對(duì)小黃山某景觀建筑物的雷電防護(hù)淺析

郭起春

(大連六環(huán)景觀建筑設(shè)計(jì)院有限公司,遼寧大連 116001)

對(duì)小黃山某景觀建筑物的雷電防護(hù)淺析

郭起春

(大連六環(huán)景觀建筑設(shè)計(jì)院有限公司,遼寧大連 116001)

伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國已邁入以電力和電子為主的現(xiàn)代化時(shí)代,雷電防護(hù)技術(shù)應(yīng)用的重要性也日漸凸顯,人們對(duì)雷電的發(fā)生、發(fā)展、消散過程的認(rèn)識(shí)研究也日益深入。本文主要針對(duì)小黃山某景觀建筑物遭雷擊事件,簡要闡述雷電防護(hù)的重要性以及防雷技術(shù)、等電位接地等的一些具體做法。

雷擊 防雷技術(shù) 等電位接地

在自然災(zāi)害中，雷電引起的災(zāi)害算得上是最嚴(yán)重的一種。雷電災(zāi)害所具有的巨大的破壞性，是目前人類無法阻止和控制的。它對(duì)人類以及人類賴以生存的自然資源和人類創(chuàng)造的物質(zhì)文明都構(gòu)成了巨大的威脅。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，人類逐漸有了更完善的防雷措施。對(duì)于雷電的防護(hù)，只有力爭做到統(tǒng)籌兼顧，采取一系列的現(xiàn)代防雷技術(shù)措施和技術(shù)裝備，全方位堵截雷電入侵通道，才能盡可能地把雷電災(zāi)害造成的損失減小到最低限度。

1 雷電防護(hù)的概念

雷電是一種壯觀而又令人恐怖的大氣自然現(xiàn)象，是發(fā)生于大氣中的一種瞬態(tài)大電流、高電壓、強(qiáng)電磁輻射的天氣現(xiàn)象，由于雷電發(fā)生、發(fā)展過程的特殊性，常常威脅著人類的生命安全，常使建筑、電力、電子、通信和航空、航天等諸多領(lǐng)域遭受嚴(yán)重破壞。到目前為止，雷電作為一種強(qiáng)大自然力的爆發(fā)，尚無法有效地加以制止，人們力所能及的工作是設(shè)法限制雷擊所造成的破壞作用，將雷擊的危害減小到盡可能低的限度。

雷電防護(hù)就是指保護(hù)建筑物、電力系統(tǒng)及其他一些裝置和設(shè)施免遭雷電損害的技術(shù)措施。雷電防護(hù)將成為保障人類生命財(cái)產(chǎn)的必要措施。

2 雷電防護(hù)技術(shù)體系

2.1 概述

雖然防雷裝置不可能保證建筑物、人身或其他被保護(hù)對(duì)象等100%地不受到雷擊的損害，但實(shí)踐證明，按照一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雷電防護(hù)，的確能大大減少被保護(hù)物遭受雷擊產(chǎn)生損害的危險(xiǎn)性。在人類社會(huì)的防雷史上，以富蘭克林避雷針為主體的傳統(tǒng)防雷技術(shù)，對(duì)生命、財(cái)產(chǎn)、建筑物起到了一定的保護(hù)作用，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一方面是隨著新技術(shù)的應(yīng)用帶來了新的雷擊方式，另一方面隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展人們對(duì)雷電發(fā)生機(jī)理及其規(guī)律的認(rèn)識(shí)更加深刻?，F(xiàn)在，雷電防護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了綜合防護(hù)階段。目前比較行之有效的方法是按照防止直接雷擊、感應(yīng)雷擊、雷電入侵波等設(shè)計(jì)一個(gè)綜合的雷電防護(hù)系統(tǒng)，對(duì)一切進(jìn)雷通道的雷電破壞能量分別采用接閃、分流、均壓、屏蔽、接地等手段，形成對(duì)建筑物及其內(nèi)電子設(shè)備進(jìn)行全方位的雷電防護(hù)技術(shù)體系。

我國從20世紀(jì)80年代開始陸續(xù)制定了相應(yīng)的防雷技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010；《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004；《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》GB7450－87；《電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程》DL548－94等等。

2.2 接地電阻是否是衡量地網(wǎng)接地效果的唯一標(biāo)準(zhǔn)

接地作為應(yīng)用最廣泛的電氣安全措施之一，對(duì)防雷而言至關(guān)重要，對(duì)各種電子電氣設(shè)備的正常使用和保護(hù)更是不可缺少的，當(dāng)然它同時(shí)也能確保電力系統(tǒng)運(yùn)行人員及其他人員的人身安全。接地就是讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下線上的過電壓，避免發(fā)生反擊。接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷、感應(yīng)雷、或其他形式的雷，最終都是把雷電流送入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置是不能可靠地避雷的。接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時(shí)間就越短，危險(xiǎn)性就越小。

