建筑防雷综合论述

2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 141
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择要:在人类糊口生活生计的环境中有许多天然灾难,如地动、暴雨、冰雹、水灾、水灾、失火、雷击等等。对此,人们总是想方设法举办进攻,或加重它们所形成的损失。雷击便是严重的天然灾难之一。但就我国而言,畴昔防雷方案在全体建筑方案中所占的比重很小。电气方案人员不珍重,其余业余的方案人员更不珍重,但雷击所形成的损失却没法鄙弃。如1989年山东黄岛油库遭遇雷击并诱发大火,损失惨痛。
关键词:建筑防雷 防雷装配 恬适拒却距离 等电位衔接
叙文
在人类糊口生活生计的环境中有许多天然灾难,如地动、暴雨、冰雹、水灾、水灾、失火、雷击等等。对此,人们总是想方设法举办进攻,或加重它们所形成的损失。雷击便是严重的天然灾难之一。但就我国而言,畴昔防雷方案在全体建筑方案中所占的比重很小。电气方案人员不珍重,其余业余的方案人员更不珍重,但雷击所形成的损失却没法鄙弃。如1989年山东黄岛油库遭遇雷击并诱发大火,损失惨痛。
就防雷历史而言,我国建国早期大可能是凭证日本的45°~60°保护角确定避雷针的保护范畴,用三叉小针铜避雷针、铜引下线和1m×1m铜板作为接地装配。50年代早期,引进苏联技术,采用抛物线或折线打算法,用铁管或镀锌元钢做避雷针,用镀锌元钢做引下线,公开打入3~5m长的镀锌铁管或钢材作接地极,以致而今的避雷带和避雷网均采用镀锌钢筋或扁钢。
80年代曩昔,我国没有建筑物防雷规范,建筑电气方案人员只能凭本人的领略方案避雷针。自1957年北京市两大雷击事务产生当前,我国大量的古建筑物和私家会集的大众场所才开端安装避雷装配。1957年7月6日明十三陵长陵棱恩殿遭遇雷击,劈掉西部吻兽,劈裂两根直径1.17m,高14.3m的大楠木柱子,死一人,伤三人;1957年7月8日中山公园内的一棵大树落雷,雷电流认为至四处的配电路线,然后传到中山公园音乐堂,废弃了配电室、舞台和观众厅大顶棚。为此,北京市带领召开了紧张聚会,决定对北京市重要古建筑物和人员泛滥的电影院安装避雷针并指定由笔者担任方案。然后,从天安门开端,到劳入耳民文明宫三大殿、景山万春亭、北海公园白塔,以致鼓楼、天坛祈年殿、颐和园排云殿、智慧海、十三陵长陵棱恩殿、明楼、戒台寺等30多处古建筑物和中山公园音乐堂等重要电影院都相继安装了避雷装配。
1957年,笔者将畴昔储蓄积累的雷击事务视察和方案教训举办了总结,写出了“民用建筑物防雷保护”研讨陈诉并且于1958年9月在建工部方案局于武汉召开的“世界电气方案人员交流大会”上,作了陈诉,颁发了防雷概念和方案要领。陈诉中提出的雷击轨则、防雷标准、保护形势、方案要点、屋顶板内钢筋作接闪装配的理论以及细心的方案实例和数十种做法大样获患了与会代表的分歧赞同,当前被遍及采用。
1958年底,北京市建筑方案院研讨室、中国科学院电工研讨所和清华大学高压教研室稀罕成立了“北京建筑物防雷研讨小组”。1962年5月出版的《民用建筑物防雷保护》和1980年9月出版的《建筑物防雷方案》便是在笔者1957年研讨陈诉和小组研讨问题的基础上写出来的。书中突出的概念是建筑物防雷方案的六项重要因素,即接闪机能、分流影响、樊篱作用、均衡电位、接地结果和公允布线。而今看来,国内外的标准和规范都离不开这六因素,有的单位还把它们作为方案原则。笼式避雷网和等电位衔接早在1958年就在国民大会堂的方案和任求理论中采用了,而国际上戈尔德(G.H.Golde)于1997年才在《雷电》一书(国际名著)中谈到等电位衔接的做法,以是我国的防雷研讨和理论其实不掉队。
