鋁型材質(zhì)別墅防雷設(shè)計方案

陳強　林志輝　蕭子淇

（廣東省肇慶市氣象局　廣東省肇慶市　526040）

鋁型材質(zhì)別墅防雷設(shè)計方案

陳強林志輝蕭子淇

（廣東省肇慶市氣象局廣東省肇慶市526040）

本文相關(guān)的防雷規(guī)范入手，通過分析新型材質(zhì)鋁型金屬材料別墅情況。因地制宜，設(shè)計出合理的防雷設(shè)計方案、從防雷施工的角度分析地建筑物防雷類別、建筑物外部防雷及內(nèi)部防雷的設(shè)計方案。值得注意的是雷電與不同的地理位置，氣象因素，地質(zhì)，地形，地貌，等諸多因素有密切關(guān)系，因此應(yīng)該靈活而有效的使用防雷技術(shù)，不可一概而論。

鋁型材質(zhì)別墅；外部防雷裝置；內(nèi)部防雷裝置；接觸電壓與跨步電壓的預(yù)防

1　引言

鋁作為金屬材料，其可再造性強，極大的減少了建筑材料的一次性使用的概率。現(xiàn)有某個建筑物群為單幢別墅需作雷電防護(hù)工程，長為14.4m、寬為13.8m、高為7m的兩層住宅單體（其中長寬取其最大值）。擬進(jìn)行防雷設(shè)計。

2　總體設(shè)計說明

2.1建筑物防雷分類

依據(jù)《GB50057-2010》附錄A得。

所以得：

依據(jù)GB50057-3.0.4-3預(yù)計雷擊次數(shù)≥0.25次/a（即0.25次/a

2.2建筑物防雷裝置

2.2.1外部防雷裝置

在LPZ0A區(qū)的防護(hù)，主要依靠接閃器、引線下和接地裝置。以減少閃擊擊于建（構(gòu)）筑物上或建（構(gòu)）筑物附近所造成的物質(zhì)性損傷和人身傷亡。外露金屬構(gòu)件（管道），都應(yīng)與接閃器良好連接。[1]

2.2.2內(nèi)部防雷裝置

（1）由防雷等電位連接和外部防雷裝的間隔距離組成。

（2）電源部分防護(hù)：雷電侵害主要是通過線路侵入。對220V低壓線路應(yīng)進(jìn)行過電壓保護(hù)，目的是用分流（限壓）技術(shù)即采用高吸收能量的分流設(shè)備（電涌保護(hù)器）將雷電過電壓（脈沖）的能量分流泄入大地，達(dá)到保護(hù)目的，所以分流、等電位技術(shù)中采用防護(hù)器的品質(zhì)、性能的好壞是直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的關(guān)鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的電涌保護(hù)器至關(guān)重要。[1～2]

3　設(shè)計要求

3.1外部防雷裝置

3.1.1接閃器

接閃器由接閃帶、針和金屬屋面混合組成[1]。

（1）金屬屋面

該類型別墅采用鋁板鑲嵌組合而成的新建建筑，屋面亦采用鋁板組合而成，依據(jù)GB50057-2010-5.2.7-2金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器，鋁板的厚度不應(yīng)小于0.65mm，板間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通，可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接。

（2）接閃小針

為防止屋面、屋角、屋脊、檐角等部位遭受雷擊，應(yīng)在這些部位安裝接閃小針，并且與接閃帶做可靠性連接，并經(jīng)引下線連接到接地裝置上。[1]

3.1.2引下線

已知建筑物的長寬高分別約為14.4m、13.8m、9.9m，其周長為56.4m。依據(jù)GB50057-2010-4.4.3條專設(shè)引下線不應(yīng)少于2根，并應(yīng)沿建筑物四周和內(nèi)庭院四周均勻?qū)ΨQ布置，其間距沿周長計算不宜大于18m。當(dāng)建筑物的跨度較大，無法在跨距中間設(shè)引下線時，應(yīng)在跨距兩端設(shè)引下線并減小。

3.1.3接地裝置

依據(jù)GB50057-2010-4.4.4防雷裝置的接地應(yīng)與電氣和電子系統(tǒng)等接地共用接地裝置，并應(yīng)與引入的金屬管線做等電位連接。外部防雷裝置的專設(shè)接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。和5.4.6中的第二款接地體埋于較深的低電阻率土壤中，敷設(shè)過程一律采用均衡等電位敷設(shè)方式進(jìn)行。

現(xiàn)建筑物采用共用接地裝置，并且圍繞建筑物采用銅材敷設(shè)成環(huán)形接地體，接地體由水平接地體與垂直接地體組合而成，將垂直接地體埋入較深的土壤中，進(jìn)一步減小土壤電阻率。同時與引下線進(jìn)行可靠連接。

