燃?xì)庑袠I(yè)防雷解決方案
摘 要：探討了雷電對住宅燃?xì)夤艿赖闹饕：Ψ绞剑榻B了目前燃?xì)夤艿婪婪独纂姙?zāi)害的主要方法。
關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿?；防?/span>
一、概述
雷電是一種恐怖而又壯觀的自然現(xiàn)象。它給人類的生活和生產(chǎn)活動帶來巨大的影響，雷電促成有機(jī)物質(zhì)的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，雷電引起的森林火災(zāi)可能啟發(fā)了遠(yuǎn)古人類對火發(fā)現(xiàn)和利用；但在現(xiàn)代生活中，雷電威脅人類的生命安全，常使航空、通信、計算機(jī)系統(tǒng)、電力、建筑等許多部門及設(shè)施遭受破壞，一直引起人們對于雷電活動及其防護(hù)問題的關(guān)注。
雷擊會嚴(yán)重?fù)p害電氣設(shè)備和電子設(shè)備。數(shù)十乃至幾百千安的雷電沖擊電流，具有巨大的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，雷電沖擊電流流過被擊物體形成幅值很高的沖擊電壓波，使電氣設(shè)備絕緣破壞；沖擊電流的電動力作用，使被擊物體炸裂；沖擊電流使導(dǎo)線等金屬物體溫度突然升高，以致熔斷毀壞。其中以前一種情況的破壞性最大，也是我們應(yīng)該關(guān)注的主要問題。
中國每年因雷擊造成的經(jīng)濟(jì)損失很大，嚴(yán)重影響到人民的生命和財產(chǎn)安全。
上世紀(jì)八十年代，重慶市渝中區(qū)上清寺紅球壩附近發(fā)生埋地燃?xì)夤夤艿辣焕纂姄舸┑睦缀κ鹿?；上世紀(jì)末，永川區(qū)跳蹬河農(nóng)貿(mào)市場商住樓由于天然氣管道敷設(shè)在屋面成為了事實上的接閃器，不符合防雷技術(shù)要求，造成了雷擊導(dǎo)致天然氣調(diào)壓箱爆炸燃燒，封鎖通道，引起住戶恐慌，72 家住戶聯(lián)名向永川市人民政府、永川市人大上告的社會事件發(fā)生；進(jìn)入新世紀(jì)，市電信局李家沱宿舍樓因雷擊導(dǎo)致調(diào)壓箱附近靜電感應(yīng)發(fā)生火花。這些都說明：對于燃?xì)夤艿赖姆览?，我們?yīng)引起足夠的重視。加之近年來，由于高層建筑的不斷增加，受消防及其他因素的限制，燃?xì)夤夤艿莱３Ｑ亟ㄖ锿獠堪惭b至屋面，然后再進(jìn)入室內(nèi)。這種安裝方式的出現(xiàn)，使得燃?xì)夤夤艿赖姆览装踩@得尤為重要。為防止室外燃?xì)夤艿烙捎诶讚舭l(fā)生損傷、火災(zāi)、爆炸等,對這部分管道采取防雷措施是必要的。
二、燃?xì)夤夤艿赖睦纂娢：Ψ绞?/span>
1、 直擊雷危害
對于架空或埋地的燃?xì)夤艿涝馐苤苯永纂娨u擊，閃電中的電壓高達(dá)幾萬伏乃至十億伏，及易導(dǎo)致管道被擊穿所引起的危害，同時產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)或熱效應(yīng)，使燃?xì)猱a(chǎn)生燃燒或爆炸傷人的事故。
2、感應(yīng)雷危害
雷云在起電、移動和先導(dǎo)放電的過程中，對燃?xì)夤夤艿喇a(chǎn)生靜電感應(yīng)，使之產(chǎn)生異號靜電位，一旦雷云對地放電管道中的束縛電荷成為自由電荷，以沖擊波的形式對稱地向管道兩端移動，電荷移動所形成的電流為雷電感應(yīng)電壓。
