑、電力、通信、航空、交通、石油化工、金融證券、人類生產(chǎn)活動(dòng)等各行業(yè)，其巨大的破壞性可造成建筑物毀壞以及物資和人員的巨大損失和傷亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，雷電造成的損失已經(jīng)上升到自然災(zāi)害的第三位，全球每年因雷擊造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)。不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因雷擊及雷擊負(fù)效應(yīng)造成的人員傷亡達(dá)3000～4000人，財(cái)產(chǎn)損失50～100億元。

鄖西縣位于鄂豫陜?nèi)〗唤缣帲闹芫鶠榇笊剿鶉?，境?nèi)山高坡陡，溝壑縱橫，地勢(shì)西北高、東南低，史稱“依山帶江”。鄖西縣地處北亞熱帶季風(fēng)氣候最北部，位于我國(guó)南北氣候分界帶上，冷暖空氣交匯頻繁，再加上特殊地形地貌及地形和熱力抬升作用影響，常出現(xiàn)局地?zé)釋?duì)流天氣，屬雷電多發(fā)區(qū)，年平均雷暴日數(shù)為35d，個(gè)別年份高達(dá)65d，一年四季均可出現(xiàn)雷電現(xiàn)象。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的迅速發(fā)展及信息技術(shù)時(shí)代的到來，建筑物越建越高，且智能建筑物越來越多，建筑物內(nèi)不斷涌現(xiàn)出大量的電氣設(shè)備及電子設(shè)備，雷電構(gòu)成的威脅也日趨嚴(yán)重。

1.建筑物防雷重要性

隨著電子設(shè)備的普及，計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)各行各業(yè)，建筑物內(nèi)幾乎無不設(shè)有復(fù)雜程度不同的微電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，民用建筑也不例外。感應(yīng)雷電波及雷電電磁脈沖入侵干擾損壞成為雷擊災(zāi)害的頻發(fā)事故。雷擊對(duì)建筑物及其室內(nèi)設(shè)備造成的危害主要表現(xiàn)在：

①直擊雷危害。直擊雷擊中建筑物后，如果雷電流不能不能迅速泄入大地，可導(dǎo)致放電通道內(nèi)的建筑物遭受嚴(yán)重的破壞，甚至發(fā)生火災(zāi)。

②雷電波侵入。雷電擊中建筑物外部線纜后放電，所產(chǎn)生的雷電波或過電壓會(huì)以光速沿金屬線路擴(kuò)散，入侵并危及建筑物內(nèi)電子設(shè)備和自動(dòng)化控制等系統(tǒng)。

③感應(yīng)過電壓。雷電擊中室外線路、管道等后在電源和線路或金屬管道、金屬支架上感應(yīng)生成過電壓；或是建筑物遭受雷擊后，雷電波沿建筑物頂部接閃器、引下線泄放入大地過程中，會(huì)在引下線周圍形成強(qiáng)大的瞬變磁場(chǎng)，輕則造成電子設(shè)備受到干擾，數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)生誤動(dòng)作或暫時(shí)癱瘓，嚴(yán)重時(shí)可引起元器件擊穿及電路板燒毀，致使整個(gè)系統(tǒng)陷于癱瘓狀態(tài)。

④地電位反擊。當(dāng)雷電直接擊中裝有防雷設(shè)施的建筑物時(shí)，接地網(wǎng)地電位會(huì)在數(shù)微秒內(nèi)被抬高數(shù)萬或數(shù)十萬伏，高度破壞性的雷電流將從各種防雷設(shè)施的接地部分流向供電系統(tǒng)或各種網(wǎng)絡(luò)信號(hào)系統(tǒng)，或擊穿大地絕緣而流向另一設(shè)施的供電系統(tǒng)或信號(hào)系統(tǒng)，從而反擊破壞或損毀電子設(shè)備；同時(shí)在未實(shí)施等電位連接的導(dǎo)線回路中，極可能誘發(fā)高電位而產(chǎn)生火花放電的危險(xiǎn)。

2.建筑物防雷保護(hù)措施

國(guó)際電工委員會(huì)編制的標(biāo)準(zhǔn)（IEC1024-1）將建筑物防雷裝置分為外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。外部防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置；內(nèi)部防雷裝置用于減少建筑物內(nèi)雷電流及其產(chǎn)生的電磁效應(yīng)以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害，包括等電位連接、屏蔽、電涌保護(hù)器及合理布線和良好接地等。

2.1 外部防雷

①接閃器。接閃器是將附近雷云放電誘導(dǎo)過來，通過引下線注入大地，避免其安全距離內(nèi)一定高度的建筑物遭受直擊雷。接閃器包括避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)及籠網(wǎng)，其中避雷針針尖由厚度≥3mm、長(zhǎng)度1～2m的鍍鋅圓鋼或鋼管制成，單根避雷針保護(hù)范圍以避雷針為軸的圓錐形計(jì)算，處于該空間范圍內(nèi)均可得到保護(hù)；避雷帶是由8mm鍍鋅圓鋼或截面≥50mm?的扁鋼制成的條形長(zhǎng)帶，通常架設(shè)在高出屋面0.2m處，兩根平行避雷帶之間要保持10m以內(nèi)距離；避雷網(wǎng)采用截面≥50mm?的鍍鋅圓鋼或扁鋼制成，其交叉點(diǎn)牢固焊接，通常暗裝在居屋面層厚度≤20cm處，連接良好的建筑物鋼筋混凝土屋面板也可作為避雷網(wǎng)。

