天安門廣場慶典臨建設施防雷檢測問題的探討

王浩 崔東凱 矯翔宇

摘 要：防雷工程現已成為全社會關注的焦點.而防雷裝置的檢測工作作為防雷減災的基礎保障，也是目前社會探討的主要話題。而在臨建設施的現場防雷安全檢測中，一般是按照設計審核意見和GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》規定進行檢測，包括現場工地塔吊、腳手架、現場工房等的防雷接地檢測，以防止或減少雷擊造成的人身傷亡和財產損失。通過總結2019年國慶70周年和2021年建黨100周年天安門廣場臨建設施的檢測工作經驗，提出了臨建項目中防雷檢測應注意的事項。

關鍵詞 ：臨建設施 ?防雷設施現狀 ?防雷檢測 天安門廣場

Discussion on Lightning Protection Detection of Temporary Facilities in Tiananmen Square in the 100th Anniversary of the Founding of the Communist Party of China

WANG Hao CUI Dongkai JIAO Xiangyu

（Beijing Lightning Protection Device Safety Testing Center，Beijing，100089 China）

Abstract： Lightning protection engineering has become the focus of the whole society， and the detection of lightning protection devices， as the basic guarantee of lightning protection and disaster reduction， is also the main topic discussed by the society at present. The on-site lightning protection safety detection of temporary facilities is generally carried out in accordance with the design review opinions and the provisions of GB50057-2010 <Code for Design of Lightning Protection of Buildings>， including the lightning protection and grounding detection of on-site tower cranes， scaffolds and on-site workshops， so as to prevent or reduce personal casualties and property losses caused by lightning. By summarizing the testing experience of temporary facilities in Tiananmen Square on the 70th anniversary of national day in 2019 and the 100th anniversary of the founding of the Communist Party of China in 2021， this paper puts forward the matters needing attention in lightning protection testing in temporary projects.

Key Words： T emporary facilities; Current situation of lightning protection facilities; Lightning protection detection; Tian'anmen square

慶祝中國共產黨成立100周年大會在北京天安門廣場隆重舉行。大會現場，天安門城樓雄偉壯麗。廣場兩旁100面紅旗迎風飄揚，十分耀眼。不遠處的人民英雄紀念碑拔地而起，大紅色拱門在中央，黨徽熠熠生輝，黨徽兩旁的“1921”和“2021”代表了中國共產黨波瀾壯闊的百年歷程。中央電視臺這次采用了多方面的拍攝技術。其中包括我國自主開發，目前最先進的天鷹座、天琴座相機系統。這需要性能穩定、質量可靠的設備輔助拍攝。支撐設備的卡車起重機高級設備起到了關鍵作用。為力保這些臨建設施及輔助設施的正常運行，防雷系統完善就尤為重要。

1.檢測內容

作為幫助此次中央電視臺直播的業界唯一設備制造商，中聯中科出動卡車起重機高級設備，在天安門廣場的重要拍攝點負責天琴座、天水利座索道支援建設等相關工作。讓天琴座的東西自由滑動的索道由中聯中科兩輛200t卡車起重機負責架設。這兩臺起重機分別矗立在中國國家博物館和人民大會堂，設置了60m高的索道，允許攝像機自由穿過天安門廣場，在360m范圍內自由拍攝。

天琴座北面有中聯中科110t卡車起重機建立的天鷹座二維索道攝像機系統。升降機高40m，跨度長380m，搭載的陀螺圖像系統上下左右滑動，從人民大會堂穿過天安門廣場，到達中國國家博物館，滿足近400m的東西縱深跨度和360°全方位拍攝需求，展示現場激動人心的畫面全景。

這次活動臨建設施防雷檢測點位包括：兩輛200t卡車起重機（高度60m）、兩輛110t卡車起重機（高度40m）、每輛車體配重設施、每輛吊車4個支腿、每輛吊車4個支腿下墊護板、外側圍擋腳手架。

在腳手架圍擋內側樹根處利用長度為1.5mφ18的兩根銅包鋼接地棒作為接地體（使用銅材制作接地網，不僅有效提升接地網自身的抗腐蝕能力，而且降低了惡劣環境對接地裝置運行穩定性產生的不利影響，確保防雷系統運行的安全性與可靠性[1]）。接地裝置的連接材質選用截面積為22mm2 銅編織帶，將2個接地極、卡車起重機主體、車體配重設施、吊車4個支腿、吊車4個支腿下墊護板、外側圍擋腳手架等臨建設施采用纏繞抱箍壓接式并聯在一起。

