天安门广场庆典临建设施防雷检测问题的探讨

王浩 崔东凯 矫翔宇

摘 要：防雷工程现已成为全社会关注的焦点.而防雷装置的检测工作作为防雷减灾的基础保障，也是目前社会探讨的主要话题。而在临建设施的现场防雷安全检测中，一般是按照设计审核意见和GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》规定进行检测，包括现场工地塔吊、脚手架、现场工房等的防雷接地检测，以防止或减少雷击造成的人身伤亡和财产损失。通过总结2019年国庆70周年和2021年建党100周年天安门广场临建设施的检测工作经验，提出了临建项目中防雷检测应注意的事项。

关键词 ：临建设施  防雷设施现状  防雷检测 天安门广场

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

慶祝中国共产党成立100周年大会在北京天安门广场隆重举行。大会现场，天安门城楼雄伟壮丽。广场两旁100面红旗迎风飘扬，十分耀眼。不远处的人民英雄纪念碑拔地而起，大红色拱门在中央，党徽熠熠生辉，党徽两旁的“1921”和“2021”代表了中国共产党波澜壮阔的百年历程。中央电视台这次采用了多方面的拍摄技术。其中包括我国自主开发，目前最先进的天鹰座、天琴座相机系统。这需要性能稳定、质量可靠的设备辅助拍摄。支撑设备的卡车起重机高级设备起到了关键作用。为力保这些临建设施及辅助设施的正常运行，防雷系统完善就尤为重要。

1.检测内容

作为帮助此次中央电视台直播的业界唯一设备制造商，中联中科出动卡车起重机高级设备，在天安门广场的重要拍摄点负责天琴座、天水利座索道支援建设等相关工作。让天琴座的东西自由滑动的索道由中联中科两辆200t卡车起重机负责架设。这两台起重机分别矗立在中国国家博物馆和人民大会堂，设置了60m高的索道，允许摄像机自由穿过天安门广场，在360m范围内自由拍摄。

天琴座北面有中联中科110t卡车起重机建立的天鹰座二维索道摄像机系统。升降机高40m，跨度长380m，搭载的陀螺图像系统上下左右滑动，从人民大会堂穿过天安门广场，到达中国国家博物馆，满足近400m的东西纵深跨度和360°全方位拍摄需求，展示现场激动人心的画面全景。

这次活动临建设施防雷检测点位包括：两辆200t卡车起重机（高度60m）、两辆110t卡车起重机（高度40m）、每辆车体配重设施、每辆吊车4个支腿、每辆吊车4个支腿下垫护板、外侧围挡脚手架。

在脚手架围挡内侧树根处利用长度为1.5mφ18的两根铜包钢接地棒作为接地体（使用铜材制作接地网，不仅有效提升接地网自身的抗腐蚀能力，而且降低了恶劣环境对接地装置运行稳定性产生的不利影响，确保防雷系统运行的安全性与可靠性[1]）。接地装置的连接材质选用截面积为22mm2 铜编织带，将2个接地极、卡车起重机主体、车体配重设施、吊车4个支腿、吊车4个支腿下垫护板、外侧围挡脚手架等临建设施采用缠绕抱箍压接式并联在一起。

2.测量接地电阻值

接地类型可以根据安装作用来划分：（1）对于工作接地类型，可以将大地作为导线。（2）对于保护接地类型，要将设备外部及不带电的部位接地，以便当雷击到建筑物时，能迅速地进行接引。（3）对于电压保护接地类型，也可称之为防雷接地，即通过电压对设备进行保护或利用设备的金属部分与地面进行连接。采用上述防雷接地施工技术，可大大提高建筑物的防雷性能，保证建筑物安全[2]。接地电阻测量采用电位降法：在离被测接地体一定距离的土壤中插入电流极和电压极，经电流极向被测接地体注入恒定电流，电流流经接地体后再通过大地—电流极形成回路。测量电压极与接地体之间的电压，通过公式R=U/I，求出接地体的接地电阻[3]。因广场上全部铺设硬化路面，为了确保测量数据准确，尽量将测量用的电流极和电压极铺设在广场东侧树坑中与被测接地装置平行且垂直于地网。当反复测量被测物接地极的接地电阻值为27Ω时，为了确保数据的真实有效性，又对广场周边的华灯杆，监控探头杆进行了多个测试。结果都在3～4Ω。可以认定被测物临建设施的接地极的接地电阻值为27Ω是有效数据（可选用降低电阻的方法：改變接地极材料或使用长效复合降阻剂[4]）。

