防雷装置现场检测的关键技术及实际问题分析
2020-01-03上海市计量测试技术研究院
/上海市计量测试技术研究院
0 引言
防雷装置检测技术服务，是按照国家和地方相关防雷装置检测标准规范，确定防雷装置满足标准要求而进行的安全性能检查测试、信息综合分析处理及综合判定的全过程。在实际的防雷检测工作中，防雷检测操作规范和技术规范提供的是一些基础检测方法，有时候无法解决检测过程中出现的具体操作问题，需要对检测的关键技术进行深入分析理解，提出解决措施，才能解决实际检测过程中碰到的问题，完成防雷现场检测工作[1]。
1 现场检测总体要求
1.1 检测依据及检测过程概述
建筑物防雷装置检测，必须严格按照国家和地方相关防雷装置检测标准规范执行。我国现行的建筑物防雷装置检测执行的规范是GB/T 21431-2015《建筑物防雷装置检测技术规范》[2]。
1.2 检测协议及检测方案
检测前，负责人应就现场作业方案与委托方做好沟通，签订检测协议（合同），协议（合同）也可以是委托书的形式。了解受检单位的防雷装置的基本情况后，首次检测应进行现场勘查并制订检测方案，包括内外部防雷装置检测流程及工作中的注意事项；配备具有相关专业特长的检测技术人员；选择检测相关的仪器设备，并对使用的仪器仪表和测量工具进行检查，确保工具可正常使用以及所测数据的真实可靠[3]。
1.3 安全交底
安全交底指现场作业交底前，检测人员与用户就安全事项进行的沟通和交流。
1.3.1 登高作业要求
应佩戴安全带，安全带的挂钩应挂在结实牢固的构件上，安全带应有双保险，同时采用高挂低用的方式；攀登固定式直爬梯时，应当预先确认爬梯的埋设和焊接牢固，不应两人或两人以上同时攀爬；传递物件不应抛掷等。
1.3.2 涉电场所作业要求
检测作业时应严格遵守用户单位的规章制度和安全操作规程，在涉电场所中，工作完毕，检测人员应检查、清理、恢复现场。当检测时出现自身安全防护条件不具备、尚未确定被测对象是否带电、电涌保护器（SPD）前端过流保护器因工作需要不能断开等情况时，应当停止相应操作。在涉电场所进行检测时，应穿戴安全防护工具：安全帽、绝缘鞋、绝缘手套等，并根据具体情况使用绝缘垫、遮拦物等防护工具。任何电气线路、设备未经检测人员本人验电一律视为有电，不应触及。经验电后，确认设备不带电，方能接触作业。
1.4 工作交底和技术交底
现场作业前，检测负责人应就现场作业方案与受检单位做好沟通。检测组长将检测项目、检测方法、技术标准等向组员进行交待，内容包括：检测范围、具体检测项目、检测流程，以及检测所使用的方法（例如接地电阻、过渡电阻的测试方法等）和检测仪器的操作步骤等。现场检测时一般按先检测外部防雷装置，后检测内部防雷装置的顺序进行，现场检测不得漏项。
2 现场检测过程中的关键技术
根据GB/T 21431-2015的要求，具体防雷装置的检测参数，需根据设计文件、首次检测或定期检测等因素来确定，以此判断防雷装置性能是否满足相关技术规范要求。
2.1 建筑物的防雷分类
根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果、建筑物所处区域的雷击大地的年平均密度和测量现场建（构）筑物的几何尺寸，计算建筑物的防雷分类和年预计雷击次数确定该建筑物的防雷类别[4]。
2.2 外部防雷装置检测
检测外部防雷装置包括接闪器、引下线、接地装置。
2.2.1 查阅施工图纸、隐蔽工程记录等档案及检查布置情况。
2.2.2 目测检查
1）接闪器焊接是否良好，与引下线的连接是否可靠；接闪器是否平整顺直，跨越变形缝、伸缩缝是否有补偿措施；接闪器上是否有附着的其他电气线路。
2）引下线的总根数，并计算引下线沿周长的平均间距，引下线上是否有附着的其他电气线路。
3）接地装置的填土有无沉陷情况、防腐措施。
2.2.3 用仪器检查
1）建筑物的长度、宽度和高度，接闪器的长度和高度，根据建筑物防雷类别采用滚球法计算接闪器的保护范围；测量接闪网格尺寸大小、支架间距、支架高度、支架固定牢固度等参数；测量侧击雷的防护高度，检查建筑物的防侧击雷措施。
