張鵬

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西 太原 030032）

1 研究背景與意義

近年來(lái)，隨著建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，安全生產(chǎn)事故總數(shù)仍在不斷增長(zhǎng)。特別是雷電引發(fā)的安全生產(chǎn)事故將直接影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，威脅人員的人身安全，將嚴(yán)重制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，多年來(lái)，世界上因雷電造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡不計(jì)其數(shù)，中國(guó)每年有300 多人死于雷電事故。常見(jiàn)的雷電包括直擊雷、側(cè)擊雷、雷電磁感應(yīng)等，會(huì)對(duì)建筑物電氣設(shè)備造成攻擊和干擾，影響其安全運(yùn)行。在建筑配電設(shè)計(jì)中，防雷接地設(shè)計(jì)的科學(xué)性與防雷接地效果密切相關(guān)。建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備屬于極為敏感的機(jī)械設(shè)備，容易受到雷電的破壞和常見(jiàn)故障。此外，隨著信息管理時(shí)代的到來(lái)，建筑中的許多電氣設(shè)備屬于信息管理和數(shù)字機(jī)械設(shè)備。如果發(fā)生雷擊，損失和傷害將無(wú)法預(yù)測(cè)。此外，雷擊還會(huì)造成人員傷亡，不利于建筑業(yè)的良好穩(wěn)定發(fā)展。在設(shè)計(jì)建筑電氣設(shè)備的防雷和接地時(shí)，必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)建筑電氣設(shè)備具體情況生成完整的防雷安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)，以防止雷電損壞和干擾[1]。

2 現(xiàn)階段建筑電氣安裝中防雷接地施工存在的問(wèn)題

目前，建筑電氣安裝防雷接地施工中存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步解決。問(wèn)題主要包括：①缺乏有效的施工管理方法。在電氣安裝過(guò)程中，一些員工沒(méi)有意識(shí)到防雷和接地施工關(guān)鍵技術(shù)的重要性，也沒(méi)有意識(shí)到電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行安全的關(guān)鍵危害，導(dǎo)致防雷接地線技術(shù)實(shí)施困難，未能實(shí)施有效的施工管理方法。參與防雷接地施工的企業(yè)較多。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)之間的有效溝通和溝通，企業(yè)之間缺乏合作，導(dǎo)致防雷接地施工實(shí)施不到位，防雷接地建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)控制不到位，缺乏全面監(jiān)督管理[2]。在防雷接地施工過(guò)程中，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，并找出問(wèn)題原因進(jìn)行處理。一些施工人員沒(méi)有嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定。相反，他們根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工，這容易產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)，不利于防雷接地施工的順利進(jìn)行。②在建筑電氣安裝防雷接地施工中，管理人員和施工人員缺乏一定的安全意識(shí)，施工中沒(méi)有把安全放在首位。一般在屋頂安裝防雷設(shè)施，需要高空作業(yè)。與道路工程相比，其風(fēng)險(xiǎn)因素更高。如果不進(jìn)行有效的安全防護(hù)，很容易造成安全生產(chǎn)事故。然而，一些建筑承包商并沒(méi)有高度重視這一點(diǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理人員工作不積極，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題，部分施工人員在作業(yè)過(guò)程中忽視安全因素，未按規(guī)定進(jìn)行合理的安全防護(hù)，影響防雷接地施工質(zhì)量。③工程建筑電氣安裝防雷接地施工技術(shù)的發(fā)展對(duì)專業(yè)技術(shù)人員有較高的要求。這不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，施工步驟相對(duì)復(fù)雜，要求專業(yè)技術(shù)人員具有較強(qiáng)的專業(yè)能力，應(yīng)對(duì)較大的施工難度系數(shù)，盡快發(fā)現(xiàn)安全隱患，并有效解決。目前，一些施工人員仍需加強(qiáng)專業(yè)能力和技術(shù)實(shí)力，部分防雷接地施工隊(duì)伍不是固定隊(duì)伍，而是臨時(shí)組建的，缺乏系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，在進(jìn)行防雷接地工程施工時(shí)，不能達(dá)到規(guī)定的施工規(guī)范。

