建筑工程防雷技术简析

　　关键词：建筑工程；防雷；安全技术；安全管理
　　摘要：针对建筑工程的特点、安全性要求及极易受雷击的危害方式，考虑如何从直击雷、侧击雷、感应雷等各方面来满足防雷技术要求，探讨建筑工程防雷设计中应采取的各种防护措施，进行多层防护与多类防护措施相结合的综合防护方法，以达到建筑工程综合防雷的目的。
　　一、引言
　　雷电做为自然界十大灾害之一，其放电电流可达数十千安培甚至数百千安培，冲击电压可达数十万伏至百万伏。放电瞬间，雷电流产生巨大的破坏力和很强的电磁干拢，会引起电气设备着火、爆炸，造成设备和设施的损坏及停电、触电等事故。要想消除雷电是不可能的，但消除其危害却是可能的。
　　二、工程防雷范围及部位的确定
　　防雷保护范围是指接闪器对直击雷的保护范围。
　　接闪器防直击雷的保护范围是按“滚球法”确定的。所谓滚球法是指选择一个其半径hr由防雷种别确定的一个可以转动的球体，沿需要防直击雷的部位转动，当球体只触及接闪器(包括被利用作为接闪器的金属物)，或只触及接闪器和地面(包括与大地接触并能承受雷击的金属物)，而不触及需要保护的部位时，则该未被触及部分就得到接闪器的保护。
　　首先应考虑邻近建筑物或设施是否有防直击雷装置，假如有，它们是在其保护范围以内。参照现行国家标准《建筑物防雷设计规范》，施工现场需要考虑防直击雷的部位主要是塔式起重机、物料提升机、外用电梯等高大机械设备及钢脚手架、在建工程金属结构等高架设施等。若在相邻建筑物、构筑物等设施的防雷装置保护范围以外，则应按规定安装防雷装置，并且其防雷等级可按三类防雷对待。
　　防感应雷的部位则是设置现场变电所时的进、出线处。
　　三、常用雷击防护措施
　　常用的防雷装置有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器等，一个完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。
　　1、防直接雷（直击雷、侧击雷）措施
　　防直接雷击是系统防雷工程的基础，是防雷工作的首要任务。根据工程建筑物结构特点，应直接利用建筑结构钢筋（或金属板楼面）构成“法拉第笼”，以达到良好防雷效果。
　　可装设独立避雷针，架空避雷线或避雷网，也可在屋面设置由避雷短针、避雷带和避雷网格组成混合型接闪器。避雷网可由屋面结构主筋组成，在整个屋面形成暗敷避雷网格。避雷网网络尺寸不应大于5m×5m或6m×4m，其支柱或端部至少应设一条引下线。为保持美观，避免生锈更换，建议避雷短针和避雷带及避雷带支撑架均采用不锈钢材质。
　　当建筑物高度超过35m时，应采取侧击雷防护措施。自30m起，每6m沿建筑物四周装设水平均压带，并与引下线连接；30m及30m以上的金属门窗、栏杆等构件与防雷装置连接。
　　2、防静电措施
　　各金属管道、设备及工艺装置等应按现行防雷、防静电设计规范要求做好防静电措施，并注意等电位连接。管路系统的所有金属件（包括护套的金属包覆层）必须接地。相邻引下线之间的距离不应大于12m。
　　非金属屋面用明装避雷网保护，并予以接地。
　　具有爆炸火灾危险的场所，以及静电危害人身安全的作业区，所有钢体平台、梯子、金属用具、移动式金属车辆等均应做好防静电接地。防雷电感应接地装置可以和其他接地装置共用，其接地干线与接地装置的连接不得少于两处。
　　3、防雷电感应措施
　　建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上。
　　平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。管头接头、弯头、阀门等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处也应用金属线跨接；对于5根以上螺栓连接的法兰盘可不跨接，但必须构成电气通路。
　　4、防雷电波侵入设计
　　防电力电缆、信号电缆防雷电波侵入：所有埋地入户的电力电缆、信号电缆所穿金属管道、电缆金属外皮，应在入户处进行接地。
　　防入户公共设施防雷电波侵入：所有入户的公共设施金属管道，包括金属给排水管、消防管道、煤气管道等应在入户处总等电位连接并接至接地装置。
　　5、等电位连接接地设计
