对小黄山某景观建筑物的雷电防护浅析

2014-10-30郭起春

中国科技纵横 2014年18期

关键词：雷电物体建筑物

郭起春

(大连六环景观建筑设计院有限公司,辽宁大连 116001)

对小黄山某景观建筑物的雷电防护浅析

郭起春

(大连六环景观建筑设计院有限公司,辽宁大连 116001)

伴随着国民经济的高速发展,我国已迈入以电力和电子为主的现代化时代,雷电防护技术应用的重要性也日渐凸显,人们对雷电的发生、发展、消散过程的认识研究也日益深入。本文主要针对小黄山某景观建筑物遭雷击事件,简要阐述雷电防护的重要性以及防雷技术、等电位接地等的一些具体做法。

雷击防雷技术等电位接地

在自然灾害中，雷电引起的灾害算得上是最严重的一种。雷电灾害所具有的巨大的破坏性，是目前人类无法阻止和控制的。它对人类以及人类赖以生存的自然资源和人类创造的物质文明都构成了巨大的威胁。随着科学技术的进步和发展，人类逐渐有了更完善的防雷措施。对于雷电的防护，只有力争做到统筹兼顾，采取一系列的现代防雷技术措施和技术装备，全方位堵截雷电入侵通道，才能尽可能地把雷电灾害造成的损失减小到最低限度。

1 雷电防护的概念

雷电是一种壮观而又令人恐怖的大气自然现象，是发生于大气中的一种瞬态大电流、高电压、强电磁辐射的天气现象，由于雷电发生、发展过程的特殊性，常常威胁着人类的生命安全，常使建筑、电力、电子、通信和航空、航天等诸多领域遭受严重破坏。到目前为止，雷电作为一种强大自然力的爆发，尚无法有效地加以制止，人们力所能及的工作是设法限制雷击所造成的破坏作用，将雷击的危害减小到尽可能低的限度。

雷电防护就是指保护建筑物、电力系统及其他一些装置和设施免遭雷电损害的技术措施。雷电防护将成为保障人类生命财产的必要措施。

2 雷电防护技术体系

2.1 概述

虽然防雷装置不可能保证建筑物、人身或其他被保护对象等100%地不受到雷击的损害，但实践证明，按照一定的技术标准进行雷电防护，的确能大大减少被保护物遭受雷击产生损害的危险性。在人类社会的防雷史上，以富兰克林避雷针为主体的传统防雷技术，对生命、财产、建筑物起到了一定的保护作用，但随着科学技术的发展，一方面是随着新技术的应用带来了新的雷击方式，另一方面随着科学技术的发展人们对雷电发生机理及其规律的认识更加深刻。现在，雷电防护技术已进入了综合防护阶段。目前比较行之有效的方法是按照防止直接雷击、感应雷击、雷电入侵波等设计一个综合的雷电防护系统，对一切进雷通道的雷电破坏能量分别采用接闪、分流、均压、屏蔽、接地等手段，形成对建筑物及其内电子设备进行全方位的雷电防护技术体系。

我国从20世纪80年代开始陆续制定了相应的防雷技术规范和标准，如《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004；《电子设备雷击保护导则》GB7450－87；《电力系统通信站防雷运行管理规程》DL548－94等等。

2.2 接地电阻是否是衡量地网接地效果的唯一标准

接地作为应用最广泛的电气安全措施之一，对防雷而言至关重要，对各种电子电气设备的正常使用和保护更是不可缺少的，当然它同时也能确保电力系统运行人员及其他人员的人身安全。接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下线上的过电压，避免发生反击。接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。

3 小黄山某景观建筑物的遭雷击事故分析

3.1 雷击事故分析

根据对小黄山某木质景观凉亭建筑物的位置、重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果以及预计年雷击次数、当地年雷暴日等等数据分析，该建筑当初没有做防雷设计。工程完工一年后的某天罕见的多雷暴雨天气下，遭遇雷击。现场建筑物破坏严重，屋顶破裂、圆木柱从中间爆裂等。

为什么会造成圆木柱雷击爆裂现象呢？可以确定这是由闪电的机械效应引起的。一方面，当雷电击中物体时，热效应和径向自压缩力会使物体材料的屈服点降低。如果径向压缩力超过了材料的屈服点，被击中物体就会发生形变，再加上物体表面的束缚力因欧姆热而削弱，巨大的径向自压缩力将会冲出物体表面，使物体发生爆炸或其他损坏。另一方面，当被击物中有巨大的雷电流(通常温度高达15000℃)经过时，此热量会向被击中物体内渗透。原先残留在电介质中的水分急剧蒸发为大量气体，被击物缝隙中的气体也剧烈膨胀。因而在被击物体内部会出现强大的机械压力，致使被击物体遭受严重破坏甚至发生爆炸。可见我们在防雷减灾工作中，对闪电的机械效应同样应给予高度的重视。

3.2 雷电防护措施

根据此次雷击事故及《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中相关要求，决定对该建筑物进行防雷设计，本工程按三类防雷保护设计，景亭顶部沿屋脊及屋檐装设镀锌圆钢8避雷网；支持卡子采用25x4镀锌扁钢间距1米，高度180mm；并采用12镀锌圆钢做为避雷引下线；避雷引下线应上下贯通，并在距地面0．5米处设断接卡子，具体做法参见 "建筑电气安装工程图集" 第JD10-107；断接卡子下部应与接地母线进行可靠电气焊接。接地母线采用40mmX4mm镀锌扁钢，埋深不小于1000mm；接地电阻要求不大于10Ω，经实测不满足要求，需增设接地极(25热镀锌钢管垂直接地体或40x4热镀锌扁钢水平接地体)，接地极间距5米，直至满足接地电阻值要求；所有避雷系统相关构件均采用热镀锌材料，连接处均需电气焊接并涂防锈漆等等。

另外由于凉亭周边土质情况属于高土壤电阻率的多岩石地区，土壤电阻率可达1000至5000欧姆米。因此，为降低防直击雷冲击接地电阻可通过以下方法(1)采用多支线外引接地装置；(2)换土；(3)填充电阻率较低物质或采用降阻剂等措施埋设接地体。此外还可以采用敷设引外接地体或深埋接地体等办法，来达到降阻的目的。本工程采取换土及使用降阻剂的方法实现。