3 建筑電氣安裝中的防雷接地保護(hù)措施

3.1 避雷器

避雷器是民用建筑防雷設(shè)施中常用的一種避雷器。避雷器的組成主要分為針體、底球、近球及其底桿體等，不僅能起到與避雷針相似的效果，而且球體的形狀效果加上模具頂針也能起到很好的裝飾設(shè)計(jì)效果。它與中國(guó)古代建筑裝飾設(shè)計(jì)的文化藝術(shù)是一樣的[3]。因此，避雷器受到民用建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的廣泛青睞，在一般民用建筑的屋頂上很常見(jiàn)。防雷接收器安裝在防雷裝置的頂部由于其比建筑物高，并且具有早期充放電性能，所以它可以將避雷針插入體內(nèi)，從而保護(hù)建筑物免受雷擊。避雷器有各種類型，如避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)，甚至建筑物表面的金屬表面都可以用作避雷器，起到防雷的作用。無(wú)論使用何種類型的避雷器，材料必須滿足足夠的沖擊韌性，并具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。同時(shí)，它必須具有足夠的耐熱性，以經(jīng)久耐用并承受雷擊造成的損壞（圖1）。

圖1 接閃器安裝

3.2 重視接地安裝

在建筑電氣設(shè)備安裝中，防雷接地施工技術(shù)的發(fā)展必須高度重視接地裝配階段。該鏈路的實(shí)施效果將直接影響建筑物的實(shí)際防雷效果，以及防雷接地系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。無(wú)論是感應(yīng)雷害還是直擊雷害，都需要防雷接地系統(tǒng)軟件將雷擊移動(dòng)到地面，以減少雷害。有鑒于此，在進(jìn)行防雷接地施工時(shí)，必須根據(jù)規(guī)劃及其施工規(guī)定選擇合適的接地設(shè)備，嚴(yán)格執(zhí)行接地施工步驟，執(zhí)行相關(guān)管理制度，不得隨意使用。防雷可采用一起接地的施工方法。接地電阻不得高于1Ω。如果接地施工未能達(dá)到預(yù)期效果，則應(yīng)使用手動(dòng)接地極進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)鋼筋與圓鋼和底板重疊時(shí)，鋼筋與建筑鋼筋重疊的長(zhǎng)度應(yīng)控制為底板鋼筋直徑的至少6 倍。此外，還必須高度重視焊接施工的實(shí)施。嚴(yán)格執(zhí)行焊接規(guī)程，確保焊接施工質(zhì)量，解決焊接間隙，選擇合適的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行施工。焊接后，可采用噴涂等方法進(jìn)行防銹處理，并進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)識(shí)，以便于實(shí)施引下線工藝流程[4]。

3.3 引下線的設(shè)計(jì)

引下線是電氣工程中防雷的重要設(shè)備。需要配合避雷器將雷電電流引入路面，以達(dá)到防雷效果。引下線是雷電接收器電導(dǎo)體的延續(xù)。它必須建在建筑物的頂部，并與接閃器緊密焊接，以充分發(fā)揮作用。在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下5 點(diǎn)：①引下線的常見(jiàn)布局是人工鋪設(shè)和自然設(shè)置。人工攤鋪時(shí)，引下線分為單根和多根組合兩種，然后搭設(shè)桿塔進(jìn)行電氣設(shè)備的防雷維護(hù)；在自然環(huán)境中，必須使用建筑物的金屬框架，以充分發(fā)揮引下線的作用。②如果要保護(hù)建筑物的電氣設(shè)備，應(yīng)選擇建筑物鋼筋和混凝土中的花園鋼筋作為引下線。如果選擇建筑鋼筋，其表面必須熱鍍鋅；如果選擇圓鋼，其直徑不得小于8mm。③引下線必須沿建筑物墻面設(shè)置，盡可能選用短途接地裝置。如果有特殊要求必須埋設(shè)，則嘗試選擇花園鋼或鍍鋅扁鋼作為引下線。④建筑物內(nèi)部鋼梁、鋼柱、消防梯等金屬構(gòu)件可用作引下線，所有構(gòu)件應(yīng)緊密結(jié)合，形成連接的電氣設(shè)備通道，然后在金屬材料零件表面設(shè)置絕緣層材料。⑤對(duì)于二類和三類防雷工程建筑，必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在建筑鋼筋或鋼構(gòu)件的連接處設(shè)置引下線，以保護(hù)建筑內(nèi)的電氣設(shè)備。

