海南農(nóng)村新建樓房防雷技術(shù)研究

黃宏健

（海南祥云雷電防護(hù)有限公司，海南 海口 570203）

引言

雷電是一種大氣放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云，當(dāng)云與地之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大到可以擊穿空氣時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電閃雷鳴形成雷電。近年來(lái)，雷電災(zāi)害已逐漸成為危害程度僅次于暴雨洪澇、氣象地質(zhì)災(zāi)害的第三大氣象災(zāi)害。海南島四面環(huán)海，屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候，一年四季都有雷暴發(fā)生，年平均雷暴日數(shù)113天，居全國(guó)之冠。海南在雷雨天氣，農(nóng)村房屋遭雷擊事故時(shí)有發(fā)生，給村民的財(cái)產(chǎn)損失和生命安全帶來(lái)較大威脅。2015年5月21日下午3點(diǎn)，瓊海市龍江鎮(zhèn)蒙養(yǎng)村委會(huì)蔡德群家住宅樓遭受雷擊，造成三部空調(diào)、一部冰箱、一臺(tái)電視機(jī)、兩臺(tái)電腦及三部熱水器損壞。2011年5月23日，萬(wàn)寧市龍滾鎮(zhèn)東環(huán)鐵路安置村蔡某家樓房發(fā)生雷擊事故，雷電把屋頂炸了個(gè)小坑。加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村的雷電保護(hù)已經(jīng)成為一個(gè)越來(lái)越重要的課題擺在我們面前。

1 海南農(nóng)村房屋易發(fā)生雷擊事故分析

海南農(nóng)村的房子主要有瓦房和樓房。瓦房由于采用磚木結(jié)構(gòu)，與大地基本連為一體，且多為老房子電器設(shè)施較少，建筑高度較低，所以遭受雷擊事故相對(duì)較少。樓房由于采用混磚或鋼筋框架結(jié)構(gòu)，并多由村內(nèi)發(fā)展到村外，周?chē)容^空曠，樓頂還裝有太陽(yáng)能熱水器，室內(nèi)有電視機(jī)、高級(jí)音響等家用電器，加上院內(nèi)院外多有架空供電線(xiàn)路、電信線(xiàn)路，樓房極易遭受雷擊，造成建筑物受損，電器設(shè)備的損害，嚴(yán)重時(shí)甚至造成人員傷亡的雷擊事故。由于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，年輕人傳統(tǒng)觀念淡化，特別是經(jīng)歷2014年的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”致瓦房嚴(yán)重?fù)p毀事實(shí)后，村民的建房觀念已悄然改變，興建樓房越來(lái)越多。因此，如何與時(shí)俱進(jìn)加強(qiáng)農(nóng)村平屋面樓房防雷設(shè)施建設(shè)迫在眉睫。

2 海南農(nóng)村樓房綜合防雷設(shè)計(jì)

農(nóng)村新建樓房防雷技術(shù)應(yīng)采取綜合防雷措施，充分利用框架結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)安裝建筑物直擊雷防護(hù)裝置；內(nèi)部防雷設(shè)施則采用在電源線(xiàn)路或電話(huà)等各類(lèi)信號(hào)線(xiàn)路上安裝相應(yīng)的SPD來(lái)抑制沿線(xiàn)路引入的雷電波。兩者有機(jī)結(jié)合，相互補(bǔ)充，有效的防止雷擊事故，減少雷電災(zāi)害。

2.1 外部防雷措施

海南農(nóng)村樓房至少應(yīng)按第三類(lèi)建筑物防雷的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)?；谀陀?、節(jié)省投資、電氣性能良好的原因，應(yīng)充分利用建筑物本身的基礎(chǔ)構(gòu)造鋼筋、結(jié)構(gòu)柱鋼筋等作為防雷裝置。

