鋁型材質別墅防雷設計方案

陳強　林志輝　蕭子淇

（廣東省肇慶市氣象局　廣東省肇慶市　526040）

鋁型材質別墅防雷設計方案

陳強林志輝蕭子淇

（廣東省肇慶市氣象局廣東省肇慶市526040）

本文相關的防雷規范入手，通過分析新型材質鋁型金屬材料別墅情況。因地制宜，設計出合理的防雷設計方案、從防雷施工的角度分析地建筑物防雷類別、建筑物外部防雷及內部防雷的設計方案。值得注意的是雷電與不同的地理位置，氣象因素，地質，地形，地貌，等諸多因素有密切關系，因此應該靈活而有效的使用防雷技術，不可一概而論。

鋁型材質別墅；外部防雷裝置；內部防雷裝置；接觸電壓與跨步電壓的預防

1　引言

鋁作為金屬材料，其可再造性強，極大的減少了建筑材料的一次性使用的概率?，F有某個建筑物群為單幢別墅需作雷電防護工程，長為14.4m、寬為13.8m、高為7m的兩層住宅單體（其中長寬取其最大值）。擬進行防雷設計。

2　總體設計說明

2.1建筑物防雷分類

依據《GB50057-2010》附錄A得。

所以得：

依據GB50057-3.0.4-3預計雷擊次數≥0.25次/a（即0.25次/a

2.2建筑物防雷裝置

2.2.1外部防雷裝置

在LPZ0A區的防護，主要依靠接閃器、引線下和接地裝置。以減少閃擊擊于建（構）筑物上或建（構）筑物附近所造成的物質性損傷和人身傷亡。外露金屬構件（管道），都應與接閃器良好連接。[1]

2.2.2內部防雷裝置

（1）由防雷等電位連接和外部防雷裝的間隔距離組成。

（2）電源部分防護：雷電侵害主要是通過線路侵入。對220V低壓線路應進行過電壓保護，目的是用分流（限壓）技術即采用高吸收能量的分流設備（電涌保護器）將雷電過電壓（脈沖）的能量分流泄入大地，達到保護目的，所以分流、等電位技術中采用防護器的品質、性能的好壞是直接關系網絡防護的關鍵，因此，選擇合格優良的電涌保護器至關重要。[1～2]

3　設計要求

3.1外部防雷裝置

3.1.1接閃器

接閃器由接閃帶、針和金屬屋面混合組成[1]。

（1）金屬屋面

該類型別墅采用鋁板鑲嵌組合而成的新建建筑，屋面亦采用鋁板組合而成，依據GB50057-2010-5.2.7-2金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器，鋁板的厚度不應小于0.65mm，板間的連接應是持久的電氣貫通，可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接。

（2）接閃小針

為防止屋面、屋角、屋脊、檐角等部位遭受雷擊，應在這些部位安裝接閃小針，并且與接閃帶做可靠性連接，并經引下線連接到接地裝置上。[1]

3.1.2引下線

已知建筑物的長寬高分別約為14.4m、13.8m、9.9m，其周長為56.4m。依據GB50057-2010-4.4.3條專設引下線不應少于2根，并應沿建筑物四周和內庭院四周均勻對稱布置，其間距沿周長計算不宜大于18m。當建筑物的跨度較大，無法在跨距中間設引下線時，應在跨距兩端設引下線并減小。

3.1.3接地裝置

依據GB50057-2010-4.4.4防雷裝置的接地應與電氣和電子系統等接地共用接地裝置，并應與引入的金屬管線做等電位連接。外部防雷裝置的專設接地裝置宜圍繞建筑物敷設成環形接地體。和5.4.6中的第二款接地體埋于較深的低電阻率土壤中，敷設過程一律采用均衡等電位敷設方式進行。

現建筑物采用共用接地裝置，并且圍繞建筑物采用銅材敷設成環形接地體，接地體由水平接地體與垂直接地體組合而成，將垂直接地體埋入較深的土壤中，進一步減小土壤電阻率。同時與引下線進行可靠連接。

