清源山风景名胜区古建筑雷电防护系统探讨

文｜泉州清源山风景名胜区管理委员会 杨惠聪

清源山风景名胜区位于历史文化名城泉州市的北部，是国家级风景名胜区、中国自然与文化双遗产地、国家5A级旅游景区，总面积62平方公里，属雷击频发区。2005年5月2日晚，位于清源山山海大观意境区的南台大雄宝殿遭雷击烧毁，景区雷电防护系统建设迫在眉睫。为有效保护清源山风景名胜区不可再生资源和游人的安全，落实“防雷减灾，预防为主，防治结合”的方针，2007年以来，景区投入大量资金用于古建筑雷电防护系统工程的建设，并定期对雷电防护设施进行检测，景区无发生雷击安全事故。本文结合清源山风景名胜区古建筑雷电防护系统工程的建设，按照接闪、分流、均压、屏蔽等措施进行设计，配合使用高效防腐降阻剂及优化接地技术，对景区古建筑雷电防护系统进行探讨，以供其他相似景区借鉴。

1 自然环境

清源山风景名胜区诸山皆属闽中戴云山余脉，具有沿海花岗岩地貌山地丘陵的典型特征。风景区内地势起伏，群峰竞秀，由连绵起伏的几座山峰呈环拱状展开，主峰海拔498米，为泉州市区范围内最高区域。清源山风景区位于南亚热带地区，受海洋性气候影响，夏季降水来自东南沿海的对流云团，强对流云团（雷暴云）受地形影响抬升，极易在清源山风景区产生降水过程，并伴有大量雷电。雨季期间较其他区域更为潮湿，其土壤导电性能也较其他区域更佳，雷暴云易对潮湿、低电阻区域放电，因此清源山风景区受雷击的概率比其他区域更高。根据福建省气象局雷电监测定位系统监测统计的数据，夏季山区1～2小时的降雨过程内，往往伴有数百甚至上千个对地闪电，因此对于山地景区古建筑雷电防护尤显重要。

2 实施方案

清源山风景名胜区古建筑雷电防护系统要求较高，应严格执行国家有关防雷标准规范，委托具有防雷设计资质的机构承担勘察和设计，不破坏风景区古建筑、文物和自然环境，将雷电防护设施与风景区融为一体。采用接闪、分流、均压、屏蔽等措施进行设计，对花岗岩地带采用高效防腐降阻剂及优化接地技术进行设计，达到规范规定要求。

2.1 直击雷接闪器

采用避雷带与避雷针相结合的保护方法。接闪器施工按照国家标准图集99（03）D501和设计施工图纸要求，在依据《建筑物防雷设计规范》滚球法计算的保护范围基础上，参考法国国家防雷标准NFC17－102：1995对主动提前放电式避雷针的保护范围，采用ESE6000型避雷针进行保护。避雷针在采取防腐处理的基础上，为了不影响景区景观，避雷针底座采用上深绿色进行处理，并选址定点于隐蔽处。

2.1.1 老君岩石造像为国家级文物保护单位，是泉州市重要文物景点和城市标志，属重点雷电防护片区。在老君岩片区内架设8支高20米的提前放电式避雷针进行防护，覆盖老君岩广场保护范围，保护游人和文物的安全。

2.1.2 沿千手岩、清泰岩、弥陀寺、石中居、崇秀坞、清源洞、碧霄岩、南台岩、清源天湖、老君入口处、千手入口处、齐云入口处、清源天湖入口处等区域范围内古建筑的屋脊、屋角、屋面布设避雷带进行防护，严格保护建筑物，避雷带设置与建筑物相协调。

2.1.3 清源天湖片区游人密集，在清源天湖的四周设置4支高20米提前放电式避雷针，进一步提高清源天湖片区的接闪能力。

2.1.4 弥陀岩石室、弘一法师舍利塔、瑞像岩石室等国家级文物保护单位，应保持其完整性，各设置1支高15米提前放电式避雷针，保护游人和文物的安全。

2.2 接地装置

接地装置是防雷系统中用于将雷电流传导及散流入地的那部分，接地体直接与大地接触并将雷电流散流入大地。清源山风景名胜区接地装置主要采用水平接地体（-40×4镀锌扁钢）、垂直接地体（∠50×5镀锌角钢）和高效降阻接地模块（泄流坑）构成。水平接地体埋深0.80m以上，垂直接地体长度2.50m，间距5m。根据地貌的实际情况，部分受地形的限制，垂直接地体间距可缩小到3m，但垂直接地体应做加密处理。泄流坑尺寸为长1.20m、宽1.20m、深1.50m，采用4个高效降阻接地模块，配合使用高效防腐降阻剂。接地装置经过或距离游步道不足3米时，采取接地体深埋、均压等电位处理、涂沥青绝缘层绝缘等措施，防止跨步电压、接触电压对人的伤害。配电保护接地与防雷共用的接地，工频接地电阻应不大于4欧姆，供防雷接地用的工频接地电阻不大于10欧姆。

2.2.1 老君岩西侧设1组人工接地装置，采用水平接地极和垂直接地极布设，为了使避雷针接闪时散流迅速，工频接地电阻不大于4欧姆；老君岩东侧避雷针组与众妙之门、服务设施、老君配电房、老君停车场公厕共用一组人工接地装置，该接地为防雷与配电共用接地，工频接地电阻不大于4欧姆。