（1）接地裝置。對(duì)于新建的框架或混磚結(jié)構(gòu)建筑物，應(yīng)利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的主鋼筋作為防雷的垂直接地裝置，利用地梁（鋼筋混凝土圈梁）內(nèi)主鋼筋作為防雷的水平接地裝置。要求結(jié)構(gòu)柱與樁間的地梁鋼筋至少2根兩根Φ12主鋼筋焊接連通，確保結(jié)構(gòu)柱、地梁內(nèi)的鋼筋焊接連成一整體。由于海南農(nóng)村絕大多數(shù)的土壤電阻率小于3000Ωm，且利用基礎(chǔ)鋼筋作為接地裝置時(shí)，其環(huán)形接地裝置所包圍的等效圓半徑均大于5m，因此，防雷接地裝置可不計(jì)及接地電阻。但當(dāng)在農(nóng)村特殊土壤（土壤電阻率大于3000Ωm）上建筑房屋的接地裝置接地電阻大于時(shí)30Ω時(shí)，則應(yīng)增加人工接地裝置。人工接地裝置的水平接地體采用40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用50mm×50mm×5mm的熱鍍鋅角鋼、間距5m直接打入，并與水平接地體可靠焊接，接地體埋深不應(yīng)小于0.5m，增加的接地裝置應(yīng)確保其接地電阻小于30Ω。

（2）引下線(xiàn)。利用外圍結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土柱內(nèi)2根不小于Φ16mm或4根不小于Φ12mm的主鋼筋作防雷引下線(xiàn)，做引下線(xiàn)的主筋焊接，要求通長(zhǎng)焊接連通，其上端應(yīng)與屋頂避雷帶焊接，下端與底板基礎(chǔ)梁或樁基內(nèi)主鋼筋可靠焊接，構(gòu)成電氣通路。為了進(jìn)一步增加防雷泄流效果，應(yīng)全部利用建筑物所有外柱作為引下線(xiàn)，而不是死按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的引下線(xiàn)間距不大于25m來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（3）接閃器。屋頂設(shè)置明裝接閃帶，沿女兒墻、樓梯頂、水箱頂、裝飾構(gòu)架等突出部位安裝，整個(gè)屋面應(yīng)組成不大于20m×20m或24m×16m的接閃網(wǎng)；閃帶材料可采用Φ10mm或以上鍍鋅圓鋼。

2.2 預(yù)留等電位連接

為保證在遭受直擊雷擊時(shí)不產(chǎn)生反擊和危險(xiǎn)的接觸電壓，以及便于安裝SPD需要，在防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在建筑物總配電箱安裝位置，電話(huà)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路進(jìn)線(xiàn)盒的位置，樓面安裝衛(wèi)星接受天線(xiàn)、太陽(yáng)能熱水器、樓頂金屬水箱，以及室內(nèi)安裝的電熱水器的位置，從就近的結(jié)構(gòu)樁、地梁中用不小于Φ12mm圓鋼或30X3扁鋼焊接引出等電位連接端子，作為SPD接地線(xiàn)或屋面、室內(nèi)金屬設(shè)備接地用，確保防雷效果好、又經(jīng)濟(jì)。

2.3 防閃電電涌侵入措施

（1）電源線(xiàn)路。農(nóng)村配電系統(tǒng)主要為T(mén)T系統(tǒng)。普遍采用220V低壓線(xiàn)路（1條相線(xiàn)、1條中性線(xiàn)）架空進(jìn)入各家各戶(hù)，為了防止閃電電涌通過(guò)電源線(xiàn)路對(duì)家用電器造成的危害，一是在建筑物總配電箱處，將總配電箱金屬外殼和預(yù)留的接地端子進(jìn)行良好接地；二是在總配電箱預(yù)留的接地端子上引出PE線(xiàn)，使進(jìn)入室內(nèi)的供電線(xiàn)路變成三條線(xiàn)路，即1條L線(xiàn)、1條N線(xiàn)、1條PE線(xiàn)（圖1）；三是在總配電箱處安裝第一級(jí)電源SPD，SPD的標(biāo)稱(chēng)放電電流宜≥12.5KA（10／350us）或 50KA（8／20us），沖擊殘壓不大于2.5KV；四是利用安裝在插座板內(nèi)的電源SPD（即具有防雷功能的插板）作為第二級(jí)防護(hù)，SPD的標(biāo)稱(chēng)放電電流宜≥5KA （8／20us），沖擊殘壓不大于0.9KV；把電視機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、音響等家用電器通過(guò)該插座板取電，以確保這些家居設(shè)備得到一定過(guò)電壓保護(hù)，以進(jìn)一步減少發(fā)生雷擊事故的概率。