3.2內部防雷

3.2.1等電位連接

在強大的電動勢下將建筑物的金屬屋頂、建筑物內的大型金屬物品等，給予良好的接地處理，使雷電感應出的電荷能迅速地流向大地。

在鋁板與鋁板之間通過螺栓銅帶固定連接，使得建筑物每塊金屬板間構成可靠連接（每塊金屬板不少于兩處），把建筑物的金屬體與LPS（防雷裝置）組合構成規范的法拉第籠，為使建筑物的美觀程度不受影響，此螺栓連接在鋁材壓鑄時預留出相關的位置，并做好視覺隱蔽效果處理。

3.2.2接觸電壓與跨步電壓的預防

該建筑物由金屬鋁材鑲嵌組合而成，當雷擊于建筑物附近的建筑或導體時，該金屬建筑物容易感應出較強的雷電流或高電壓，若沒有做任何防雷措施，將對生命財產產生巨大的威脅。造成人員傷亡或觸電事故的方式基本從接觸電壓與跨步電壓兩方面考慮：

由于該建筑物采用金屬鋁板組合而成，當屋頂接受雷擊時，建筑物四周金屬墻壁都可成為泄放雷電流的傳輸介質，也就存在較大的觸電危險（即接觸電壓）。同樣雷電在泄放入地的過程中，在其泄放點周邊20m范圍內皆存在電位，離雷電泄放點越近存在的電位就越高；離雷電泄放點越遠存在的電位就越低，當人在雷電泄放區域內行走時，很容易產生跨步電壓，從而造成觸電事故的發生。

考慮建筑物的特殊性：依據GB50057-2010-4.5.6-1中的第一、二款和、4.5.6-2中的第三款設計要求：

（1）利用建筑物金屬構架和建筑互相連接的鋼筋作為自然引下線的柱子包括位于建筑物四周的金屬構件。[1]

（2）在引下線3m范圍內地表層的電阻率不小于50kΩ·m，或敷設5cm厚瀝青層或15cm厚礫石層。[1]

（3）用網狀接地裝置對地面作均衡電位處理。

按此方式是能將跨步電壓以及接觸電壓造成危險的概率降低。[1]

3.2.3雷擊電磁脈沖及電涌保護器

（1）雷擊電磁脈沖（LEMP）

該建筑物屬于金屬體，雷擊電磁脈沖也是不可忽視的又一誘發雷擊事故的因素。為進一步保護建筑物內的人身及設備安全，需要對建筑物進行屏蔽和安裝浪涌保護器。

防雷是系統工程，雖然有外部防雷裝置及及金屬體組合，在大空間環境下構成了法拉第籠，一定程度上起到了屏蔽作用，但是還遠不能滿足別墅內設備需要的磁場環境。依據GB50057-2010-6.2.2安裝磁場屏蔽后續防雷區、安裝協調配合好的多組電涌保護器，宜按照需要保護的設備的數量、類型和耐壓水平及其所要求的磁場環境選擇。[1～2]

設備得到良好的防導入電涌的保護，U2大大小于U0和I2大大小于I0，以及H2大大小于H0防輻射磁場的保護。

（2）電源浪涌保護器（SPD）

為保證建筑物內的電子、電氣設備的正常運行，需要將進入該建筑物的各種金屬管線埋地并在入戶處做屏蔽并就近與防雷裝置做等電位連接，同時在電源線路上安裝適配的電源浪涌保護器（Iimp≥12.5kA，Up≤2.5kV），信息系統和視頻監控系統采用適配的浪涌保護器（具體型號請參考GB50343-2012表5.4.4）。[1～2]

4　結束語

該工程嚴格按照國家相關法律、法規以及廣東省有關防雷工程的管理辦法的規定，執行國家、行業以及地方的防雷設計、施工的規范和規定，完全滿足國家要求的雷電防護安全標準。

經過以上設計，采用了攔截、分流、等電位、接地等措施進行了綜合系統的雷電防護，能夠預防別墅遭直擊雷、雷電感應的侵擾。

[1]《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）[S].北京：中國建設出版社，2008.

[2]《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343-2012）[S].北京：建筑工業出版社，2012.

S429

A

1673-0038（2015）31-0004-02

2015-6-26

陳強（1982-），男，防雷助理工程師，主要從事防雷方面的工作。