建筑物防雷設(shè)計(jì)及在消防監(jiān)督檢查實(shí)踐中的應(yīng)用

宋富君

中圖分類號:TS97文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920208-01

雷電的災(zāi)害主要表現(xiàn)為雷電所造成的雷擊具有極大的破壞性。每個(gè)閃電的強(qiáng)度可以高達(dá)10億伏,一個(gè)中等程度的雷電功率有10萬千伏,相當(dāng)于一個(gè)小型核電站的輸出功率。全世界平均每分鐘發(fā)生雷暴二千次,每年因雷擊造成的人員傷亡超過一萬人,導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、信息系統(tǒng)癱瘓等事故頻繁發(fā)生。因此,弄清雷電的火災(zāi)危險(xiǎn)性,掌握對策,對于預(yù)防雷電火災(zāi),減少人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,具有十分重要的意義。

一、建筑物的防雷設(shè)計(jì)及防雷措施

要防止雷擊火災(zāi)必須首先認(rèn)清與火災(zāi)有關(guān)的雷電效應(yīng)。雷電的特點(diǎn)主要是電壓高,電流大瞬間可產(chǎn)生極大的能量。這種能量有多種表現(xiàn)形式,即多種效應(yīng),包括熱效應(yīng)、電磁效應(yīng)、力學(xué)效應(yīng)、接觸電壓和跨步電壓等,其中可造成火災(zāi)的主要是熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)(包括電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)雷電的熱效應(yīng))。

(一)外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器有三種形式:避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng),它位于建筑物的頂部,其作用是引雷或稱截獲閃電,即把雷電流引下。引下線上與接閃器連接,下與接地裝置連接,它的作用提把接閃器截獲的電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度之處,它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。

內(nèi)部防雷裝置的作用是減小建筑物內(nèi)的雷電流和產(chǎn)生的電磁效應(yīng)以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓二次雷害。除外部防雷裝置外,內(nèi)部防雷裝置包括等電位連接設(shè)施(物)、屏蔽設(shè)施、加裝的避雷器以及合理布線和(內(nèi)部)良好接地等措施。就防火而言,只有外部防雷裝置,沒有內(nèi)部防雷裝置,建筑物內(nèi)的安全是沒有保證的,因?yàn)榻娱W裝置接閃后,其引下線周圍的感應(yīng)范圍較大,導(dǎo)體與導(dǎo)體之間如處理不當(dāng),極易產(chǎn)生火花放電,引燃附近的易燃物,造成火災(zāi)。防雷工程是一種系統(tǒng)工程,人們要整體地考慮外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。建筑物防雷設(shè)計(jì)應(yīng)主要考慮以下四項(xiàng)要素:

1.接閃功能。指實(shí)現(xiàn)接閃功能所應(yīng)具備的條件,包括接閃器的形式(避雷針、避雷帶、或避雷網(wǎng))、耐流耐壓能力、連續(xù)接閃效果、造價(jià)以及接閃器與建筑物的美學(xué)統(tǒng)一性。

2.均衡電位。指使建筑物內(nèi)的各個(gè)部位都形成一個(gè)相等的電位,即等電位。若建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設(shè)備及金屬管線都能接成統(tǒng)一的電位,建筑物內(nèi)就不會產(chǎn)生不同的電位。這樣就可保證建筑物內(nèi)不會產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓,同時(shí)對防止雷電電磁脈沖危害微電子設(shè)備也有很大的好處,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具備實(shí)現(xiàn)等電位的條件。

3.屏蔽作用。屏蔽的主要目的是使建筑物內(nèi)的通信設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、精密儀器以及自動控制系統(tǒng)免遭雷電電磁脈沖的危害。因此,良好的屏蔽不僅使等電位和分流這兩個(gè)問題迎刃而解,而且對防御雷電電磁脈沖也是最有效的措施。

4.接地效果。良好的接地效果也是防雷的重要保證之一。每個(gè)建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經(jīng)濟(jì)。筆者認(rèn)為,對木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)建筑物,必須作獨(dú)立引下線并采用獨(dú)立接地方式。當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑符合規(guī)范條件時(shí),應(yīng)用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置。

(二)雷電電磁脈沖。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步,電子技術(shù)已滲透到各行各業(yè),建筑物內(nèi)的電子設(shè)備也越來越多。這些電子設(shè)備非常敏感,遭受雷電電磁脈沖的干擾已成為建筑物內(nèi)電子設(shè)備的突出事故。

1.建筑物內(nèi)的雷電電磁脈沖干擾指以下三種情況。(1)天空中雷電波的電磁對建筑物內(nèi)電子設(shè)備的電磁干擾;(2)建筑物的防雷裝置接閃時(shí),強(qiáng)大的雷電流對建筑物內(nèi)電子設(shè)備的干擾;(3)由外部各種架空或電纜線路引來的電磁波對建筑物內(nèi)電子設(shè)備的干擾。