所謂感應(yīng)雷主要分為兩種：一種是雷云對電源/信號電纜產(chǎn)生等電荷量的靜電感應(yīng)，隨著雷云的擴(kuò)展，導(dǎo)體上逐漸感應(yīng)出大量異性電荷。當(dāng)雷云突然放電后，電纜內(nèi)聚集的感應(yīng)電荷在線路上產(chǎn)生瞬間浪涌（過電壓），并沿著電源線、金屬管道等進(jìn)入戶內(nèi)而造成損害。
另一種是雷云放電時產(chǎn)生巨大的交變磁場（電磁脈沖），使其附近的導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，這種微秒至毫秒級的浪涌電壓具有：速度快、幅值高的特點。
3、 雷電波侵入危害
雷電波侵入是指直擊雷或感應(yīng)雷沿燃?xì)夤夤艿赖冉饘俚囊刖€引入建筑物內(nèi)，發(fā)生閃擊而造成的雷擊事故。這種事故的發(fā)生率很高，而且往往事故又嚴(yán)重。綜上所述，燃?xì)夤夤艿赖睦纂娢：Ψ绞街饕幸陨先N，無論直擊雷還是雷電波侵入，其危害都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷電靜電感應(yīng)。而雷電靜電感應(yīng)可導(dǎo)致1mm 間隙產(chǎn)生電火花引爆可燃?xì)怏w，因此對直擊雷與雷電波侵入的危害可想而知。
三、室外燃?xì)夤艿赖姆览状胧?/span>
根據(jù)上述分析，建筑物的防雷對象主要考慮三種：一是防直擊雷,二是防雷電感應(yīng),三是防雷電波侵入。進(jìn)行燃?xì)夤艿婪览椎闹饕O(shè)計思路為:
① 將燃?xì)夤馨惭b在原有避雷裝置的保護(hù)范圍之內(nèi),避免直擊雷;
?、?將燃?xì)夤艿琅c防雷裝置進(jìn)行等電位連接,避免感應(yīng)雷和雷電波侵入。
?。ㄒ唬┲睋衾椎姆览状胧?/span>
1、將燃?xì)夤懿贾糜诮娱W器的保護(hù)范圍內(nèi),因此確定接閃器的保護(hù)范圍是關(guān)鍵。接閃器的保護(hù)范圍按照滾球法確定,當(dāng)接地金屬物、其他接閃器處于外周線之內(nèi)且位于被保護(hù)部位的邊沿時,應(yīng)按以下方法確定所需端面的保護(hù)范圍 。
A —接閃器； B —接地金屬物或接閃器
建筑物上任意兩接閃器在所需端面上的保護(hù)范圍
?、僖訟 ,B 為圓心, r 為半徑作弧線相交于O點。
?、谝設(shè) 點為圓心, r 為半徑作弧線AB ,弧線AB就是保護(hù)范圍的上邊線。
2、對屋面上鋪設(shè)的燃?xì)夤夤艿?，為了避免雷電直接擊在燃?xì)夤夤艿溃虼?，燃?xì)夤夤艿啦粦?yīng)跨越建筑物女兒墻（由于燃?xì)夤夤艿啦辉诮ㄖ锓览自O(shè)施的保護(hù)范圍之內(nèi)），應(yīng)從建筑物女兒墻底部進(jìn)入墻內(nèi)，同時在屋面的燃?xì)夤艿姥鼐€應(yīng)采取屏蔽的金屬網(wǎng)格化處理，盡可能減少直擊雷和感應(yīng)雷的危害。
3、室外沿外墻鋪設(shè)的燃?xì)饨饘俟夤艿缿?yīng)每20m 做一次防雷接地與建筑物的均壓環(huán)連接，天面管最少應(yīng)有兩處連接，如燃?xì)夤芘c防雷網(wǎng)相交凈距小于l00mm時也應(yīng)連接。屋面的燃?xì)夤芗胺派⒐鼙M量遠(yuǎn)離建筑物雷擊率最高的部位,即屋角、檐角、女兒墻的上方、屋脊等,一般不少于2 m。
（二）雷電波侵入防護(hù)技術(shù)
雷擊燃?xì)夤夤艿阑蚶纂姼袘?yīng)電流的雷電波侵入的防護(hù)，應(yīng)在燃?xì)夤夤艿肋M(jìn)入室內(nèi)處作好絕緣技術(shù)處理，即在燃?xì)夤夤艿廊霊籼帒?yīng)接入絕緣接頭以與戶外的燃?xì)夤艿栏綦x或在法蘭盤處插入絕緣段處理。