笔者主审的我国第一部《建筑物防雷方案规范》(GBJ57-83)于1983年11月7日颁发。第二部《建筑物防雷方案规范》(GB50057-94)(机器工业部方案研讨院林维勇老师编缉)于1994年4月18日颁发。该部规范吸收了许多国外先进的货品,将接闪器保护范畴的打算要领改成滚球法并连络我国防雷方案的理论教训添加了许多新条目。这两部规范对向导我国建筑物防雷方案起了很大的作用。
70年代曩昔,人们听到的雷击事务可能是击中建筑物或大树,严重的形成为了建筑物废弃或人员伤亡。那时被雷击的建筑物绝大多半是没有安装防雷装配(避雷针、避雷带或避雷网)。而今听到的雷击事务绝对少了,其启事是,六层以上的多层建筑物和高层建筑物都安装了防雷装配。无意偶尔,接闪器接闪后,即使是微电子设备因雷电电磁脉冲认为受损,局外人也不知道,本单位做些部分缝补也就完事了。真实,而今的雷击事务其实不算少。雷击建筑物对某一栋楼而言也许是百年不遇的事,但防雷装配接闪则是较常见的,这也是失常的。
接闪装配接闪后,建筑物引下线四处的设备会遭到雷电流的认为,这便是雷电电磁脉冲搅扰。90年代曩昔,国际和国际的规范都没有对于雷电电磁脉冲的规定。1992年国际电工委员会建筑物防雷专委会(IEC-TC/81)才开端切磋这个题目。1995年2月,该机构宣告了国际标准《雷电电磁脉冲的防护》(IEC1312-1.2.3)。现在我国尚没有相通的规定,这是最近几年来的题目。
随着电子技术的飞速发展,电子打算机早已步入社会的各行各业。建筑物内简直无不设有烦复程度不同的微电子设备和打算机系统,民用建筑也不破例。雷电电磁脉冲搅扰日益成为频发事务。面对这类挑战,方案人必须转变见地,把雷电电磁脉冲防护当作防雷方案的重点。这不只是电气一个业余的事,因为它波及到电子设备的地位和管线的布置等题目。各个业余应充实协商,从全体上处置防雷方案上的题目。不然,建筑物方案得再好,也没法失常应用。
研讨建筑物防雷应从雷击事务视察出手,找出雷击轨则,然后,把持雷击模仿推行,对所总结的轨则和所提出的处置规划予以验证。研讨人员应凭证科技的发展,一向吸收新货品对惬心一向变化的社会必要,如打算机的发展招致的对雷电电磁脉冲防扩的必要。
上面将对防雷方案的根本原则、雷击轨则、最近几年来国际上提出的新概念以及随着科技发展浮现的新题目分袂予以阐述。
1.雷电电磁脉冲
雷电电磁脉冲(Lightning Electromagnetic Pulse),简称LEMP,是天空打雷时产生的作为搅扰源的壮大闪电流及其电磁场。它的认为范畴很大,对建筑物、人身和各类电气设备及管线城市有不同程度的危险。这类危险便是雷电电磁脉冲所产生的搅扰。
建筑物内的雷电电磁脉冲搅扰指下列三种环境:
(1)天空中雷电波的电磁辐射对建筑物内电力路线和电子设备的电磁搅扰;
(2)建筑物的防雷装配接闪时,壮大的瞬间雷电流对建筑物内电力路线和电子设备的搅扰;
(3)由外部各类强、弱电架空路线或电缆路线传来的电磁波对建筑物内电子设备的搅扰。
当代电子技术日益向高精度、高天真度、高频率和高稳定性偏向发展。这些电子设备无比天真,但耐压很低,一般电子设备都经受不了正负5伏的电压摆荡。以各类微机为例,当雷电电磁脉冲的磁场强度超过0.07 高斯时,就会诱发微机的误行径,当磁场强度超过2.4高斯时,就会形成微机的永恒性毁坏。是以,咱们必须对雷电电磁脉冲采用必要的防护办法,以便在先进的建筑物内完成杰出的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)。