圖1 入戶(hù)供電線(xiàn)路雷電防護(hù)示意圖

（2）電話(huà)、網(wǎng)絡(luò)等信號(hào)線(xiàn)路。進(jìn)入建筑物的信號(hào)線(xiàn)路主要包括電話(huà)線(xiàn)、電視接收天線(xiàn)、寬帶線(xiàn)路線(xiàn)路等。根據(jù)雷電電磁脈沖理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，電子計(jì)算機(jī)等設(shè)備的損壞，主要是由閃電感應(yīng)造成的，閃電感應(yīng)可以通過(guò)供電線(xiàn)路、信號(hào)線(xiàn)路進(jìn)入到電器設(shè)備內(nèi)部，破壞其接口或電子元件。由于農(nóng)村信號(hào)線(xiàn)路也都采用架空線(xiàn)路進(jìn)入室內(nèi)，因此，應(yīng)在這些信號(hào)線(xiàn)路連接的家用電器設(shè)備的端口處安裝相適配的信號(hào)SPD進(jìn)行保護(hù)。如在電話(huà)機(jī)、電視機(jī)前端串聯(lián)電話(huà)、電視線(xiàn)路等SPD。采用的各類(lèi)信號(hào)SPD參數(shù)指標(biāo)符合該設(shè)備的傳輸性能要求。

2.4 樓頂大件金屬物的防雷

現(xiàn)代農(nóng)村樓房屋面都安裝有金屬儲(chǔ)水箱、太陽(yáng)能熱水器和衛(wèi)星電視天線(xiàn)。對(duì)于金屬儲(chǔ)水箱，應(yīng)從對(duì)稱(chēng)兩個(gè)方向?qū)⑺渑c樓面預(yù)留的接地端子或接閃帶就近進(jìn)行可靠聯(lián)接。對(duì)于太陽(yáng)能熱水器和衛(wèi)星電視天線(xiàn)的金屬底座，除應(yīng)與樓面預(yù)留的接地端子進(jìn)行可靠的聯(lián)接外，還必須安裝獨(dú)立的接閃桿（俗稱(chēng)避雷針）進(jìn)行直擊雷保護(hù)。接閃桿應(yīng)離開(kāi)太陽(yáng)能熱水器有1m、離開(kāi)衛(wèi)星電視天線(xiàn)有3m以上的凈距離，其底端與樓面避雷帶就近焊接連接，接閃桿的高度應(yīng)根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的滾球法（按第三類(lèi)防雷建筑物）進(jìn)行計(jì)算。為進(jìn)一步做好雷電防護(hù)，建議將從屋面的太陽(yáng)能熱水器、衛(wèi)星接收天線(xiàn)引入室內(nèi)的各類(lèi)信號(hào)線(xiàn)敷設(shè)在金屬管道內(nèi)，金屬管兩端應(yīng)做好良好接地。