3.4 避雷針

避雷針是民用建筑最常用的防雷措施之一。簡(jiǎn)而言之，避雷帶中的針尖裝置也可稱為避雷針。避雷針具有根據(jù)尖端本體感應(yīng)雷電的效果，然后通過(guò)導(dǎo)線連接器裝置消除雷擊，因此，它具有維護(hù)建筑物和防止雷擊的效果?，F(xiàn)階段，一些民用建筑在裝配避雷針裝置時(shí)運(yùn)行正常，但在破舊的建筑中，導(dǎo)線接頭短路或常見(jiàn)故障會(huì)導(dǎo)致正常工作。這樣，避雷針將失去其作用。因此，在民用建筑選擇避雷針裝置時(shí)，必須嚴(yán)格按照安裝要求正確、科學(xué)、合理地進(jìn)行安裝和接線。有必要每天采取維護(hù)措施，并經(jīng)常檢查接地裝置線路是否存在任何問(wèn)題。此外，當(dāng)雷擊時(shí)，建筑物周圍1km 范圍內(nèi)將產(chǎn)生電流的磁效應(yīng)，這將影響建筑物電氣設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件，確保避雷針的效率，不僅維護(hù)建筑物內(nèi)居民的人身安全和使用安全，還可以確保建筑物內(nèi)的電氣線路和應(yīng)用系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而避免雷擊對(duì)每個(gè)人的正常生產(chǎn)、制造和生活造成影響。特別是隨著夏季高雷暴天氣的出現(xiàn)，避雷針的防雷效果非常重要。

3.5 安裝避雷支架和避雷網(wǎng)

電氣工程防雷接地線安裝時(shí)，必須安裝防雷支撐架，并嚴(yán)格按照相關(guān)程序進(jìn)行施工。通常，應(yīng)以側(cè)鉆的形式進(jìn)行安裝。應(yīng)首先在側(cè)面明確必要的鉆孔位置，并根據(jù)施工圖紙的規(guī)定進(jìn)行判斷。施工人員不應(yīng)忽視施工圖紙的設(shè)計(jì)要點(diǎn)而根據(jù)自己的想法進(jìn)行鉆孔。在具體施工過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)施工圖中鉆孔位置與實(shí)際情況不符，需與相關(guān)責(zé)任人確認(rèn)，核對(duì)無(wú)誤后方可施工，否則，必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以免影響施工質(zhì)量。之后將進(jìn)行平行線鉆井，該位置距離完工墻10cm，沖擊鉆機(jī)可用于鉆孔[5]，防雷支撐架插入兩側(cè)的孔中，插入孔后，用砂漿補(bǔ)上，安裝后，清潔粉末和殘留物，并噴灑適當(dāng)?shù)睦渌４送?，?yīng)高度重視防雷網(wǎng)絡(luò)的安裝。安裝防雷網(wǎng)時(shí)，應(yīng)注意以下3 個(gè)方面：①制作鍍鋅圓鋼，以滿足實(shí)際施工要求，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行調(diào)整。然后敷設(shè)在防雷支撐架上。②如果建筑物屋頂上有重要的內(nèi)部金屬物體，則應(yīng)將其與避雷帶連接。接口方式可根據(jù)實(shí)際情況選擇，主要包括鋼筋搭接法和電焊法。一般情況下，所有從建筑物屋頂突出的內(nèi)部金屬物體必須與避雷帶連接，這有助于確保建筑物的防雷。③保持鋼筋總搭接寬度，做好清理工作，并涂一層防腐漆，防止雷電防護(hù)網(wǎng)受到侵蝕。

3.6 接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)

接地網(wǎng)是建筑電氣設(shè)備防雷裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。必須配合避雷帶和引下線的應(yīng)用。其功能是將雷擊從引下線向下流入地面，以避免對(duì)建筑物電氣設(shè)備和工人造成影響。在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下4 點(diǎn)：①嚴(yán)格按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)建筑物的類型和規(guī)定，明確接地網(wǎng)的形式和規(guī)格。如果設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)導(dǎo)致雷擊電流影響建筑電氣設(shè)備和人員。②可選擇混凝土結(jié)構(gòu)中的建筑鋼筋作為防雷接地裝置。如果鋼筋材料太少或不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)采用手工焊接，接地網(wǎng)應(yīng)采用圓鋼、無(wú)縫鋼管和鍍鋅扁鋼。③如果使用手工焊接設(shè)置接地網(wǎng)，則有必要將接地網(wǎng)的位置保持在約2.5m，最好保持在約5m。深層不應(yīng)小于0.5m，并應(yīng)安裝在凍土下。墻與路基之間的距離應(yīng)大于1m。④必須進(jìn)行防腐，以確保建筑電氣設(shè)備的安全運(yùn)行和人員的安全。