进攻雷电电磁脉冲搅扰的志向防雷方案规划是笼式避雷网,它把持的是法拉第笼原理。建筑物的金属构造物遍布遍地,不用许多钢材便可很容易衔接起来构成法拉第笼,从而建筑物内的电子设备获得很好的樊篱。樊篱做得好,不仅能进攻空间电磁波的辐射,并且还可使建筑物外部的分流和均压达到最好结果。这里要阐明,樊篱的做法应凭证建筑物内电子设备的要求决定。因为设备的性子不同,是以,有的要求仅对设备本人做樊篱,有的要求在设备与设备之间做樊篱,还有的要求在机房做樊篱。正因为这个题目的重要,以是1995年国际电工委员会建筑物防雷分委会(IEC/TC-81)在《雷电电磁脉冲的防护》的标准中提出了防雷保护区(LPZ)的概念,国际上刚开端推行这类规定,而咱们国家尚未提出。笔者以为,方案人员能够凭证微电子设备的多少、繁简、重要程度、摆放地位及进出管线的细心环境自行划分防雷区以获得杰出的樊篱、等电位和接地结果。
是以,进攻雷电电磁脉冲对室内布线的要求无比严峻。因为用作引下线的钢筋混凝土柱内的钢筋和全体建筑物的樊篱网都在外墙处,雷电流需经此处的钢筋分流到接地装配上,以是外墙处的电流密度大,电磁场强。是以,建筑物中的电源和通信等路线的骨干线不应靠拢外墙,最好配置在建筑物的中心部位,如电梯井在中心部位,可配置在电梯井的近旁。建筑物内的各类电气馈线都要穿金属管保护或采用双层樊篱电缆(或同轴电缆)。在一些有稀罕要求的路线电源侧,还应加装防雷器、拒却变压器、稳频、稳压以及滤波等装配。
进攻雷电电磁脉冲对接地的要求也很严峻。电子系统的低频信号任务接地应采用单点接地系统,在全体建筑物内应为树干式结线布置。各层或各段的低频信号任务接地均应直接接到单点接地板上,不得构成环路。单点接地系统不应与用作防雷引下线的柱子平行,以防强磁场搅扰。因为是把持建筑物构造钢筋作樊篱,是以必须采用综合稀罕接处所式,即将防雷接地、电源的任务接地、各类装配的外壳、铁管外皮和高频电子设备的信号接地都统一接到建筑物的基础上或室外接地装配上。为住手杂散电流,单点接地系统必须采用绝缘线,其主接地板必须置于建筑物的最底层且直接与基础或室外接地装配衔接。各层单点接地系统的地区接地板或终端接地板如必要与综合共用接地系统的装配接地板衔接,应在它们之间加装不大于直流300V的放电管或压敏电阻。综合共用接地的电阻一般应在1欧姆下列,对付稀罕的电子设备,可在0.5欧姆下列。确定接地电阻时,应思索各类设备对接地电阻值的要求,在所要求的各类阻值下,应取最低值。
在低压220/380V供电系统中,应采用三相五线(TN-S)系统,以便于装配接地(PE)线和中性(N)线分隔,PE线应接到各层或各段装配接地的终端地板上。为了进攻雷电电磁脉冲,建筑物的电源、电话、广播等路线最好采用埋地电缆引入,所用电缆应为铠装电缆或同轴电缆且外皮两端均要接地。
2 外部防雷装配与外部防雷装配
国际电工委员会体例的标准(IEC1024-1)将建筑物的防雷装配分为两大部分:外部防雷装配和外部防雷装配。笔者以为,这样划分颇有必要,建筑物的防雷方案必须将外部防雷装配和外部防雷装配作为全体统一思索。
外部防雷装配(即传统的常逃避雷装配)由接闪器、引下线和接地装配三部分构成。接闪器(也叫接闪装配)有三种模式:避雷针、避雷带和避雷网,它位于建筑物的顶部,其作用是引雷或叫截获闪电,即把雷电流引下。引下线,上与接闪器衔接,下与接地装配衔接,它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装配。接地装配位于公开确定深度的地方,它的作用是使雷电流顺利飘泊到大地中去。
外部防雷装配的作用是缩小建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及住手还击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装配外,悉数为达到此目的所采用的举措措施、手段和办法均为外部防雷装配,它蕴含等电位衔接举措措施(物)、樊篱举措措施、加装的避雷器以及公允布线和杰出接地等办法。
