淺析建筑物防雷工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析與對(duì)策

1、<p>　　淺析建筑物防雷工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析與對(duì)策</p><p>　　摘要：雷電災(zāi)害會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞電訊、電力設(shè)備，造成巨大的人員傷亡和建筑物損壞。本文根據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，對(duì)目前建筑物防雷工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了歸納，并提出了對(duì)策 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑物；防雷工程；設(shè)計(jì)；問(wèn)題；對(duì)策 </p><p>　　中圖分類號(hào)：K826.16 文

2、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)和城市人口的增長(zhǎng)，建筑的高層化和智能化已成為城市發(fā)展的一種趨勢(shì)，高層建筑比一般建筑遭雷擊的概率要大得多，由于內(nèi)部各種電氣設(shè)備的使用日趨增多，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普及，建筑物越來(lái)越多采用各種信息化的電氣設(shè)備，我國(guó)每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時(shí)有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。 </p><p>　　1建筑物防雷

3、工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 </p><p>　　1.1設(shè)計(jì)依據(jù)不科學(xué) </p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)滯后 </p><p>　　雖然電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)防雷知識(shí)都有一定的了解，但因?yàn)閷?duì)防雷行業(yè)關(guān)注度不夠，很多設(shè)計(jì)未能及時(shí)跟上防雷技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。例如，在設(shè)計(jì)方案里普遍作為主要防雷設(shè)計(jì)依據(jù)的GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范已于2011年10月1日作廢，現(xiàn)行規(guī)范

4、為GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范，后者內(nèi)容有了不少更改。 </p><p>　　到目前為止，很多設(shè)計(jì)方案里仍然千篇一律的采用GB50057-94，或僅僅把標(biāo)準(zhǔn)名稱改為GB50057-2010，而設(shè)計(jì)依據(jù)仍明顯來(lái)源于GB50057-94中的條款。 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)更新的初衷都是為了促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，提高產(chǎn)品質(zhì)量，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展。在防雷設(shè)計(jì)中應(yīng)引用標(biāo)準(zhǔn)的最新版本，以保證

5、引用標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性。 </p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)不全面 </p><p>　　防雷技術(shù)要做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，需要權(quán)衡各方面因素，僅僅采用《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》是不全面的，這也是導(dǎo)致許多設(shè)計(jì)里沒(méi)有針對(duì)性的考慮弱電系統(tǒng)防雷、綜合布線等問(wèn)題的原因之一。 </p><p>　　1.2防雷設(shè)計(jì)不夠系統(tǒng)化 </p><p>　

6、　完善的防雷工程包括外部防雷和內(nèi)部防雷，其設(shè)計(jì)方案應(yīng)具備系統(tǒng)性。建筑防雷設(shè)計(jì)，應(yīng)在認(rèn)真調(diào)查擬建建筑物所在地的周邊環(huán)境、地理地貌、地質(zhì)情況、氣候和災(zāi)害性天氣特點(diǎn)、土壤、雷電活動(dòng)規(guī)律以及被保護(hù)物特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置等因素。然而大部分?jǐn)M建建筑的防雷設(shè)計(jì)都未考慮上述因子。建筑物應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷擊事故的可能性和后果進(jìn)行防雷分類。雖然基本上防雷方案的設(shè)計(jì)說(shuō)明里都對(duì)建筑物進(jìn)行了防雷分類，但部分設(shè)計(jì)方案對(duì)此是一筆

7、帶過(guò)，沒(méi)有將分類的依據(jù)及相關(guān)計(jì)算過(guò)程羅列出來(lái)，甚至分類時(shí)根本沒(méi)有嚴(yán)密的計(jì)算過(guò)程，僅憑感官進(jìn)行判斷。進(jìn)行科學(xué)的防雷類別劃分是優(yōu)秀的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)該具備的基礎(chǔ)之一。 </p><p>　　1.3內(nèi)部防雷的設(shè)計(jì)內(nèi)容不全面 </p><p>　　一些設(shè)計(jì)方案里主要考慮的是防直擊雷措施，而對(duì)內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)則往往是淺嘗輒止。 </p><p>　　1.3.1電源系統(tǒng)的防雷方案不完善

8、</p><p>　　完整的電源系統(tǒng)雷電防護(hù)應(yīng)該包括戶外輸電線路直至入戶后的系列防護(hù)措施，而許多設(shè)計(jì)并沒(méi)有考慮電源入戶前應(yīng)采取的相應(yīng)防雷措施。大部分方案里關(guān)于室內(nèi)電源系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)主要是安裝電涌保護(hù)器(SPD)，防雷意識(shí)相對(duì)到位的方案里還采用了多級(jí)電涌防護(hù)，但是，在其配電系統(tǒng)圖中，不管是第一級(jí)SPD還是第三級(jí)SPD，往往都是采用相同的流通容量，這違反了多級(jí)SPD之間的能量配合原則，并不能起到多級(jí)電涌防護(hù)的作用。