　　等电位连接接地设计分两类，一类是总等电位设计（MEB），另一类是接地预留干线。总等电位设计（MEB）是将总配电箱（柜）设为总等电位连接（MEB），连接方法即是将金属构件进线配电箱的PE（PEN）母排，公共设施的金属管道，如上、下水、热力、燃气等管道以及建筑物金属结构和电源进线、信息进线进行连接。另一类是预留干线，即是在强、弱电井内敷设接地干线。利用-40×4mm热镀锌扁钢沿井道通长明敷，供井道内桥架、电气、电子设备金属外壳接地。接地干线底与建筑物基础接地装置连接。由接地干线引出，在各楼层分配电箱处设楼层等电位接地端子板。楼层分配电箱内PE线应接至楼屋等电位接地端子板做重复接地。
　　6、引下线
　　防雷引下线采用钢柱或罐体或混凝土柱内主钢筋。根据建筑物外部为钢筋混凝土构架特性，宜利用柱内直径≥Ф12对角四条主钢筋或直径≥Ф16对角两条主钢筋作为引下线，引下线钢筋应通长焊接，且应沿建筑物四周对称布置。
　　7、接地装置
　　宜充分利用桩基础、承台结构主筋构成自然垂直接地体，在桩基础每桩利用外围结构主筋中对角2根主筋作为垂直接地体。利用结构底梁主筋不少于2根焊接连通作为水平接地体。要求由上述接地装置构成的接地网冲击接地电阻值不大于1Ω，若不满足要求，应在外引接地线处增加人工接地体。在接地装置主要阳角处应靠近引下线设置接地电阻测试端子，距地高度不宜低于300mm，规格为-40×4mm热镀锌扁钢或50mm×50mm×5mm钢板，并设明显标志。
　　四、工地建筑物和施工设备的雷电防护
　　除了以上一些常用的雷击防护设计，施工作业现场的建筑物和施工设备还应做好以下防雷措施。
　　现场埋地电缆与设备连接时严格按要求接线、相线分别为A相黄色、B相绿色、C相红色，零线为浅兰色，接地线为绿／黄双色线。
　　所有电气设备金属外壳必须用专用接地线连接。施工现场的电力系统严禁用大地作地线或零线。接地线由箱式变压器零线引出，不得装设开关或熔断器。防雷接地的电气设备必须同时做重复接地以保证接地电阻值达到要求。
　　与电气设备相连接的保护零线的截面积采用不小于2.5mm2的绝缘多股铜芯线。保护零线的统一标志为绿／黄双色线，在任何情况下不得使用绿／黄双色线做负荷线。
　　施工现场办公板房、宿舍板房等应有直击雷防护设施，防雷接地电阻不大于10Ω。设于施工现场的交流电源工作接地、各类施工机械电气保护接地、防雷接地宜共用接地装置，接地电阻应不大于4Ω，可利用基础接地装置作为此共用接地装置。手持式用电设备的保护零钱应采用绝缘良好的多股铜芯橡皮电缆，其截面积不得小于1.5mm2，其芯线颜色为绿／黄双色线。
　　可利用塔吊等作为施工作业区直击雷防护的接闪装置，但应保证塔吊的接地可靠，可直接连接在预留电气接地端子上，每台塔吊连接点不少于2处，连接线宜采用-40×4min热镀锌扁钢或Ф12热镀锌圆钢。塔吊等各机械设备可利用其金属结构体作为防雷引下线，无需另外敷设引下线，但应保证其良好电气连接导通性。塔吊等机械设备，操作人员乘坐室宜采取直击雷防护措施，可设置1～3m的避雷针，避雷针与金属箱体应进行等电位连接。
　　大型钢模板和设备就位后应及时与预留的接地端子等电位连接；施工过程中使用的临时支撑就位后，应及时与预留接地端子等电位连接。
　　施工现场临时用电主干线宜采用屏蔽电缆，屏蔽层两端应做等电位连接和接地处理。
　　塔吊的电力电缆、信号控制电缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端应做等电位连接和接地处理；当采用非屏蔽电缆时，应穿金属管敷设，金属管两端应做等电位连接和接地处理。
　　另外，建设项目在建设过程中的防雷安全管理工作也是相当重要的：如落实防范雷电灾害的应急措施，注意做好雷电灾害各项防御工作；建立健全防雷装置维护制度，加强对各建筑单体防雷装置的定期检测工作；加强施工人员的防雷安全知识的普及宣传教育等等。
　　五、结束语
　　防雷工程是一项多学科，跨部门的复杂系统工程，我们必须紧密结合信息工程技术和电磁兼容技术，采取综合治理、系统防护，使其做到科学性、实用性和经济性相结合。
　　
　　参考文献
　　虞昊《现代防雷技术基础》清华大学出版社出版1996.52）
　　关象石《防雷技术标准规范汇编》中国计划出版社出版19993）
　　苏邦礼《雷电与避雷工程》中山大学出版社19964）
　　《首届中国防雷论坛》2002.106
　　陈一才《高层建筑电气设计手册》中国建筑工业出版社1990

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