随着电子设备的遍及应用,雷电电磁脉冲的危险也绝对严重起来。1992年6月22日国家情形局中心大楼产生雷击事务,北京-东京的同步路线的调制解调器被击坏,致使路线中缀46小时,另外一主机的一块异步板被击坏,招致8条路线中缀,影响了国际通信。其余所在因雷电电磁脉冲搅扰而招致电子设备毁坏的例子还有不少。这类例子阐明,只方案外部防雷装配而不配以外部防雷手段,接闪器再好,也没法获得好的防雷结果。
防雷工程是一种系统工程。笔者早在1960年作国民大会堂工程总结及写作《建筑物防雷方案》一书时就提出了建筑物防雷方案的六项重要因素,目的是浮现人们要全体地、片面地思索建筑物防雷方案。这六项因素是:
(1)接闪机能:指完成接闪机能所应拥有的条件,蕴含接闪器的模式(避雷针、避雷带和避雷网)、耐流耐压手段、中缀接闪结果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。
(2)分流影响:指引下线对分流结果的影响。引下线的粗细和数量直接影响分流结果,引下线多,每根引下线通过的雷电流就小,其认为范畴就小。引下线互相之间的距离不应小于规范中的规定。当建筑物很高,引下线很永劫,应在建筑物的中央部位添加均压环,以减短序下线的电感电压降。这不仅能够分流,并且还能够低落还击电压。
(3)均衡电位:调唆建筑物内的各个部位都构成一个相等的电位,即等电位。若建筑物内的构造钢筋与各类金属配置及金属管线都能衔接成统一的导电体,建筑物内当然就不会产生不同的电位,这样便可担保建筑物内不会产生还击和危及人身恬适的接触电压或跨步电压,对住手雷电电磁脉冲搅扰微电子设备也有很大的利益。钢筋混凝土构造的建筑物最拥有完成等电位的条件,因为其外部构造钢筋的大部分都是自但是然地焊接或绑扎在一路的。为惬心防雷装配的要求,应有目的地把接闪装配与梁、板、柱和基础稳定地焊接、绑扎或搭接在一路,同时再把各类金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一路,这就使全体建筑物成为杰出的等电位体。
(4)樊篱作用:樊篱的重要目的是使建筑物内的通信设备、电子打算机、周到仪器以及自动掌握系统免遭雷电电磁脉冲的危险。建筑物内的这些举措措施,不仅在防雷装配接闪时会遭到电磁搅扰,并且因为它们本人天真性高且耐压程度低,无意偶尔四处打雷或接闪时,也会遭到雷电波的电磁辐射的影响,甚至在其余建筑物接闪时,还会遭到从该处传来的电磁波的影响。是以,咱们应只管把持钢筋混凝土构造内的钢筋,即建筑物边境板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋,使其构成一个六面体的网笼,即笼式避雷网,从而完成樊篱。因为构造构造的不同,墙内和楼板内的钢筋有疏有密,钢筋密度不够时,方案人应按各类设备的不同必要添加网格的密度。杰出的樊篱不仅使等电位和分流这两个题目迎刃而解,并且对进攻雷电电磁脉冲也是最无效的办法。此外,建筑物的全体樊篱还能防球雷、侧击和绕击雷的打击。
(5)接地结果:指接地结果的曲直短长。杰出的接地结果也是防雷告成的重要担保之一。每个建筑物都要思索哪类接处所式的结果最好和最经济。笔者以为,当钢筋混凝土构造的建筑物切合规范条件时,应把持基础内的钢筋作为接地装配。当达不到规范中规定的条件或基础包在防水卷材层内时,可做周圈式接地装配,但应将周圈式接地装配预先埋在基础槽的最外边(没必要离开建筑物3m以外)。接地体靠拢基础内的钢筋无利于均衡电位,同时还可华侈为挖深沟所花消的人力和物力。在基础完工后再挖深沟则易影响基础的波动性。
对木构造和砖混构造建筑物,必须做自力引下线并采用自力接处所式。当泥土电阻率大,应用接地极较多时,也可做周围式接地装配。因为周圈式接地装配的袭击阻抗小于自力接地装配的袭击阻抗,并且无利于刷新建筑物内的地电位散布,减小跨步电压。采用自力式接处所式时,以钻孔深埋接地极(约4~12m)的结果为最好,深孔接地极容易达到公开水位,且能缩小接地极的用钢量。