9、</p><p>　　1.3.2缺乏弱電系統(tǒng)的防雷方案 </p><p>　　天饋、傳輸、通信等弱電設(shè)備抗沖擊、抗干擾能力薄弱，是防雷設(shè)計(jì)中需要強(qiáng)化的地方。但現(xiàn)實(shí)中弱電設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)恰好是大部分設(shè)計(jì)方案中較欠缺的環(huán)節(jié)，故近年來(lái)弱電設(shè)備頻遭雷擊損壞的現(xiàn)象也愈演愈烈。 </p><p>　　1.3.3內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)的一般要求 </p><p>　　

10、總的來(lái)說(shuō)，內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)方案總體說(shuō)明中需要明確該方案防雷保護(hù)的空間范圍、配電制式、通信方式，應(yīng)列出被保護(hù)的主要設(shè)備清單。應(yīng)根據(jù)設(shè)備自身的抗擾度以及雷電保護(hù)區(qū)的劃分要求，提出電磁屏蔽、等電位連接和綜合布線方案。在電磁屏蔽措施和等電位措施較為完善的場(chǎng)合，需加強(qiáng)等弱電系統(tǒng)和電源系統(tǒng)防閃電電涌侵入的措施。主要對(duì)策為合理地安裝各種SPD。SPD的選擇和安裝應(yīng)注意多方面，尤其是SPD的安裝應(yīng)有詳細(xì)說(shuō)明并畫(huà)出SPD電路原理圖和SPD安裝位置示意圖等。

11、</p><p>　　1.4 部分防雷設(shè)計(jì)就低不就高 </p><p>　　防雷技術(shù)要做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，但不能過(guò)分強(qiáng)調(diào)節(jié)省成本，當(dāng)不同規(guī)范有矛盾之處時(shí)應(yīng)該視具體情況而選擇合適的依據(jù)。在一些防雷設(shè)計(jì)中，小高層或高層建筑的接閃帶安裝高度為120mm，個(gè)人認(rèn)為這樣是不妥的。接閃帶的保護(hù)范圍計(jì)算原則確實(shí)是按照網(wǎng)格尺寸來(lái)衡量，但大量實(shí)踐證明，明裝接閃帶也并不能百分之百保護(hù)女兒墻不被雷

12、電破壞，特別是高層建筑物的女兒墻因雷擊產(chǎn)生的水泥碎片可能會(huì)對(duì)地上行人構(gòu)成嚴(yán)重威脅。筆者認(rèn)為可以按照滾球法根據(jù)女兒墻寬度設(shè)計(jì)相應(yīng)的接閃帶安裝高度，但最低不宜低于150mm。此外在女兒墻90°轉(zhuǎn)角處增加一根長(zhǎng)度在40cm左右的接閃桿，能夠有效保護(hù)屋角。 </p><p>　　1.5防雷方案內(nèi)容不嚴(yán)謹(jǐn) </p><p>　　設(shè)計(jì)人員為了提高設(shè)計(jì)效率，往往都采用模板化的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)只需拿

13、模塊去套用設(shè)計(jì)對(duì)象。這種方法帶來(lái)了便捷和效率，但也帶來(lái)了隱患，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員如果一大意就可能套用出錯(cuò)。筆者發(fā)現(xiàn)有的方案里設(shè)計(jì)說(shuō)明與后面電施圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容不一致，例如，前面的設(shè)計(jì)說(shuō)明里僅提到了采用接閃帶作為接閃器，而屋面防雷平面圖中接閃器卻變成了接閃小針； 有的設(shè)計(jì)說(shuō)明中接閃帶材料規(guī)格為Φ10鍍鋅圓鋼，屋面防雷圖里卻變成了Φ8鍍鋅圓鋼，等等。這些問(wèn)題都是不應(yīng)該出現(xiàn)的。 </p><p>　　2加強(qiáng)建筑物防雷工程設(shè)計(jì)對(duì)策