3 小黃山某景觀建筑物的遭雷擊事故分析

3.1 雷擊事故分析

根據(jù)對(duì)小黃山某木質(zhì)景觀涼亭建筑物的位置、重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果以及預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)、當(dāng)?shù)啬昀妆┤盏鹊葦?shù)據(jù)分析，該建筑當(dāng)初沒有做防雷設(shè)計(jì)。工程完工一年后的某天罕見的多雷暴雨天氣下，遭遇雷擊?，F(xiàn)場建筑物破壞嚴(yán)重，屋頂破裂、圓木柱從中間爆裂等。

為什么會(huì)造成圓木柱雷擊爆裂現(xiàn)象呢？可以確定這是由閃電的機(jī)械效應(yīng)引起的。一方面，當(dāng)雷電擊中物體時(shí)，熱效應(yīng)和徑向自壓縮力會(huì)使物體材料的屈服點(diǎn)降低。如果徑向壓縮力超過了材料的屈服點(diǎn)，被擊中物體就會(huì)發(fā)生形變，再加上物體表面的束縛力因歐姆熱而削弱，巨大的徑向自壓縮力將會(huì)沖出物體表面，使物體發(fā)生爆炸或其他損壞。另一方面，當(dāng)被擊物中有巨大的雷電流(通常溫度高達(dá)15000℃)經(jīng)過時(shí)，此熱量會(huì)向被擊中物體內(nèi)滲透。原先殘留在電介質(zhì)中的水分急劇蒸發(fā)為大量氣體，被擊物縫隙中的氣體也劇烈膨脹。因而在被擊物體內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)大的機(jī)械壓力，致使被擊物體遭受嚴(yán)重破壞甚至發(fā)生爆炸?？梢娢覀?cè)诜览诇p災(zāi)工作中，對(duì)閃電的機(jī)械效應(yīng)同樣應(yīng)給予高度的重視。

3.2 雷電防護(hù)措施

根據(jù)此次雷擊事故及《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010中相關(guān)要求，決定對(duì)該建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，本工程按三類防雷保護(hù)設(shè)計(jì)，景亭頂部沿屋脊及屋檐裝設(shè)鍍鋅圓鋼8避雷網(wǎng)；支持卡子采用25x4鍍鋅扁鋼間距1米，高度180mm；并采用12鍍鋅圓鋼做為避雷引下線；避雷引下線應(yīng)上下貫通，并在距地面0．5米處設(shè)斷接卡子，具體做法參見 "建筑電氣安裝工程圖集" 第JD10-107；斷接卡子下部應(yīng)與接地母線進(jìn)行可靠電氣焊接。接地母線采用40mmX4mm鍍鋅扁鋼，埋深不小于1000mm；接地電阻要求不大于10Ω，經(jīng)實(shí)測不滿足要求，需增設(shè)接地極(25熱鍍鋅鋼管垂直接地體或40x4熱鍍鋅扁鋼水平接地體)，接地極間距5米，直至滿足接地電阻值要求；所有避雷系統(tǒng)相關(guān)構(gòu)件均采用熱鍍鋅材料，連接處均需電氣焊接并涂防銹漆等等。

另外由于涼亭周邊土質(zhì)情況屬于高土壤電阻率的多巖石地區(qū)，土壤電阻率可達(dá)1000至5000歐姆米。因此，為降低防直擊雷沖擊接地電阻可通過以下方法(1)采用多支線外引接地裝置；(2)換土；(3)填充電阻率較低物質(zhì)或采用降阻劑等措施埋設(shè)接地體。此外還可以采用敷設(shè)引外接地體或深埋接地體等辦法，來達(dá)到降阻的目的。本工程采取換土及使用降阻劑的方法實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

可見，現(xiàn)代雷電防護(hù)工作必須做到全方位立體防護(hù)，不能只根據(jù)國家規(guī)范對(duì)建筑物的分類等簡單考慮，而應(yīng)該依據(jù)具體項(xiàng)目所處的位置及周邊建筑的雷擊經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等綜合考慮，并結(jié)合新時(shí)代的新知識(shí)，認(rèn)真負(fù)責(zé)地認(rèn)識(shí)和研究現(xiàn)代防雷技術(shù)，才能有效的提高雷電防護(hù)的綜合能力。

[1]李良福.雷電防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究.北京:氣象出版社,2008.1.

[2]肖穩(wěn)安,等.防雷專業(yè)技術(shù)知識(shí)問答.北京:氣象出版社,2010.6．

[3]劉剛等.防雷與接地技術(shù)概論.廣州:華南理工大學(xué)出版社,2011.6.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50057-2010.第一版.北京:中國計(jì)劃出版社,2011.