(6)公允布线:指若何布线才气获得最好的综合结果。当代化的建筑物都离不开照明、能源、电话、电视和打算机等设备的管线,在防雷方案中,必须思索防雷系统与这些管线的相干。为了担保在防雷装配接闪时这些管线不受影响,首先,应当将这些电线穿于金属管内,以完成稳定的樊篱;其次,应当把这些路线的骨干线的垂直部分配置在高层建筑物的中心部位,且住手靠拢用作引下线的柱筋,以只管放大被认为的范畴。在管线较长或桥架等举措措施较长的途径上,还必要两端接地;第三,应当属意电源线、天线和屋顶高处的彩灯及航空窒碍灯等路线的引入做法,住手雷电波侵入。除思索布线的部位和樊篱外,还应在必要的路线上加装避雷器、压敏电阻等防雷器。是以,方案室内各类管线时,必须与防雷系完备一思索。
3 恬适拒却距离与等电位衔接
在建筑物外部,就整体来说,防雷办法可分为恬适拒却距离和等电位衔接两大类。恬适拒却距离指在必要防雷的空间内,两导电物体之间不会产生损害的火花放电的最小距离,即不会产生还击的最小距离。等电位衔接的目的是减小或清除外部防雷装配各个部位上所产生的电位差,蕴含靠拢进户点的外来导体上的电位差。
笔者主张,若采用恬适距离法就应严峻凭证《建筑物防雷方案规范》(GB50057-94)规定的各类防雷办法去打算;若采用等电位衔接法,就应齐全完成等电位。木构造和砖混构造构造应采用恬适距离办法,钢筋混凝土构造和钢构造应采用等电位衔接办法。
5球雷
在国际建筑物防雷标准(IEC/TC-81)和我国的《建筑物防雷方案规范》中,均没有对球雷的防护作出规定。在笔者的视察中,北京地区的球雷事务照旧不少的,球状闪电约占闪电统计总数的13.7%。尽管国内外科技人员对球状闪电的构成机理还没有分歧的概念,但对其性子、状态和危险照旧对照领略的。
球雷(即球状闪电)是一种橙色或红色的相通火焰的发光球体,偶尔也有黄色、蓝色或绿色的。大多半火球的直径在10~100cm左右。球雷多在强雷暴时空中巨大闪电最频繁的时辰浮现。球雷通常沿程度偏向以1~2m/s的速度上下动弹,无意偶尔距空中0.5~1m,无意偶尔升起2~3m。它在空中漂游的时间可由几秒到几分钟。球雷常由建筑物的孔洞、烟囱或开着的门窗进入室内,无意偶尔也通过不接地的门窗铁丝网进入室内。最常见的是沿大树滚下进入建筑物并陪伴嘶嘶声。球雷无意偶尔天然爆炸,无意偶尔遇到金属管线而爆炸。球雷遇到易燃物质(如木柴、纸张、衣物、被褥等)则形成焚烧,遇到可爆炸的气体或液体则形成更大的爆炸。有的球雷会不留遗址地无声消散,但大多半均陪伴爆炸声且响声震耳。爆炸后偶尔有硫磺、臭氧或二氧化碳气味。球雷火球可辐射出大量的热能,是以它的烧伤力比破碎摧毁力要大。
上面是一个典范榜样的球雷实例:1982年8月16日,钓鱼台迎宾馆两处同时落球雷,均为沿大树滚下的球雷。一处在迎宾馆的东墙边,一名保镳士兵当即被击倒,该士兵站在2.5m高的保镳室前,距落雷的大树约3m,树高20多米。球雷落下的瞬间,他只感伤一个火球距身段很近,随前目下一黑就倒了。醒来后,除耳聋外并没有其余损伤。但该保镳室的混凝土顶板外檐和砖墙墙面被击出几个小洞,室内电灯被打掉,电灯的拉线开关被打坏,电话线被打断,预计均为电磁认为的电能源而至。另外一处在迎宾馆院内的东南区,距保镳室约100m,也是沿大树滚下。距树2m处有个木板房(仓库),该房在三棵14~16m高大槐树突围当中,球雷沿东侧的大树滚下后钻窗进屋,窗玻璃外有较密的铁丝网,但没有接地,铁丝网被击穿8个小洞,窗玻璃被击穿两个小洞。球雷烧焦了东侧木板墙和东南房角,废弃了室内墙上挂的两条自行车内胎,烧坏了该室的胶盖闸,室内的电灯线也被烧断。落雷大树下放有十多盘钢筋、8辆铁推车和6个空汽油桶。这此金属物都是招引雷电的条件。