2.測量接地電阻值

接地類型可以根據安裝作用來劃分：（1）對于工作接地類型，可以將大地作為導線。（2）對于保護接地類型，要將設備外部及不帶電的部位接地，以便當雷擊到建筑物時，能迅速地進行接引。（3）對于電壓保護接地類型，也可稱之為防雷接地，即通過電壓對設備進行保護或利用設備的金屬部分與地面進行連接。采用上述防雷接地施工技術，可大大提高建筑物的防雷性能，保證建筑物安全[2]。接地電阻測量采用電位降法：在離被測接地體一定距離的土壤中插入電流極和電壓極，經電流極向被測接地體注入恒定電流，電流流經接地體后再通過大地—電流極形成回路。測量電壓極與接地體之間的電壓，通過公式R=U/I，求出接地體的接地電阻[3]。因廣場上全部鋪設硬化路面，為了確保測量數據準確，盡量將測量用的電流極和電壓極鋪設在廣場東側樹坑中與被測接地裝置平行且垂直于地網。當反復測量被測物接地極的接地電阻值為27Ω時，為了確保數據的真實有效性，又對廣場周邊的華燈桿，監控探頭桿進行了多個測試。結果都在3～4Ω。可以認定被測物臨建設施的接地極的接地電阻值為27Ω是有效數據（可選用降低電阻的方法：改變接地極材料或使用長效復合降阻劑[4]）。

3.發現問題及確定問題因素

在防雷系統中，接地裝置的作用主要是接地電流排泄[5]。而已知接地極的接地電阻值為27Ω時，反復測量已經采用22mm2的銅編織帶抱箍壓接的外側圍擋腳手架、吊車4個支腿、車體配重設施、卡車起重機主體及卡車起重機吊臂時發現接地電阻值逐步升高。最終超過了40Ω。

采用等電位測試儀測量上述電氣連接的等電位連接過渡電阻值，依據《建筑物防雷裝置檢測技術規范》（GB/T 21431—2015），等電位連接過渡電阻值≤0.2Ω[6]。發現每個檢測點位之間相差的過渡電阻值非常大，迅速確定問題因素。在測量接地電阻時給接地裝置（接地極）施加一個電流I，測量出接地極上的電壓U，電壓與電流相除就得到了接地電阻。看似簡單，但實際測量的電流是指“流過接地裝置入地的電流。”這個電流與導線中流過的電流是不一樣的。在導線中，電流沿著導線流動，形成連續閉合的回路，其路徑是確定的可預見的。而流過接地裝置入地的電流我們就比喻制作一個電流回路，在三極直線法測量接地電阻時就需要在遠方打一個輔助電流極。也就是因為廣場的路面土壤情況、地下管道、電纜情況、低表面有雜散的電流等都會影響到接地電阻值測量后每個點之間的差異變化。為更有說服力，在每個連接點固定不動的情況下采用武漢康達等電位測試儀進行過度電阻值測試。以被測物臨建設施的接地極為測試基準點逐一測量以上設施的過度電阻值情況。發現也存在電位差的情況。

這時將接地極上的編織銅帶和所有纏繞抱箍壓接點位全部打開，將編織銅帶拉直后測量編織銅帶兩端的過度電阻值又沒有太大差異。同時可以明顯看出被拉直的銅編織帶上存在多處明顯斷絲和氧化的情況，而且非常嚴重。初步認定是連接材質的損壞和氧化程度較高影響的接地電阻值的變化。從施工方中了解到，所有接地棒、等電位連接所用的銅編織帶均延用了2019年70周年時廣場臨建設施的材料。

為了進一步證明使用有明顯損壞痕跡的連接導體對接地電阻值和過渡電阻的產生影響，將所有檢測數據整理在一起。利用公式R=ρL/S來進行有效計算。公式中ρ表示導體的電阻率，是由其本身性質決定（這里采用的是銅材質編織銅帶，銅的電阻率ρ=0.0185Ω.mm2/m，這是常溫下的，但是電阻率隨溫度變化會有一些差異。），L表示導體的長度（這里可以認為是連接導線的長度），S表示導體的橫截面積。

施工單位要保障防雷工程設計施工期間的等電位連接質量[7]。以上表來看，連接導體的有效截面積呈現不規律變化，當銹蝕程度高、斷點較多時，有效截面積減小，導致過渡電阻值升高，說明連接導體的銹蝕和斷點程度已經影響到其正常使用效果，最終采用多條22 mm2銅編織帶相互并聯纏繞抱箍壓接以上臨建設施后解決了以上存在的問題。

4.結語

經過實際檢測出現的接地電阻值結合公式反復計算互相論證，當連接導體損壞嚴重導致橫截面積減小時接地電阻值會逐步增大，從而無法滿足施工中接地連接導體的最低要求。以此結論可以證明，現實中采用22mm2的銅編織帶斷點較多，氧化情況嚴重，其真正意義上達不到有效的連接。嚴重影響正常連接時過渡電阻值，也建議在今后臨建設施的施工中選擇可靠有效的連接導體。

作為防雷工作者，我們應本著“以人為本、安全第一、預防為主”的方針， 為了保障經濟發展， 最大限度保護人民生命和財產安全， 減少因雷電災害造成更大的損失。更應主動、及時、到位的開展防雷技術服務工作，不忘社會責任，為防雷安全做出應有的貢獻。

參考文獻

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