2）测量接地装置的材料规格尺寸；使用毫欧表或其他具有相同功能的仪器测量引下线与接闪器之间、引下线接地端与接地装置的电气连接性能；使用接地电阻测试仪测量每根引下线接地电阻值；检查供测量、接人工接地体和作等电位连接用的连接板的设置情况。
3）使用接地电阻测试仪或其他具有类似功能的综合性仪器测量接地装置的接地电阻值。通常采用三极法测量工频接地电阻值。检查防接触电压和防跨步电压措施。
2.3 内部防雷装置检测
检测内部防雷装置应包含：等电位连接、雷击电磁脉冲屏蔽措施、综合布线、接地装置、电涌保护器等。
1）等电位连接的检测包括：连接导体的材料规格、连接工艺、接地电阻、过渡电阻，要保证高建筑物天面部分中的所有金属物都必须等电位连接；
2）雷击电磁脉冲屏蔽措施的检测包括：屏蔽材料规格、电气贯通情况、接地电阻；
3）综合布线的检测主要是缆线最小净距；
4）接地装置的检测包括：接地装置的布置要求、材料规格、施工工艺、接地电阻；
5）电涌保护器的检测包括：失效指示、主要性能参数、绝缘电阻、直流参考电压、泄漏电流、接地电阻。
3 现场检测过程中的实际问题以及解决措施
接地电阻的检测工作是防雷装置安全性能检测过程中的一个重点和难点，检测结果的准确性是保证检测数据公正性和科学性的前提。在实际检测工作中，由于受到检测环境和对象的限制，检测结果会受一定的影响。
3.1 测试点的选择对检测结果影响
选取建筑物防雷装置测试点时，不应仅仅在顶部做一圈普通、明显可见的避雷装置，而应根据检测防雷装置的接地体和引下线的测试口、建筑物顶端甩电线等情况，综合考虑楼顶测试点的选取。如果楼顶是平的，在选择测试点时，应该根据楼顶的面积均匀地选择2～4个测试点；如果被检的建筑在两层或者两层以上，需要在每一层选取2个测试点，测试点通常选择在防雷网和引下线的连接位置。对于有引入线和测试口的建筑物，则要检测其接地部位的电阻，通过将获取的检测数据进行相互比较，就可以判断出建筑物防雷装置是否能产生防雷效果[5]。
3.2 打桩点的选择对检测结果影响
在防雷检测过程中需要铺设安装接地桩，打桩点选取位置不同，被测出的电阻值也不同。造成检测所得接地电阻值与实际电阻值出现较大差异，影响对高层建筑物避雷功能的判断。打桩前，检测人员应向检测单位了解被检建筑物周围电力、通信、燃气等管线的分布情况，注意各种警告标志，确认打桩位置的地下无电力、通信、燃气等管线。应当充分考虑到电流极点、电压极点问题，要在离测试点20 m和40 m处分别打入两个金属桩，作为检测的电流和电压的辅助极，并且使电压辅助极、电流辅助极以及测试点之间处于一条直线上。除此之外，在选择打桩点位置时，还需要尽量选择能够避开电磁干扰的地方，选择周围环境开阔、平坦的地点，确保防雷检测中所测接地电阻的准确性及有效性[6]。
3.3 测试导线因素对检测结果影响
在防雷检测的过程中，接地电阻测试仪检测得到的结果，应合理考虑检测过程中导线电阻、长度以及伸展情况对结果的影响。如测试中导线是弯曲的，由于电感效应，导线电流产生的磁场会影响检测数据的准确性。又如测试中经常遇到导线长度不够，加长连接导线的情况，应将实测的接地电阻值减去加长线这部分阻值，即检测时的总电阻减去线电阻，就是实测电阻，从而保证接地电阻数据的准确性；检测加长线线电阻时导线应放直再测量，不能挽圈、打结、打纽、打绞。如果测试中导线是弯曲的，由于电感效应，导线电流产生的磁场会影响检测数据的准确性。
3.4 氧化层的处理对检测结果影响
防雷装置由于长期放置在空气中或者是室外，各监测点处的金属物会形成具有绝缘特性的氧化薄膜，这是导致高层建筑物出现雷击安全事故的重要原因之一。在防雷装置检测过程中，要及时将金属物表面的氧化层清除掉，否则检测数据会远大于实际电阻值；或者在选择材料时尽量选择不锈钢材质的装置，降低氧化层对检测结果的影响，最大限度地减少检测误差，提高检测结果的有效性，也避免增加后期的工作量。
4 结语
雷电装置检测技术服务是一项专业复杂的工作，是对建筑物整套防雷系统进行检测，而不是针对某一个设备、线路进行检测，很多实际检测中碰到的问题无法从与技术相关的规范规定中得到答案，需要防雷检测技术人员在工作中深入分析，提出解决措施并及时总结归纳现场检测经验，确保检测数据准确，保证防雷设施能够真正起到避雷作用，确保建筑物的安全可靠性，切实起到保护人身和财产安全的目的。