圖2 太陽(yáng)能熱水器和衛(wèi)星天線(xiàn)直擊雷防護(hù)示意圖

3 加強(qiáng)農(nóng)村防雷工作的建議

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，樓房的增多，無(wú)防雷裝置或防雷裝置不合格的樓房越來(lái)越成為雷擊的重災(zāi)區(qū)。實(shí)踐證明雷電并不可怕，只要積極采取相關(guān)的措施，就能將雷電災(zāi)害控制在最小范圍，減少村民財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。一是應(yīng)加強(qiáng)雷電防護(hù)知識(shí)的宣傳，科學(xué)認(rèn)識(shí)雷電、克服僥幸心理，確實(shí)讓廣大農(nóng)民群眾了解雷電防護(hù)的重要性，增強(qiáng)他們的雷電防護(hù)意識(shí)管理。二是村民在修建自己的樓房時(shí)應(yīng)向具有防雷設(shè)計(jì)資質(zhì)的單位或個(gè)人尋求幫助，為房屋設(shè)計(jì)科學(xué)經(jīng)濟(jì)的雷電防護(hù)裝置并正確施工。要做到防雷裝置與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用，以減少不必要的重復(fù)施工的浪費(fèi)。三是電力、電信、通信、廣播電視部門(mén)在架設(shè)線(xiàn)路時(shí)應(yīng)盡量做好防雷設(shè)計(jì)，有條件的應(yīng)采用套金屬、埋地敷設(shè)線(xiàn)路入戶(hù)，并在這些線(xiàn)路的入戶(hù)端安裝相應(yīng)的電涌保護(hù)器。四是村民應(yīng)掌握必要的防雷常識(shí)。在雷雨天氣時(shí)，盡量不要使用電話(huà)或看電視，并及時(shí)將有線(xiàn)電視和網(wǎng)線(xiàn)拔掉，以避免雷擊事故發(fā)生。如在戶(hù)外遭遇雷電時(shí)，不要在野外奔跑，而應(yīng)選擇低洼處，雙腳并腳蹲下，卸去身上所帶金屬物品；不要靠近電線(xiàn)桿、高塔等高大物體；不要騎自行車(chē)，在水面上作業(yè)、游泳時(shí)應(yīng)迅速上岸等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)村樓房的防雷是一個(gè)綜合工程，防雷設(shè)計(jì)應(yīng)外部防雷及內(nèi)部防雷兩個(gè)方面綜合來(lái)考慮。在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)針對(duì)室內(nèi)各種家用電器設(shè)備的安裝位置、等電位端子預(yù)留點(diǎn)等方面做防雷措施的設(shè)計(jì)，使整個(gè)防雷系統(tǒng)取得良好的防雷效果及經(jīng)濟(jì)實(shí)用。此外，海南農(nóng)村由于受到經(jīng)濟(jì)和防雷技術(shù)的限制，加上認(rèn)知上存在的僥幸心理，造成樓房在建設(shè)時(shí)過(guò)少考慮對(duì)雷電的防護(hù)，作為各級(jí)防雷主管部門(mén)應(yīng)加大對(duì)農(nóng)村防雷知識(shí)的普及，喚起村民對(duì)農(nóng)村防雷工作的重視，當(dāng)?shù)卣块T(mén)應(yīng)該把農(nóng)村防雷減災(zāi)工作與中央加快新農(nóng)村建設(shè)的政策有機(jī)結(jié)合起來(lái)，對(duì)安裝了防雷裝置的農(nóng)民給予適當(dāng)?shù)慕?jīng)費(fèi)補(bǔ)助，真正讓防雷工作與農(nóng)村建設(shè)同步發(fā)展，讓農(nóng)民真正過(guò)上幸福安居的生活。

［1］潘家利.建筑物防雷設(shè)計(jì)技術(shù)探討 ［J］.廣西氣象，2003，24（2）：34－40.

［2］朱明，丘志彪，蔡木民，等.探討農(nóng)村雷電災(zāi)害的成因及防雷減災(zāi)對(duì)策［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（1）：90－92.

［3］周炳輝，林堅(jiān)，張其敏.從一宗雷擊事故看如何加強(qiáng)遂溪縣農(nóng)村雷電災(zāi)害防御工作［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，31（S2）：172－173.

［4］黃劍釗.新型國(guó)家自動(dòng)站現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN的研究及維護(hù)方法［J］.氣象研究與應(yīng)用，2016，37（2）：87－89.

［5］張娟，林卓宏，陳巧淑，等.自動(dòng)氣象站觀測(cè)場(chǎng)防雷接地制式的技術(shù)分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（4）69－71.

［6］姚家釗，陳華宣.基層氣象臺(tái)站防雷問(wèn)題淺析及解決方法［J］.氣象研究與應(yīng)用，2009，30（1）：78－81.

［7］黃仁立，羅曉軍，周開(kāi)春.防城港天氣雷達(dá)樓雷擊防護(hù)等級(jí)及防護(hù)設(shè)計(jì)［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（4）：111－114.

［8］黎錦雷，韋菊，楊玉靜.新型自動(dòng)氣象站故障分析與排除［J］.氣象研究與應(yīng)用，2015，36（4）：102－104.

［9］傅俊霖，黃君健，何肖珍.防雷裝置接地電阻的認(rèn)識(shí)和探討［J］.氣象研究與應(yīng)用，2008，29（2）：68－69.

［10］韓建海，吳松.一次風(fēng)電場(chǎng)雷災(zāi)的特點(diǎn)及原因分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2016，37（1）：121－123.

［11］羅天龍.電涌保護(hù)器的簡(jiǎn)易檢測(cè)方法［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（2）：92－94.

［12］楊仲江，盧燕，曹書(shū)華.用于防雷工程的電涌保護(hù)器的測(cè)試研究［J］.氣象研究與應(yīng)用，2007，28（4）：54－57.

［13］譚惠冰，杜建德，梁偉漢，等.電涌保護(hù)器（SPD）在低壓電氣系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（4）：92－97.

［14］林政，黎梓華，唐雷.淺談如何利用法拉第籠原理防護(hù)雷電電磁脈沖［J］.氣象研究與應(yīng)用，2009，30（1）：83－84.