2.防御雷電電磁脈沖對室內(nèi)布線的要求非常嚴(yán)格。建筑物中的電源和通信等線路的主干線不應(yīng)靠近外墻,最好設(shè)置在建筑物的中心部位,如電梯井在中心部位,可設(shè)置在電梯井的近旁。建筑物內(nèi)的各種饋線都要穿金屬管保護(hù)或采用雙層屏蔽電纜(或同軸電纜)。在一些有特殊要求的線路電源側(cè),還應(yīng)加裝過電壓保護(hù)器、隔離變壓器、穩(wěn)頻、穩(wěn)壓以及濾波等裝置。

3.防御雷電電磁脈沖對接地的要求也很嚴(yán)格。電子系統(tǒng)的低頻信號工作接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地系統(tǒng),在整個(gè)建筑物內(nèi)應(yīng)為樹干式結(jié)線布置。各層或各段的低頻信號工作接地均應(yīng)直接接到單點(diǎn)接地板上,不得形成環(huán)路。單點(diǎn)接地系統(tǒng)不應(yīng)與用作防雷引下線的柱子平行,以防強(qiáng)磁場干擾。由于利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作屏蔽,因此必須采用綜合共用接地,即將防雷接地、電源的工作接地、各種裝置的外殼、鐵管外皮和高頻電子設(shè)備的信號的接地都統(tǒng)一接到建筑物的基礎(chǔ)上或室外接地裝置上。為避免雜散電流,單點(diǎn)接地系統(tǒng)必須采用絕緣線,其主接地板必須置于建筑的最底層且直接與基礎(chǔ)或室外接地裝置連接。

二、公安消防機(jī)構(gòu)應(yīng)積極開展經(jīng)常性檢查,以預(yù)防雷電火災(zāi)的發(fā)生

1.消防監(jiān)督檢查部門對于重要場所或消防重點(diǎn)保衛(wèi)單位,應(yīng)在每年雷雨季節(jié)以前作定期檢查,對于一般性場所或單位,應(yīng)每2～3年在雷雨季節(jié)以前作定期檢查,如有特殊情況,還要進(jìn)行臨時(shí)性的檢查。筆者認(rèn)為應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)督檢查:

(1)檢查是否由于維修建筑物或建筑物本身形狀有變動,使防雷裝置的保護(hù)范圍出現(xiàn)缺口。(2)當(dāng)防雷裝置各部分導(dǎo)體出現(xiàn)因腐蝕或其他原因引起的折斷、銹蝕達(dá)30%以上時(shí),必須進(jìn)行更換。(3)檢查接閃器有無雷擊后而發(fā)生熔化和折斷,避雷器瓷套有無裂紋、碰傷等情況,并應(yīng)定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。(4)檢查明裝引下線有無在驗(yàn)收后又裝設(shè)了交叉或平行電氣線路;檢查斷接卡于有無接觸不良情況和木結(jié)構(gòu)的接閃器支桿有無腐朽現(xiàn)象;并檢查接地裝置周圍的土壤有無沉陷現(xiàn)象等。(5)測量全部接地裝置的接地電阻,應(yīng)符合安全要求。若發(fā)現(xiàn)接地電阻值有很大變化時(shí),應(yīng)對接地系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。必要時(shí)可補(bǔ)打電極。(6)檢查有無因挖土、敷設(shè)其他管道或種植樹木而挖斷接地裝置等。(7)獨(dú)立的避雷針及其接地裝置不得設(shè)在行人經(jīng)常通過或堆放易燃物的地方。對裝有避雷針或避雷帶的構(gòu)架,不準(zhǔn)裝設(shè)低壓線或通訊線等。避雷針、避雷帶與引下線應(yīng)采用焊接方法。

2.具有雷電火災(zāi)危險(xiǎn)性的單位,應(yīng)加強(qiáng)對防雷裝置的維護(hù)保養(yǎng),并嚴(yán)格執(zhí)行以下規(guī)定:(1)單位應(yīng)定期由有資質(zhì)的專業(yè)防雷檢測機(jī)構(gòu)檢測防雷設(shè)施。評估防雷設(shè)施是否符合國家規(guī)范要求,一般要求避雷設(shè)施應(yīng)一年檢測一次。(2)單位應(yīng)設(shè)立防范雷電災(zāi)害責(zé)任人,負(fù)責(zé)防雷安全工作,建立各項(xiàng)防雷安全工作制度、防雷設(shè)施的定期檢測制度,以及雷雨后的檢查和日常維護(hù)。(3)建設(shè)單位設(shè)計(jì)和建設(shè)防雷設(shè)施時(shí),應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境和被保護(hù)物的特點(diǎn),雷電活動規(guī)律等因素綜合考慮,采用安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)施工。(4)新增加建設(shè)和新增加安裝設(shè)備時(shí),應(yīng)同時(shí)對防雷系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和建設(shè)?？傊?我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防雷意識,做好預(yù)防工作,將雷電所引發(fā)的火災(zāi)事故降到最低限度。