3.2內(nèi)部防雷

3.2.1等電位連接

在強大的電動勢下將建筑物的金屬屋頂、建筑物內(nèi)的大型金屬物品等，給予良好的接地處理，使雷電感應(yīng)出的電荷能迅速地流向大地。

在鋁板與鋁板之間通過螺栓銅帶固定連接，使得建筑物每塊金屬板間構(gòu)成可靠連接（每塊金屬板不少于兩處），把建筑物的金屬體與LPS（防雷裝置）組合構(gòu)成規(guī)范的法拉第籠，為使建筑物的美觀程度不受影響，此螺栓連接在鋁材壓鑄時預(yù)留出相關(guān)的位置，并做好視覺隱蔽效果處理。

3.2.2接觸電壓與跨步電壓的預(yù)防

該建筑物由金屬鋁材鑲嵌組合而成，當(dāng)雷擊于建筑物附近的建筑或?qū)w時，該金屬建筑物容易感應(yīng)出較強的雷電流或高電壓，若沒有做任何防雷措施，將對生命財產(chǎn)產(chǎn)生巨大的威脅。造成人員傷亡或觸電事故的方式基本從接觸電壓與跨步電壓兩方面考慮：

由于該建筑物采用金屬鋁板組合而成，當(dāng)屋頂接受雷擊時，建筑物四周金屬墻壁都可成為泄放雷電流的傳輸介質(zhì)，也就存在較大的觸電危險（即接觸電壓）。同樣雷電在泄放入地的過程中，在其泄放點周邊20m范圍內(nèi)皆存在電位，離雷電泄放點越近存在的電位就越高；離雷電泄放點越遠(yuǎn)存在的電位就越低，當(dāng)人在雷電泄放區(qū)域內(nèi)行走時，很容易產(chǎn)生跨步電壓，從而造成觸電事故的發(fā)生。

考慮建筑物的特殊性：依據(jù)GB50057-2010-4.5.6-1中的第一、二款和、4.5.6-2中的第三款設(shè)計要求：

（1）利用建筑物金屬構(gòu)架和建筑互相連接的鋼筋作為自然引下線的柱子包括位于建筑物四周的金屬構(gòu)件。[1]

（2）在引下線3m范圍內(nèi)地表層的電阻率不小于50kΩ·m，或敷設(shè)5cm厚瀝青層或15cm厚礫石層。[1]

（3）用網(wǎng)狀接地裝置對地面作均衡電位處理。

按此方式是能將跨步電壓以及接觸電壓造成危險的概率降低。[1]

3.2.3雷擊電磁脈沖及電涌保護(hù)器

（1）雷擊電磁脈沖（LEMP）

該建筑物屬于金屬體，雷擊電磁脈沖也是不可忽視的又一誘發(fā)雷擊事故的因素。為進(jìn)一步保護(hù)建筑物內(nèi)的人身及設(shè)備安全，需要對建筑物進(jìn)行屏蔽和安裝浪涌保護(hù)器。

防雷是系統(tǒng)工程，雖然有外部防雷裝置及及金屬體組合，在大空間環(huán)境下構(gòu)成了法拉第籠，一定程度上起到了屏蔽作用，但是還遠(yuǎn)不能滿足別墅內(nèi)設(shè)備需要的磁場環(huán)境。依據(jù)GB50057-2010-6.2.2安裝磁場屏蔽后續(xù)防雷區(qū)、安裝協(xié)調(diào)配合好的多組電涌保護(hù)器，宜按照需要保護(hù)的設(shè)備的數(shù)量、類型和耐壓水平及其所要求的磁場環(huán)境選擇。[1～2]

設(shè)備得到良好的防導(dǎo)入電涌的保護(hù)，U2大大小于U0和I2大大小于I0，以及H2大大小于H0防輻射磁場的保護(hù)。

（2）電源浪涌保護(hù)器（SPD）

為保證建筑物內(nèi)的電子、電氣設(shè)備的正常運行，需要將進(jìn)入該建筑物的各種金屬管線埋地并在入戶處做屏蔽并就近與防雷裝置做等電位連接，同時在電源線路上安裝適配的電源浪涌保護(hù)器（Iimp≥12.5kA，Up≤2.5kV），信息系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用適配的浪涌保護(hù)器（具體型號請參考GB50343-2012表5.4.4）。[1～2]

4　結(jié)束語

該工程嚴(yán)格按照國家相關(guān)法律、法規(guī)以及廣東省有關(guān)防雷工程的管理辦法的規(guī)定，執(zhí)行國家、行業(yè)以及地方的防雷設(shè)計、施工的規(guī)范和規(guī)定，完全滿足國家要求的雷電防護(hù)安全標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過以上設(shè)計，采用了攔截、分流、等電位、接地等措施進(jìn)行了綜合系統(tǒng)的雷電防護(hù)，能夠預(yù)防別墅遭直擊雷、雷電感應(yīng)的侵?jǐn)_。

[1]《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010）[S].北京：中國建設(shè)出版社，2008.

[2]《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2012）[S].北京：建筑工業(yè)出版社，2012.

S429

A

1673-0038（2015）31-0004-02

2015-6-26

陳強（1982-），男，防雷助理工程師，主要從事防雷方面的工作。