建筑物防雷設計施工常見問題探討

蔡國橋 李斌

摘要：建筑物的防雷裝置設計施工質量是建筑物安全性能的保障，針對出現(xiàn)的問題及時進行分析，采取合理有效的措施解決，對建筑物的安全性提高有著重要的意義。本文介紹了在新建建筑物防雷裝置施工中，接閃器施工、電涌保護器安裝、接地裝置施工中經常會發(fā)生的問題，并結合建筑物防雷設計的有關規(guī)范，對這些常見問題原因進行分析。

關鍵詞：防雷裝置；施工；問題；剖析

0 引言

隨著我國經濟的不斷增長，城市化進程加快，建筑行業(yè)得到了良好的發(fā)展。但是在建筑物的防雷裝置設計施工當中，經常會發(fā)生一些危害到施工質量的問題，嚴重影響了建筑物的使用安全。因此如何采取相應的措施來治理這些問題是施工人員需要解決的。下面就這方面進行討論分析。

1 接閃器施工常見問題

接閃器由攔截閃電閃擊的接閃桿、接閃帶、接閃線、接閃網及金屬屋面、金屬構件等構成。接閃器使用的材料、規(guī)格，焊接時的搭接長度及焊接方法應符合《建筑物防雷設計規(guī)范》和《建筑物防雷工程施工與質量驗收規(guī)范》的要求。在檢測驗收工作中，經常發(fā)現(xiàn)接閃器的施工存在以下誤區(qū)：

1.1 接閃帶及網格

《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010對于接閃帶固定支架的高度已經修改為不宜小于150mm，加高固定支架的高度能提升接閃帶的接閃效率，很多設計及施工人員仍按老的規(guī)定執(zhí)行，固定支架的高度設置為100mm，這是違反新規(guī)范規(guī)定的。

接閃帶網格采用暗敷時，利用屋面梁板鋼筋作跨接線，但鋼筋未與引下線、接閃帶等形成電氣貫通，且鋼筋兩端未與避雷帶焊接，采用這種安裝方式，并未形成有效的接閃帶網格。正確的施工方法是焊接時鋼筋兩端應與接閃帶雙面施焊，焊接時搭接長度不應少于圓鋼直徑的6倍。

1.2 接閃桿

建筑物屋面有超出接閃帶保護范圍的金屬、非金屬物時，可采用獨立接閃桿保護。在施工過程中，很多時候考慮到了用獨立接閃桿保護，但往往忽略了接閃桿與被保護物的安全距離。我們在竣工驗收時經常發(fā)現(xiàn)接閃桿距被保護物僅1m～2m，遠遠小于建筑物防雷設計規(guī)范規(guī)定的接閃器與被保護物不小于3m的安全距離；施工過程中常忽略了接閃桿與屋面接閃帶焊接點不小于2處的規(guī)定，常發(fā)現(xiàn)接閃桿與接閃帶僅焊接1處。

1.3 金屬護欄作接閃帶

現(xiàn)在的很多新建筑物，出于安全和美觀考慮，屋面會安裝鋁合金或不銹鋼金屬護欄，在施工時護欄處不再敷設接閃帶，利用金屬護欄作接閃帶。這些金屬護欄壁厚往往達不到規(guī)范要求的壁厚不小于2.5mm，當壁厚小于2.5mm時，接閃時可能出現(xiàn)護欄被擊穿的情況。

金屬護欄壁厚小于2.5mm時，應沿金屬護欄加裝接閃帶，并做好金屬護欄與接閃帶的等電位連接，使用電氣連接且連接點不少于2個點。

1.4 金屬屋面作接閃器

建筑物采用金屬屋面時，金屬板下面無易燃物品時，鉛板的厚度不應小于2mm，不銹鋼、熱鍍鋅鋼、鈦和銅板的厚度不應小于0.5mm；金屬板下面有易燃物品時，不銹鋼、熱鍍鋅鋼、鈦板的厚度不應小于4mm，銅板的厚度不應小于5mm。金屬板厚度符合規(guī)范要求時，可以利用金屬屋面作接閃器。

但在實際施工過程中，金屬屋面厚度遠遠小于規(guī)范要求（如彩鋼板上層厚度應不小于0.5mm，但實際只有0.3mm），施工方利用金屬屋面作接閃器，此時金屬屋面可能面臨擊穿的后果，無法有效接閃。

當金屬屋面厚度達不到規(guī)范要求時，應按規(guī)范要求敷設接閃帶及網格，并做好金屬屋面與接閃帶的等電位連接，使金屬屋面與接閃帶電氣貫通。

1.5 屋面金屬物、非金屬物的防護

從安全角度考慮，屋面所有金屬物除做好接閃防護，還應與接閃帶做好等電位連接，連接點不少于2處。

有些施工方認為金屬物在接閃帶保護范圍內，不會遭受雷擊，可不做等電位連接。他們忽略了金屬物與接閃帶的距離往往很近，達不到3m以上的安全距離，接閃帶接閃時，會產生瞬間的高電位，若屋面金屬物未做有效的等電位連接，接閃器與金屬物間會形成瞬間高電位差，給設備和人員造成傷害。