3.7 電涌保護(hù)裝置

當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，會(huì)引起浪涌，帶有微處理器的電氣設(shè)備對(duì)浪涌特別敏感，極易損壞。在工業(yè)建筑中，經(jīng)?？梢钥吹綆в形⑻幚砥鞯碾姎庠O(shè)備。除了互聯(lián)網(wǎng)、可編程邏輯控制板組件、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無(wú)線中繼器和工程建筑中央控制室系統(tǒng)中的其他電氣設(shè)備外，還有常見(jiàn)的家用電氣設(shè)備，如電視機(jī)、微波爐和洗衣機(jī)。發(fā)現(xiàn)此類機(jī)械和設(shè)備被雷電沖擊損壞的概率超過(guò)50%。電涌保護(hù)器是電氣工程防雷和接地線保護(hù)中一種非常有效的綜合電涌防護(hù)措施。當(dāng)浪涌發(fā)生時(shí)，可以產(chǎn)生箝位和釋放效應(yīng)，在瞬態(tài)過(guò)程中保持電壓均衡，從而減少浪涌引起的工作電壓波動(dòng)，并保護(hù)電氣設(shè)備免受浪涌的影響。電涌保護(hù)器安全保護(hù)效果的關(guān)鍵在于，它可以提供一個(gè)快速的安全通道，將雷擊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引導(dǎo)到地面，從而隔離和消散浪涌，保護(hù)工程建筑內(nèi)的電氣設(shè)備（圖 2）。

圖2 電涌保護(hù)裝置

3.8 加強(qiáng)施工質(zhì)量管理

在電氣設(shè)備安裝防雷接地施工中，要不斷完善施工質(zhì)量認(rèn)證體系，將施工質(zhì)量管理落實(shí)到各個(gè)施工環(huán)節(jié)。例如，在系統(tǒng)接地施工期間，必須確保防雷接地系統(tǒng)的完整性。不僅應(yīng)鋪設(shè)接地導(dǎo)線，還應(yīng)改進(jìn)變壓器保護(hù)系統(tǒng)軟件。此外，應(yīng)設(shè)置更好的電氣保護(hù)設(shè)備。有必要根據(jù)計(jì)劃和建筑類型，根據(jù)適合當(dāng)?shù)貤l件的標(biāo)準(zhǔn)，選擇適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。安裝防雷接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)保持室內(nèi)空間，節(jié)約土地資源，防止無(wú)線電波的影響。在選擇接地導(dǎo)體時(shí)，必須選擇質(zhì)量較高的接地導(dǎo)體，以防止由于導(dǎo)體質(zhì)量差而縮短防雷接地裝置的使用壽命，或不可能有良好的防雷實(shí)際效果，造成巨大的安全隱患。此外，還必須確保防雷和接地系統(tǒng)的所有部件正確連接，以防止實(shí)際操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤，否則，建筑物中可能會(huì)埋下安全風(fēng)險(xiǎn)。保持施工的每一個(gè)重點(diǎn)，注重細(xì)節(jié)。例如，組裝門窗時(shí)，金屬門窗應(yīng)采用鋁合金型材連接，墻壁門窗應(yīng)預(yù)埋避雷線，窗戶旁邊應(yīng)設(shè)置絕緣塑料。避雷線和避雷支架的組裝應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保其安全系數(shù)，并應(yīng)與新的土木工程建設(shè)項(xiàng)目緊密結(jié)合。

4 結(jié)語(yǔ)

一般來(lái)說(shuō)，雷擊不僅會(huì)損壞建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備，還會(huì)造成工作人員的經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要做好建筑物電氣的防雷接地設(shè)計(jì)，將雷電災(zāi)害的影響降至最低。在今后的設(shè)計(jì)中，可以從3 個(gè)方面做好建筑電氣防雷設(shè)計(jì)，即避雷帶設(shè)計(jì)、引下線設(shè)計(jì)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。從接地保護(hù)設(shè)計(jì)、保護(hù)接地設(shè)計(jì)、防雷接地設(shè)計(jì)，屏蔽接地設(shè)計(jì)和電磁兼容試驗(yàn)設(shè)計(jì)5 個(gè)方面做好建筑電氣接地裝置的設(shè)計(jì)。