對于采用戶外表安裝方式的用戶，特別是采用鋁塑復(fù)合管的用戶，為節(jié)省費用，可采用引入式絕緣接頭作為隔絕措施，效果很好。其具體作法是：選取與墻體厚度相當(dāng)?shù)慕^緣接頭，用彎頭或三通接接在外墻管上，穿墻后再與室內(nèi)部分的管道相連即可。需要注意的是：絕緣接頭的PE部分只能藏在墻體內(nèi)，不能露出墻外，如果穿墻洞稍大，還應(yīng)用適當(dāng)?shù)奶畛湮飳⒖锥刺顚崳员ＷCPE部分不受紫外線的照射。目前這種防雷安裝方式已得到國家相關(guān)職能部門的好評。
?。ㄈ?雷電靜電感應(yīng)防護(hù)技術(shù)
在燃?xì)夤夤艿赖慕^緣處理中，絕緣段前端的燃?xì)夤艿缿?yīng)通過放電間隙與絕緣段后端的燃?xì)夤艿溃ɑ蚩偟入娢贿B接帶）做等電位連接
如果燃?xì)夤夤艿赖姆ㄌm盤、閥門接頭之間生銹腐蝕或接觸不良，在電流幅植相當(dāng)?shù)停?0.7kA）的情況下，法蘭盤間也能發(fā)生火花，如遇可燃?xì)怏w立即燃燒爆炸。因此，對室內(nèi)燃?xì)庠O(shè)備及燃?xì)馄骶邞?yīng)做防雷電感應(yīng)接地；對于燃?xì)鈨x表等應(yīng)跨接，做好等電位技術(shù)處理。對于可能遭受雷電靜電感應(yīng)的危害防護(hù)，燃?xì)夤夤艿烂扛?0～25m，應(yīng)設(shè)防雷電感應(yīng)接地，接地電阻均不應(yīng)大于10Ω；同時在管道的分支處，應(yīng)設(shè)防靜電接地，接地電阻不應(yīng)大于30Ω。
?。ㄋ模⒉煌愋头课莸姆览自O(shè)計
1、 對于高度超過45 m 的高層建筑,按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB 50057 —94) 規(guī)定,對高度超過45 m 的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的建筑物,沿外墻豎直敷設(shè)的金屬管道應(yīng)采取防側(cè)擊和等電位的防護(hù)措施,即金屬管道的頂端和底端與防雷裝置連接。
2、對于多層建筑(高度未超過45 m) ,當(dāng)建筑物屋面有合格的防雷系統(tǒng)時,樓棟燃?xì)夤艿啦捎蒙闲邢鹿┦?天面燃?xì)夤軕?yīng)完全處于建筑物防雷接閃器保護(hù)范圍之內(nèi),還應(yīng)與天面的避雷網(wǎng)(帶) 進(jìn)行等電位連接,可以不作獨立的接地體。如果建筑物屋面無避雷網(wǎng)(帶) 的,盡量避免走天面管,否則須重新按照規(guī)范安裝防雷裝置。
3 接地裝置
(1) 接地裝置分為自制接地體和建筑物原有接地裝置。建筑物原有接地裝置完好時,防雷電感應(yīng)、電氣設(shè)備等接地可共用此接地裝置。當(dāng)自制接地體與其他接地裝置不共用、不相連時,兩者間在地中的距離應(yīng)符合下式要求,但不應(yīng)小于2 m :
d ≥0. 3 kc Ri
式中: d ——地中距離,m ;
kc ——分流系數(shù);
Ri ——沖擊接地電阻,Ω。
(2) 自制接地體距建筑物的出入口或人行道不應(yīng)小于3 m ,當(dāng)小于3 m 時,應(yīng)采取下列措施:
?、偎浇拥伢w局部埋深不應(yīng)小于1 m ;
②水平接地體局部應(yīng)包絕緣物。
(3) 埋于土壤中的垂直接地體宜采用角鋼、扁鋼或圓鋼,水平接地體宜采用扁鋼或圓鋼,扁鋼截面不小于100 mm2 ,厚度不小于4 mm ,圓鋼直徑不應(yīng)小于10 mm。由于埋于土壤中容易腐蝕,應(yīng)采取熱鍍鋅等防腐措施或加大截面。
(4) 垂直接地體的長度宜為2. 5 m ,當(dāng)接地裝置由多根水平或垂直接地體組成時,為減少接地體的屏蔽作用,接地體間的距離為5 m ,在土壤中的埋深不應(yīng)小于0. 5 m。
(5) 接地體應(yīng)采用全焊,長度不應(yīng)小于60 mm ,焊接處做防腐處理。