2 電涌保護器安裝常見問題

電涌保護器SPD是用于限制瞬態(tài)過電壓和分洪電涌電流的器件，至少含有一個非線性元件。電涌保護器用于防LEMP和等電位連接。

2.1 低壓配電線路總配電電涌保護器選型錯誤

根據IEC和GB50057-2010技術規(guī)范，在電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應在低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設I級試驗的電涌保護器。電涌保護器的電壓保護水平值應小于或等于2.5kV。每一保護模式的沖擊電流值Iimp，當無法確定時應取等于或大于12.5kA。

在新建筑物防雷竣工驗收工作中，有50%以上的情況是：入戶處（LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處）配電柜（箱），安裝的是II級試驗的電涌保護器，其標稱電流值及最大沖擊電流值遠遠不能防御雷擊電滋脈沖及雷電流的侵入。對于電源線路的第1級SPD防護設備，首當其沖的要面對10/350？s雷電波形的閃電沖擊，使用II級試驗的SPD無法達到合理防護電源線路及系統(tǒng)設備的目的。

根據IEC1312-1，可推導出單位能量相同，波形不同、雷電流幅值不同情況下的關系式為：

式中，I1為II級試驗SPD的標稱放電電流In，I2為I級試驗SPD的沖擊電流Iimp；（T2）2、（T1）1分別為I級試驗和II級試驗的雷電波形的半值時間，其值分別為350、20，將其代入上述關系式，可得：

當II級試驗的SPD標稱放電電流In為20kA時，根據上式，其僅相當于I級試驗SPD沖擊電流Iimp為4.78kA（即20/4.18），也就是說應該置于2級防護的II級試驗的20kASPD，安裝在1級防護時僅能耐受10/350μs波形雷電流下的4.78kA，這種情況無法保護系統(tǒng)和SPD本身。

2.2 電涌保護器安裝錯誤

電涌保護器安裝時采用凱文接線法，電涌保護器至總等電位端子的接地線應短而直，線長不宜大于0.5m（圖1）：

圖1 凱文接線法

但在實際的施工過程中，因對規(guī)范理解不夠，常見有施工單位在安裝過程中，不使用凱文接線法，且電涌保護器的接地線長2m～3m，甚至更長，閃電電涌通過時，會在接地線上產生寄生電感，寄生電感在導線上形成積存電壓，接地線越長則積存電壓越大，因SPD與系統(tǒng)設備是并聯(lián)，會將積存電壓加到系統(tǒng)設備上，瞬間的高電壓對設備產生破壞作用。

因而，電涌保護器安裝時采用正確的方法才能保證瞬態(tài)過電壓被限制，雷電流被正常分泄。

3 接地裝置施工常見問題

3.1 建筑物引下線附近防跨步電壓措施缺失

某些施工單位對接地裝置及引下線的施工焊接很認真，對防接觸電壓有相應措施，但對于建筑物引下線附近防跨步電壓措施卻不重視，在雷擊發(fā)生時易引發(fā)人員傷害。

在建筑物外人員可經過或停留的引下線與接地體連接處3m范圍內，應采用防止跨步電壓對人員造成傷害的一種或多種方法：

（1）鋪設使地面電阻率不小于50kΩ·m的5cm厚的瀝青層或15cm厚的礫石層；

（2）用網狀接地裝置對地面做均衡電位處理。

（3）設立阻止人員進入的護欄或警示牌。

3.2 建筑物接地裝置埋深不夠

建筑物防雷設計規(guī)范對接地體的埋深有嚴格的要求，埋深不應小于0.5m。

某些建筑物利用地梁作為水平接地體，這些建筑物有地下室或者有架空層，由于施工人員對規(guī)范理解、執(zhí)行不夠，在局部地方地梁深度達不到規(guī)范要求的埋設深度；即使地梁的深度達到了要求，由于施工條件受限制，施工人員不了解規(guī)范要求，沒有把地梁的底筋作為水平地極，而采用地梁面筋作為水平地極，地梁面筋離地面很近，達不到規(guī)范要求的安全埋深距離。埋深不夠易引起跨步電壓，正確的施工方法是地梁面筋應距地面埋深達0.5m以上。

4 結語

綜上所述，要避免新建的建筑物出現(xiàn)防雷裝置施工問題，就需要施工人員在新建建筑物防雷裝置設計、施工過程認真掌握并熟練運用建筑物防雷設計的相關規(guī)范，施工時做好施工的全過程質量管理，建立健全的質量管理體系，嚴謹施工，才能保證防雷裝置的施工質量，提高建筑物的安全性能。

參考文獻：

[1] 楊召緒，陽宏聲，勞煒.關于新舊《建筑物防雷設計規(guī)范》的對比分析[ J]. 氣象研究與應用，2011，32（3）：93.

[2] 黃文高.防雷工程施工監(jiān)督應該注意的一些問題[J].氣象研究與應用，2011，32（1）：88-89.