防护球雷其实不艰巨,应当在规范或标准中规定相应的办法。就防护球雷办法而言,最好是笼式避雷网,若是达不到笼式避雷网条件,就在建筑物的门窗上安装金属纱网并接地;堵好建筑物墙面上没必要要的孔洞;烟囱与出气管上口均要加装铁丝网并接地;储存或损伤易燃易爆物体的仓库和厂房的烟囱和放气管应加装阻兵器并接地。对高大树木下的重要建筑物特别要采用防护球雷的办法。
6雷击轨则
领略雷击事务的轨则无比重要,只要操作把持了轨则,防雷方案才气获得杰出的结果。在雷雨天,天空的雷云与空中上的物体各带不同的电荷,当电荷储蓄积累到确定的程度,就会产生电场畸变而产生落地雷击。但如果是地上某处没有完善壮大的上行先导,则雷电是不会打到该处的。
北京紫禁城内的建筑物落较多,其启事在于:紫禁城周围是护城河,河内而今仍有水;通往护城河的古河道有4条:一条是玉河,它流入护城河的东南角;一条是潮白河的干流,它流入护河的东北角;一条是大通河,它流入护城河的正东部;另外一条是潞河的干流,它流入护城河的东南角。故宫内各栋建筑物下的基础均湿润,畴昔东南部的水位较高,公开不到2m就能够见水,可见故宫院边境下的泥土电阻率绝对较低;此外院内又有高大的古树。这些即为易产生雷击的内因,这些内因决定着该地区电场易产生电场畸变,瞬间产生的上行先导容易与雷云的下行阶段先导荟萃,从而构成落地雷。这便是紫禁城范畴内的分明雷击轨则。
笔者自1954年到1988年在北京地区视察过的建筑物雷击事务共有170多处,其中,因雷击哄动怒灾的占37.7%,招致人员消亡的占6.9%,致伤的占15.4%,球雷雷击事务占13.7%。现将阐发总结得出的北京地区总的雷击轨则归结下列:
(1)河、湖、池、沼阁下的建筑物易受雷击。如1961年6月21日颐和园昆明湖东边的文昌阁被雷击掉西房角及坡顶瓦,外部电线被认为烧断;1988年8月6日通县永乐店草厂乡黄厂村北部湖力的茅草房落球雷,击死一人。
(2)古河道上的建筑物和河道桥上的建筑物易受雷击。如紫禁城内自1954年至1992年共落雷16次(据文献纪录,明、清两代共产生过25次失火,其中写明为雷击而至的5次,未阐明启事的也也许是雷击而至);1988年8月30日卢沟桥中部北侧石狮子的头被击掉。
(3)在湿润地区以及畴昔是苇塘或坑高地带的地区上建造的建筑物易受雷击。如1957年7月31日欢然亭地区建工局一公司工棚(该处畴昔是苇塘)的收音机天线落雷,墙内铁丝被熔化;1965年7月22日北郊土冷库(即几十栋内装冰块以蕴藏食物的平房)的老虎窗被雷电击中动怒。
(4)在四处大片泥土电阻率高,中央部分泥土电阻率低的环境中或在高、低电阻率分界的地方建造的建筑物易受雷击。如1981年8月2日八里庄善家坟公安局仓库西墙外大树落雷,雷电入室打坏5个电警棍盒,盒内33根电警棍被认为烧坏(该仓库的东北两面为稻田)。
(5)部分漏雨或部分房角新修缮且十分湿润的建筑物易受雷击。如十三陵长陵棱恩殿落雷(那时该殿西部房角方才修缮且很湿润)。
(6)突出高或孤立的建筑物易受雷击。如1957年7月29日原向阳门北部的吻兽被雷击掉;据十三陵内地老农说,十三陵大多半的明楼或正殿均被雷击过(明楼和正殿都属高而孤立的建筑物)。
(7)已经遭遇过雷击的地区和建筑物容易再落雷。如1956年×月×日、1957年7月8日和1957年8月16日北京鼓楼东部吻兽曾三次被雷击。
(8)金属屋顶易受雷击。如1957年7月8日原民航局会堂的铁皮屋顶被雷击裂3处,顶内明配线被认为烧成3段,1988年8月6日北京火车站东北角出租汽车站的铝合金房顶落雷。
(9)收音机天线、电视共用天线易受雷击。如1986年10月13日左家庄柳芳东里的居民楼电视共用天线遭遇雷击,1992年8月3日安好里民旺胡同的居民楼电视共用天线也遭遇雷击。