14、 </p><p>　　2.1 加強(qiáng)傳統(tǒng)防雷裝置 </p><p>　　在引雷后，傳統(tǒng)的避雷針通常會(huì)引發(fā)二次雷擊效應(yīng)和地電位反擊現(xiàn)象。為了有效地減少電磁輻射場(chǎng)和雷電流精度，可以選用提前放電式避雷針或者阻抗型接閃器、避雷針，尤其推薦選用提前放電式避雷針。提前放電式避雷針相當(dāng)于使得傳統(tǒng)避雷針的高度得以增長(zhǎng)，有效地克服了傳統(tǒng)避雷針存在的弊端，主動(dòng)地來(lái)吸引雷電流，而不再是過(guò)去的被動(dòng)吸引雷電流。提前

15、放電式避雷針使得保護(hù)范圍更大、保護(hù)角進(jìn)一步加大、防雷效果更加有效。 </p><p>　　同時(shí)，還可以在建筑物中增加引下線數(shù)量、建立可靠經(jīng)濟(jì)的籠式避雷網(wǎng)，降低接地電位，減少接地電阻值和磁場(chǎng)集中程度，進(jìn)一步加大雷電流的分流速度，提高建筑物自然屏蔽能力。此外，針對(duì)建筑內(nèi)的不同設(shè)備，來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接地、交流電源工作接地、電氣安全接地、避雷接地、通信系統(tǒng)接地。 </p><p>　　2.2建立完

16、善的地網(wǎng)與共同接地系統(tǒng) </p><p>　　建筑物中有設(shè)備保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地、交流工作接地等多種接地線。而這些接地線對(duì)接地電阻的要求都是完全不同的。按照防雷原理，每個(gè)接地地網(wǎng)為了避免出現(xiàn)地電位反擊的情況，都要留出足夠的安全距離。 </p><p>　　2.3分級(jí)保護(hù)信息系統(tǒng)和電源系統(tǒng) </p><p>　　在建筑防雷工程設(shè)計(jì)中，如果防護(hù)不當(dāng)，

17、那么暫態(tài)過(guò)電壓很容易損害設(shè)備。為了避免出現(xiàn)這種情況和保護(hù)設(shè)備，低壓電氣裝置內(nèi)部的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)IEC664-1將電源系統(tǒng)的防護(hù)水平分為四級(jí)，分別是Ⅳ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅰ級(jí)。 </p><p>　　雷電及其它瞬態(tài)浪涌沖擊現(xiàn)象，對(duì)精密電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備(包括UPS電源)，造成很大的危害。采用電源過(guò)電壓保護(hù)器可以利用快速響應(yīng)模塊，通過(guò)其優(yōu)良的非線性伏安特性，來(lái)實(shí)現(xiàn)抑制暫態(tài)過(guò)電壓的。在正常工作時(shí)，模塊呈高阻抗特性，泄漏電流

18、很低，不影響正常工作。當(dāng)出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓時(shí)，模塊呈低阻抗特性，使暫態(tài)過(guò)電流迅速泄放，抑制暫態(tài)過(guò)電壓，維持電壓穩(wěn)定，從而保護(hù)通信設(shè)備免受暫態(tài)過(guò)電壓侵害。 </p><p>　　2.4 加強(qiáng)建筑物雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 </p><p>　　建筑物雷電防護(hù)等級(jí)應(yīng)該按照建筑物雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告來(lái)確定，結(jié)合雷電防護(hù)等級(jí)來(lái)進(jìn)一步確定電源線路的過(guò)電壓保護(hù)。電涌保護(hù)器的安裝和參數(shù)設(shè)置務(wù)必應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)范的要求，2～4

19、級(jí)的SPD(電壓電涌保護(hù)器)應(yīng)該安裝在低壓供電線路上，這樣一來(lái)，就能夠可靠保護(hù)建筑內(nèi)部的通訊設(shè)備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不至于在電壓襲擊時(shí)出現(xiàn)“盲點(diǎn)”。同時(shí)，節(jié)日燈之類的室外用電設(shè)備也應(yīng)該安裝電源SPD，避免電源系統(tǒng)中涌入雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓，而這些過(guò)電壓很容易通過(guò)線路進(jìn)入。 </p><p><b>　　3 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　良好的防雷設(shè)計(jì)是把好建筑物防雷安

20、全的第一關(guān)。針對(duì)新建建筑物防雷設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，筆者認(rèn)為目前行之有效的方法是系統(tǒng)性的強(qiáng)化一線電氣設(shè)計(jì)人員的防雷意識(shí)和防雷水準(zhǔn)，使其防雷設(shè)計(jì)能夠跟上防雷技術(shù)的最新發(fā)展要求，爭(zhēng)取做到技術(shù)上不落后、覆蓋面無(wú)遺漏。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]張東福，游火龍，黃發(fā)明，余春華，幸衛(wèi)斌，王珊珊.建筑物防雷施工常見(jiàn)問(wèn)題的分析與解決[J