2.2.2 清泰岩服务设施、管理房、售票处、旅游公厕、配电房、千手岩共用一组人工接地装置，因场地受限，采用4个优化泄流坑与普通接地极为主材，其接地为防雷接地、电源保护接地用，工频接地电阻不大于4欧姆。

2.2.3 弘一法师舍利塔处设一组接地装置供避雷针使用，工频接地电阻不大于10欧姆；振衣亭西侧引下线设一组人工接地装置，为了使其接地电阻效果更佳，该接地装置与千手岩后方的人工接地装置连接；振衣亭东侧引下线设一组人工接地装置，因场地受限，在亭子周围设一优化泄流坑，工频接地电阻要求不大于10欧姆；崇秀坞、观翠轩茶室、石中居和慈晖亭共用一组人工接地装置，工频接地电阻要求不大于4欧姆。

2.2.4 弥陀岩、弥陀寺及弥陀公厕共用一组人工接地装置，峭壁亭、碧霄岩各设一组人工接地装置，工频接地电阻不大于4欧姆； 瑞像岩景区设两组人工接地装置，一组供避雷针组使用，另外一组供瑞像岩管理房避雷带使用，两组人工接地装置的工频接地电阻要求不大于10欧姆。

2.2.5 南台大雄宝殿、魁星阁、三清殿共用一组人工接地体，工频接地电阻不大于4欧姆；南台阁、云亭等2座亭阁各自采用独立的人工接地体，受地下花岗岩地形的限制，在接地引下处采用挖深孔接地进行散流，孔深为15m，孔径20cm，接地电阻值不大于10欧姆。

2.2.6 清源天湖片区名州亭、观景台、旅游服务设施、旅游公厕共用一组人工接地体，清源洞、裴仙祠、文昌阁、总配电房、清源洞公厕共用一组人工接地体，工频接地电阻不大于4欧姆。

2.3 均压、等电位

2.3.1 振衣亭为混凝土仿木结构六角亭，其混凝土结构内钢筋采取等电位接地处理。

2.3.2 弥陀岩的金属扶手、金属铁梯等采取等电位连接、均压接地处理。

2.3.3 峭壁亭位于峭壁崖，为混凝土仿木结构亭子。其周边均为岩石，且对地落差较大。为防止侧击雷造成跨步电压危害，对峭壁亭设均压环保护。

2.3.4 峭壁亭以东的铁索桥及金属护栏采取等电位及接地保护措施。

2.3.5 沿清源天湖四周设均压等电位接地带。

2.4 过电压保护措施

雷电感应产生的过电压是通过电源线、馈线、信号线进入建筑物的主要路径，电压大小随着回路的边缘长度的增大而增大，电子设备无法耐受瞬间浪涌冲击而受损毁。清源山风景名胜区内的供电线路按雷电防护区域进行分区保护，所有的电源线路均设置过电压防护，用电处安装第二级过电压防护，选用全工况状态的电源浪涌保护器（SPD），其箝位电压、响应时间及通流量符合相关参数的要求。信号线路（电话线、网络线）入户端安装信号过电压保护器。供电电源线路、信号线路在进户处均采取屏蔽体两端接地处理，屏蔽的长度不小于20m。

3 工艺要求

3.1 避雷带及其引下线的布设，需要搭设脚手架进行施工，确保古建筑不受影响，保证接闪系统与古建筑原有物件相协调。

3.2 根据实际情况对新增接闪装置进行上色及防腐处理，确保原有建筑物的风貌。

3.3 金属构件焊接处严格做好防腐处理。

3.4 为确保雷电防护系统的防护效果，浪涌保护器推荐采用参数高、性能稳定的产品。

4 实施措施

4.1 由于工程地质条件复杂，方案中大量开挖地沟设置地网，影响景观和植被，施工变更为用挖坑设地网，避免跨步电压，更为科学。

4.2 景区范围大，完全保护难度大，考虑重点保护对象装设避雷针，避雷针考虑自身的稳固性。

4.3 供电线路做屏蔽保护，尽可能做独立地网。

4.4 雷电防护设施设置警示牌，以防游客不慎触摸。

5 结束语

5.1 历经多年雷雨季节，清源山风景名胜区未出现雷击损毁状况，雷电防护系统运行良好。清源山风景区古建筑雷电防护系统工程的施工，采用屏蔽、接地保护以及等电位连接等综合雷电防护技术，避雷带架设与古建筑外观协调和谐，接地电阻经检测验收符合设计规范要求。2012年8月至9月，福建省气象局、福建省安全生产监督管理局组成联合检查组，对福州、宁德、泉州等地防雷工作进行抽查，清源山风景区把防止和避免雷电灾害作为安全生产管理的重要内容，按章办事，定期检测，积极排查和整改隐患，防雷安全工作落实到位，得到气象、安全生产监督管理等部门的肯定和表扬。

5.2 清源山风景名胜区作为国家5A级旅游景区，始终把游客的人身安全、古建筑摆在景区雷电防护措施的首位。鉴于清源山风景名胜区雷电防护工程建设取得了较为成功的设计与施工经验，清源山风景名胜区管委会今年将结合数字景区的建设，会同气象部门着手进行设计和建设清源山风景名胜区雷电预警系统，增加主动雷电防御方案，提供半个小时以上的雷电闪击预警信息，及时疏导游客到有雷电防护设施的建筑物里防护，对景区内游客、工作人员和古建筑进行全面、综合防护，完善清源山风景名胜区雷电防护系统。