3.发现问题及确定问题因素

在防雷系统中，接地装置的作用主要是接地电流排泄[5]。而已知接地极的接地电阻值为27Ω时，反复测量已经采用22mm2的铜编织带抱箍压接的外侧围挡脚手架、吊车4个支腿、车体配重设施、卡车起重机主体及卡车起重机吊臂时发现接地电阻值逐步升高。最终超过了40Ω。

采用等电位测试仪测量上述电气连接的等电位连接过渡电阻值，依据《建筑物防雷装置检测技术规范》（GB/T 21431—2015），等电位连接过渡电阻值≤0.2Ω[6]。发现每个检测点位之间相差的过渡电阻值非常大，迅速确定问题因素。在测量接地电阻时给接地装置（接地极）施加一个电流I，测量出接地极上的电压U，电压与电流相除就得到了接地电阻。看似简单，但实际测量的电流是指“流过接地装置入地的电流。”这个电流与导线中流过的电流是不一样的。在导线中，电流沿着导线流动，形成连续闭合的回路，其路径是确定的可预见的。而流过接地装置入地的电流我们就比喻制作一个电流回路，在三极直线法测量接地电阻时就需要在远方打一个辅助电流极。也就是因为广场的路面土壤情况、地下管道、电缆情况、低表面有杂散的电流等都会影响到接地电阻值测量后每个点之间的差异变化。为更有说服力，在每个连接点固定不动的情况下采用武汉康达等电位测试仪进行过度电阻值测试。以被测物临建设施的接地极为测试基准点逐一测量以上设施的过度电阻值情况。发现也存在电位差的情况。

这时将接地极上的编织铜带和所有缠绕抱箍压接点位全部打开，将编织铜带拉直后测量编织铜带两端的过度电阻值又没有太大差异。同时可以明显看出被拉直的铜编织带上存在多处明显断丝和氧化的情况，而且非常严重。初步认定是连接材质的损坏和氧化程度较高影响的接地电阻值的变化。从施工方中了解到，所有接地棒、等电位连接所用的铜编织带均延用了2019年70周年时广场临建设施的材料。

为了进一步证明使用有明显损坏痕迹的连接导体对接地电阻值和过渡电阻的产生影响，将所有检测数据整理在一起。利用公式R=ρL/S来进行有效计算。公式中ρ表示导体的电阻率，是由其本身性质决定（这里采用的是铜材质编织铜带，铜的电阻率ρ=0.0185Ω.mm2/m，这是常温下的，但是电阻率随温度变化会有一些差异。），L表示导体的长度（这里可以认为是连接导线的长度），S表示导体的横截面积。

施工单位要保障防雷工程设计施工期间的等电位连接质量[7]。以上表来看，连接导体的有效截面积呈现不规律变化，当锈蚀程度高、断点较多时，有效截面积减小，导致过渡电阻值升高，说明连接导体的锈蚀和断点程度已经影响到其正常使用效果，最终采用多条22 mm2铜编织带相互并联缠绕抱箍压接以上临建设施后解决了以上存在的问题。

4.结语

经过实际检测出现的接地电阻值结合公式反复计算互相论证，当连接导体损坏严重导致横截面积减小时接地电阻值会逐步增大，从而无法满足施工中接地连接导体的最低要求。以此结论可以证明，现实中采用22mm2的铜编织带断点较多，氧化情况严重，其真正意义上达不到有效的连接。严重影响正常连接时过渡电阻值，也建议在今后临建设施的施工中选择可靠有效的连接导体。

作为防雷工作者，我们应本着“以人为本、安全第一、预防为主”的方针， 为了保障经济发展， 最大限度保护人民生命和财产安全， 减少因雷电灾害造成更大的损失。更应主动、及时、到位的开展防雷技术服务工作，不忘社会责任，为防雷安全做出应有的贡献。

参考文献

[1] 周长江，薛新慧，郭晓静.接地电阻的正确测量、影响因素及控制措施[J].电子世界，2021（17）：194-195.

[2]雒虎生.建筑电气安装中防雷接地施工技术探讨[J].散装水泥，2021（3）：59-61.

[3]覃彬全，郭在华，陈佳祺，等.埋地金属导体对接地系统电阻测试影响试验分析[J] .气象科技，2021（4）：662-670.

[4]张明旭，王军，闫敏，等.接地电阻值对输电杆塔防雷影响的研究[J].粘接，2021 （4）：150-153，173.

[5]曹仁冲.建筑防雷系统接地的施工[J].电子元器件与信息技术，2020（12）：98-99.

[6]王可可，孙郝雨，王旭东，等.建筑物防雷装置检测技术分析[J].河南科技，2020（8）：110-112.

[7]徐沈，牛宇宁，储晶.试论建筑物防雷工程检测及常见问题研究[J].新型工业化，2021（6）：71-72.