對小黃山某景觀建筑物的雷電防護淺析

郭起春

(大連六環景觀建筑設計院有限公司,遼寧大連 116001)

對小黃山某景觀建筑物的雷電防護淺析

郭起春

(大連六環景觀建筑設計院有限公司,遼寧大連 116001)

伴隨著國民經濟的高速發展,我國已邁入以電力和電子為主的現代化時代,雷電防護技術應用的重要性也日漸凸顯,人們對雷電的發生、發展、消散過程的認識研究也日益深入。本文主要針對小黃山某景觀建筑物遭雷擊事件,簡要闡述雷電防護的重要性以及防雷技術、等電位接地等的一些具體做法。

雷擊 防雷技術 等電位接地

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

1 雷電防護的概念

雷電是一種壯觀而又令人恐怖的大氣自然現象，是發生于大氣中的一種瞬態大電流、高電壓、強電磁輻射的天氣現象，由于雷電發生、發展過程的特殊性，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、航天等諸多領域遭受嚴重破壞。到目前為止，雷電作為一種強大自然力的爆發，尚無法有效地加以制止，人們力所能及的工作是設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。

雷電防護就是指保護建筑物、電力系統及其他一些裝置和設施免遭雷電損害的技術措施。雷電防護將成為保障人類生命財產的必要措施。

2 雷電防護技術體系

2.1 概述

雖然防雷裝置不可能保證建筑物、人身或其他被保護對象等100%地不受到雷擊的損害，但實踐證明，按照一定的技術標準進行雷電防護，的確能大大減少被保護物遭受雷擊產生損害的危險性。在人類社會的防雷史上，以富蘭克林避雷針為主體的傳統防雷技術，對生命、財產、建筑物起到了一定的保護作用，但隨著科學技術的發展，一方面是隨著新技術的應用帶來了新的雷擊方式，另一方面隨著科學技術的發展人們對雷電發生機理及其規律的認識更加深刻。現在，雷電防護技術已進入了綜合防護階段。目前比較行之有效的方法是按照防止直接雷擊、感應雷擊、雷電入侵波等設計一個綜合的雷電防護系統，對一切進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，形成對建筑物及其內電子設備進行全方位的雷電防護技術體系。

我國從20世紀80年代開始陸續制定了相應的防雷技術規范和標準，如《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010；《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004；《電子設備雷擊保護導則》GB7450－87；《電力系統通信站防雷運行管理規程》DL548－94等等。

2.2 接地電阻是否是衡量地網接地效果的唯一標準

接地作為應用最廣泛的電氣安全措施之一，對防雷而言至關重要，對各種電子電氣設備的正常使用和保護更是不可缺少的，當然它同時也能確保電力系統運行人員及其他人員的人身安全。接地就是讓已經納入防雷系統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，避免發生反擊。接地是避雷技術最重要的環節，不管是直擊雷、感應雷、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間就越短，危險性就越小。

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

根據對小黃山某木質景觀涼亭建筑物的位置、重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果以及預計年雷擊次數、當地年雷暴日等等數據分析，該建筑當初沒有做防雷設計。工程完工一年后的某天罕見的多雷暴雨天氣下，遭遇雷擊。現場建筑物破壞嚴重，屋頂破裂、圓木柱從中間爆裂等。

為什么會造成圓木柱雷擊爆裂現象呢？可以確定這是由閃電的機械效應引起的。一方面，當雷電擊中物體時，熱效應和徑向自壓縮力會使物體材料的屈服點降低。如果徑向壓縮力超過了材料的屈服點，被擊中物體就會發生形變，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沖出物體表面，使物體發生爆炸或其他損壞。另一方面，當被擊物中有巨大的雷電流(通常溫度高達15000℃)經過時，此熱量會向被擊中物體內滲透。原先殘留在電介質中的水分急劇蒸發為大量氣體，被擊物縫隙中的氣體也劇烈膨脹。因而在被擊物體內部會出現強大的機械壓力，致使被擊物體遭受嚴重破壞甚至發生爆炸。可見我們在防雷減災工作中，對閃電的機械效應同樣應給予高度的重視。

3.2 雷電防護措施

根據此次雷擊事故及《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010中相關要求，決定對該建筑物進行防雷設計，本工程按三類防雷保護設計，景亭頂部沿屋脊及屋檐裝設鍍鋅圓鋼8避雷網；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；避雷引下線應上下貫通，并在距地面0．5米處設斷接卡子，具體做法參見 "建筑電氣安裝工程圖集" 第JD10-107；斷接卡子下部應與接地母線進行可靠電氣焊接。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，經實測不滿足要求，需增設接地極(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；所有避雷系統相關構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情況屬于高土壤電阻率的多巖石地區，土壤電阻率可達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或采用降阻劑等措施埋設接地體。此外還可以采用敷設引外接地體或深埋接地體等辦法，來達到降阻的目的。本工程采取換土及使用降阻劑的方法實現。

4 結語

可見，現代雷電防護工作必須做到全方位立體防護，不能只根據國家規范對建筑物的分類等簡單考慮，而應該依據具體項目所處的位置及周邊建筑的雷擊經驗數據等綜合考慮，并結合新時代的新知識，認真負責地認識和研究現代防雷技術，才能有效的提高雷電防護的綜合能力。

[1]李良福.雷電防護關鍵技術研究.北京:氣象出版社,2008.1.

[2]肖穩安,等.防雷專業技術知識問答.北京:氣象出版社,2010.6．

[3]劉剛等.防雷與接地技術概論.廣州:華南理工大學出版社,2011.6.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑物防雷設計規范GB 50057-2010.第一版.北京:中國計劃出版社,2011.