②引下線。接閃器通過引下線與接地裝置連接，引下線可將接閃器上的雷電流引入大地，一般采用截面≥48mm?的鍍鋅圓鋼或扁鋼制成。引下線應(yīng)沿建筑物外墻均勻明敷設(shè)，固定埋設(shè)在強(qiáng)力的支持卡子上，當(dāng)作暗敷設(shè)時(shí)，引下線截面應(yīng)加大；通常不能少于兩根，每根引下線間距≤30m，周長(zhǎng)和高度≤40m的建筑物，可只設(shè)一根引下線。也可將建筑物消防梯、煙囪鐵爬梯作為引下線，所有金屬部件之間應(yīng)連接為電氣通路，高層建筑物鋼筋混凝土按板、梁、柱及基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋均可作為引下線。

③接地裝置。指埋入地下的接地導(dǎo)體和垂直打入地內(nèi)的接地體，用于迅速疏散雷電流至大地中去，接地體接地電阻應(yīng)≤10Ω。接地體應(yīng)采用鍍鋅鋼材，如果埋入化學(xué)腐蝕性的土壤時(shí)，可適當(dāng)加大接地體及連接點(diǎn)截面。如果建筑物內(nèi)外地下管道或鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋具有一定長(zhǎng)度，且滿足接地電阻要求，可作為建筑物外部防雷自然接地體。

2.2 感應(yīng)雷防護(hù)

應(yīng)將建筑物內(nèi)部設(shè)備、鋼窗、管道、構(gòu)架等金屬物通過接地裝置與大地進(jìn)行可靠連接，對(duì)于平行敷設(shè)的金屬管道、構(gòu)架和電纜線外皮等，如果距離較近，也應(yīng)按照規(guī)范要求每隔一段距離采用金屬線跨接，這樣就可將雷電擊中建筑物后的殘留電荷迅速泄入大地，防止感應(yīng)雷危害。

2.3 雷電波入侵防護(hù)

利用避雷器或保護(hù)間隙將雷電流在室外引入大地，如在電源設(shè)備引入室內(nèi)端安裝電涌保護(hù)器，上端接入電路，下端作接地，當(dāng)遭受雷擊過電壓沖擊波沿線路入侵時(shí)，電涌保護(hù)器擊穿接地，強(qiáng)行截?cái)鄾_擊波，之后電涌保護(hù)器間隙又恢復(fù)絕緣狀態(tài)，保護(hù)系統(tǒng)正常工作。此外，還要防止雷電流流經(jīng)引下線時(shí)產(chǎn)生高電位對(duì)金屬物體等造成反擊，破壞電氣設(shè)備，燒穿金屬管道，甚至引發(fā)火災(zāi)、爆炸及人員傷亡等，應(yīng)將建筑蘇金屬物體與防雷裝置接閃器、引下線分隔開，保持一定安全距離，或是將建筑物內(nèi)金屬管道系統(tǒng)主干管道外與附近防雷裝置連接。

3.建筑物防雷保護(hù)應(yīng)注意的問題

①建筑物防雷工程應(yīng)根據(jù)所在區(qū)域地質(zhì)、土氣象、環(huán)境、、雷電活動(dòng)規(guī)律及建筑物特點(diǎn)等，進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)、專業(yè)施工、嚴(yán)格驗(yàn)收、定期檢測(cè)維護(hù)等，采用技術(shù)、質(zhì)量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的防雷產(chǎn)品，確保防雷裝置安全有效。

②改、擴(kuò)建建筑物或新增設(shè)備時(shí)，應(yīng)對(duì)原有防雷裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和建設(shè)。

③每年雷雨季到來前，應(yīng)至少由法定檢測(cè)技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次全面的防雷裝置檢測(cè)，分析評(píng)估防雷裝置安全性能，為物業(yè)管理部門制定相應(yīng)的雷電災(zāi)害防御應(yīng)急預(yù)案提供理論和技術(shù)保障。

④建筑物所屬物業(yè)管理部門應(yīng)建立各項(xiàng)防雷安全工作，專設(shè)雷電災(zāi)害防范責(zé)任人，雷雨季節(jié)加強(qiáng)防雷裝置檢查和日常維護(hù)，雷電天氣，如發(fā)生雷擊事故應(yīng)及時(shí)上報(bào)，由專家進(jìn)行勘查評(píng)估，如僅是發(fā)現(xiàn)防雷裝置損壞應(yīng)由專業(yè)人員及時(shí)進(jìn)行更換。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊蕊，宿梅娟，張寧. 淺談對(duì)新建建筑物防雷的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J]. 科技與生活，2010（18）

[2] 谷守金，馬壯. 淺談建筑物防雷的重要性與實(shí)施措施[J]. 黑龍江科技信息，2011（24）

第一作者簡(jiǎn)介：謝雙虎 （1963年-） 漢，湖北省十堰市鄖西縣人， 中專 ，助理工程師，從事防雷工作。