(10)公开管线多或管线交叉处易落雷。如1963年8月4日天安门广场大旗杆西侧(现人行过街纯正的东北出口)一名卖冰棍的老太太被雷击倒(该处公开敷设的管线较多且是转角处)。
(11)铁路沿线和终端易受雷击。如1965年7月22日东郊百子湾棉花仓库室外堆场靠拢铁道终端的一个棉花垛被雷击中焚烧;1984年8月6日东郊百子湾物质局储运公司水泥库铁路西侧站台上的水泥袋落雷,烧焦约20个水泥袋的纸边。
(12)山区泉眼、风口或公开有金属矿床的处所易受雷击。如1985年6月18日西山上马岭水电站室外变电构架收干线的主线落雷,烧焦母线2处,每处约长1~3m。
(13)高大的烟囱和工厂的排气管最易接闪。如1957年8月16日朝外门诊部的烟囱被雷击裂;1979年4月8日东郊宋家庄化工三厂南北两厂的室外化工设备构架上的两个排气管同时接闪并清除。
(14)高大的树木和屋顶旗杆容易落雷。如1967年6月11日前门劝业场屋顶木旗杆被雷击坏;1993年8月19日日坛公园东南角一棵大树被雷劈掉树叉,树干也被劈裂。
北京地区总的落雷走向是:西山 八里庄 紫村城 向阳门 宋家庄百子湾 通县。这些处所多半是古河道或公开水线,其建筑物下的泥土电阻率小,湿润或水位高。
笔者以为,以上这些雷击轨则虽是北京地区的,但颇具遍及性,于是对防雷、防火颇有价值(因篇幅有限,以上各类轨则只各举2个例子)。
7.建筑物防雷方案的全体见地
所谓全体见地是指方案和安装防雷装配时,对建筑物的内外都要有全体见地。这里的建筑内外不单是指外部防雷装配和外部防雷装配。建筑物内的全体见地是指方案和安装时,要对外部防雷装配和外部防雷装配做全体的统一的思索;建筑物外的全体见地是指对一个院落、一个小区以及四处的环境要做片面的防雷构造,同时还不能违犯小区构造的要求譬喻:所安装的避雷针杆塔能否影响小区的好看,所用的避雷针、避雷带或避雷网能否与建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大烟囱上的避雷装配所保护等等。对接地装配也要综合统一思索,譬喻,相距较近的建筑物能否共用接地体,公开管网能否用接地体的一部分,以及能否在一个大院或小区内为将来综合共用接地创作发明等电位衔接的条件等等。
值得指出,把持建筑物四处的大树作为避雷针杆塔是一个较好的做法。大树最易接闪且越长越高,无意偶尔比建筑物还高。是以,避雷针应安装在树顶,引下线应沿树干配置并且应与建筑物的防雷装配相连络。这样既节减又好看,同时还保护了贵重的树木。把持大树安装避雷针不仅能防直击雷,并且能防球雷、绕击雷和侧击雷。譬喻,北京北海公园团城外延大树上安装的避雷针已运转了20多年,结果很好,但必须采用保护树干发展的办法。
而今各个城市的绿化越搞越好,高大的树木也越来越多。有的建筑物虽然安装了避雷针,但大树距建筑物很近并且比建筑物还高,在这类环境下,建筑物上的避雷装配理论上便是虚设。因为大树接闪的机缘多,易引来直击雷和球雷,对附近的建筑物威胁更大。以是说建筑物的防雷方案和安装应将外部防雷装配、外部防雷装配、建筑物外的环境及至全小区的防雷装配举办全体统一的思索。不仅电气业余的方案者要有全体见地,建筑业余的方案者对防雷也要有全体见地。这是当代防雷方案见地转变的重要题目之一。
1957年首次为天安门(木构造建筑物)补做防雷装配时,在其上部配置了明装避雷带和避雷网;在其外部采用了恬适距离办法。因为是补装,难度相当大,对外部达不到恬适距离的管线都做了改装或加强了绝缘并把进户处的各类架空电源线、电话线和广播线分歧裁撤,改成公开电缆。为确保木构造建筑物的恬适,工程人员每一年都在构造上稍有变形的部位加固,到1986年,在天安门大顶内加固统共用了60吨钢材。此时,不再能给建筑物添加荷重了,因其中央决定将天安门城楼上的建筑物全数拆掉,齐全翻建。这给咱们的防雷方案带来了无利条件。以是,1969年第二次方案天安门防雷装配时,就采用了等电位衔接办法(外部防雷装配仍用原规划),在城台上的空中(蕴含屋边境面)下的“金砖”上面铺设了一层钢筋网(即等电位面)并将各类金属管线(蕴含屋顶彩灯管线)、斗拱上的防鸟铁丝网、校阅台前的铁栏杆和铁旗杆等物体统连气儿接到等电位面上,此外,又添加了引下线的根数,使之达到等电位的条件。
1958年,国民大会堂工程采用了齐全的等电位防雷方案,这是我国首次将等电位避雷网运用于工程。国民大会堂是钢筋混凝土框架构造和钢构造相连络的建筑物,又是现浇施工做法,对防雷装配的方案十分无利。其防雷规划是:在各建筑段的屋顶上分袂采用明装避雷网、暗装避雷网和四处避雷带相连络的形势,接闪装配均与楼板内的钢筋衔接成一体;柱子内的钢筋用作引下线;基础内的钢筋用作接地装配。从基础到梁、板、柱到屋顶的避雷带和避雷网的全数衔接点(蕴含各类管线的衔接点)都是焊接的,从而构成一个笼式避雷网,以是咱们说它是最齐全的等电位衔接工程。1963年,瑞士的波哥(K.Berger)提出,把持建筑物内的构造钢筋作防雷系统时,钢筋之间如有多点绑扎,则没必要焊接便能够构成电气导通系统,他还做了试验。以是,咱们当前就不全数焊接了,但作为引下线的柱内钢筋,仍必须焊接两根主筋。1974年检察《建筑物防雷方案规范》时,规定为:能够绑扎或焊接。国民大会堂工程是世界最重要的工程,那时是不敢不焊接的。
就防火而言,等电位衔接和恬适拒却距离相当重要。失火多属不容易预防的事务,对多半建筑物,能采用等电位衔接办法的,应做齐全的等电位衔接;不能采用等电位衔接办法的,应只管担保恬适拒却距离,以防产生失火。
4常例防雷装配与无比例防雷装配
常例防雷装配即传统上所应用的防雷装配,蕴含避雷针、避雷带、避雷线和避雷网。它是继1759富兰克林发明避雷针后列国防雷专家经200多年研讨和理论的问题,有充实的理论凭证、推行数据和长久的理论运转教训。
无比例防雷装配指某些厂商最近几年推出的所谓的新式防雷装配。本文所指的所谓新式防雷装配是半导体消雷器、导体消雷器、优化避雷针和流注延迟发射接闪器等(本文这里不指激光引雷装配、火箭引雷装配和水柱引雷装配等)。各类消雷器的方案头脑是诡计中和雷云电荷,把雷电荷清除掉或限定放电电流;各类延迟发射接闪器的方案头脑是诡计把避雷针的接闪结果进步,即扩充保护范畴。这几种防雷产品到现在为止都没有被国际防雷构造所招认。
真实,从1996年起到而今,北京的学术界和工程技术界围绕消雷器举办过多次切磋并颁发了许多文章。许多专家都以为消雷器的“中和”理论和“限流”理论站不住脚。1997年9月18~23日中国机电工程学会高电压专委会过电压与绝缘共同分专委会在合肥举办了学术切磋会。论题之一便是半导体消雷器,与会者举办了强烈热闹的切磋。分外值得一提的是一名高工为验证半导体消雷器的通流手段而做的一次推行。该推行充实标明,半导体消雷器的通流手段极低。聚会《纪要》曰:“与会代表以为,迄今为止,理论和理论未能证明此类无比例防直击雷产品拥有产品阐明书所表述的机能,理论也未显示出此类产品拥有比常例防防直击雷装配更杰出的机能,还有许多题目尚待研讨和处置,是以此类无比例防直击雷产品不再在工程中采用。还有少数代表对此另有不批准见。”
理论上,消雷器厂商所卖的只无非是接闪器。其引下线、接地装配及外部防雷装配还得靠方案人按常例要领去方案,而这些都是建筑方案中的环节,卖接闪器的厂商也参与不了方案。此外,无比例防雷装配的代价极高,以半导体消雷器为例,其代价比常逃避雷针高几十倍至几百倍。
。无比例防雷装配比常例防雷装配贵得多,并且无比例防雷装配还有许多题目有待处置。是以防雷方案人员和应用单位应认清这类环境,必须决定优秀而经济的产品。
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