古建筑防雷時應注意哪些事項？

防雷、避雷針、SPD：（岑）

本文摘自河南梓清電氣設備有限公司                    作者：安陽防雷公司

目前大部分古建筑物未得到有效的防雷保護，保護古建筑物的防雷意識還比較淡薄，手段相對滯后，防雷裝置設施不完善，雷害仍在不斷發生。因此，本文擬從古建筑物的結構、雷擊原理、防雷措施等幾個方面來論述古建筑物防雷所應采取的一些對策，以期對古建筑物防雷工作提供一些有益的參考。

古建筑物易遭受雷擊的結構特點

古建筑物結構、用途、性質及所建地理環境與一般建筑物不同，容易遭受雷擊。具體表現在以下幾個方面：

古建筑物多數建在地勢較高的山上，或建在土壤電阻率有突變的山腳邊，易被雷電侵襲。

從結構上看，為了體現建筑的雄偉、挺拔，古建筑物都建有高聳的屋脊，而這些高聳的屋脊也正好為帶電云層放電創造條件。

多數古建筑物大殿正脊中部埋設金屬寶盒，有的建筑物屋頂內部還有錫背，這些金屬物都大大增加了建筑物接閃放電的可能性。

古建筑絕大多數為磚木結構，一旦遭受雷擊，極易引起木質構件燃燒。

古建筑物防雷現存缺陷分析　

已有防雷設施未達防雷技術標準：部分通過修建、改建、擴建的古建筑物以及較高的寶塔類型建筑物多數安裝了防雷裝置，從實際檢測發現，這些古建筑物的防雷裝置還存在著不少缺陷。如：接閃器大多采用“蘇式”長針，對易受雷擊部分布設不到位；防雷引下線少；接地引下線過長，獨立垂直接地體數量少，接地裝置位置不適宜；無均壓措施；無防球雷措施；室內外的電氣管線路及設備與防雷系統的距離不夠等；一些單位在設計防雷方案時因對雷電氣候環境影響缺乏認識，降低了建筑物的防雷類別，從而降低了安全系數?！?/p>

與現代建筑物相比，大多古建筑物周圍的地理環境、地質條件不理想，建筑物的外形結構也比較復雜。因此，給古建筑物防雷裝置的施工安裝帶來了一定的難度，防雷效果相對現代建筑物要差一些。古建筑物防雷裝置設施的安裝敷設與保護古建筑原有風貌相矛盾，影響了防雷設施的安裝與使用。

古建筑物防雷類別的劃分　　根據國家現行建筑物防雷設計規范（GB50057-94），建筑物的防雷分類根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果來確定。建筑物根據其大小至少應劃為二類以上防雷建筑物。

古建筑物的防雷措施　　根據IECl024-1和GB50057-94（2000版）的有關規定，建筑物防雷可分為內、外部防雷，并按人、物和設備對雷電災害的感受強度不同可把建筑物內、外環境劃分為LPZ0A、LPZ0B、LPZl、LPZn+1等不同的防雷區。LPZ0A為建筑物的外部防雷保護區域，LPZ0B～LPZn+1為建筑物內部防雷保護區域。古建筑物的防雷設計必須將外部防雷裝置和內部防雷裝置作為整體統一考慮。

古建筑物外部防雷

外部防雷裝置（即傳統的常規避雷裝置）由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器（也叫接閃裝置）有三種形式：避雷針、避雷帶和避雷網。它位于建筑物的頂部，其作用是引雷或叫截獲閃電，即把雷電引下。引下線上與接閃器連接，下與接地裝置連接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度，它的作用是使雷電流頃刻流散到大地中去　　接閃器的布設　　為保持古建筑物的藝術特點，接閃器宜采用避雷帶與短支針的組合，代替原有的“蘇式”長針，并宜在敷有引下線屋角的避雷帶上焊接30～50cm左右的短支針，以便有效接閃雷電泄流人地。根據雷擊規律，避雷帶應沿建筑物屋面的正脊、吻獸、屋頂檐部、斜脊、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設。為減小雷電的電動力危害，在敷設避雷帶時盡量避免直、銳角彎曲，應采用圓弧形彎曲，其引下彎曲的弦長應大于對應弧長的十分之一?！?/p>

引下線的布設　　防雷引下線根數少，雷電流分流就小，每根引下線所承受的雷電流就越大，容易產生雷電反擊和雷電二次效應危害。因此，在布設引下線時盡量多設幾根，盡量利用建筑物的柱子和鋼筋。但古建筑物多為磚木結構，故只能采用明敷。敷設時應注意引下線要對稱，在間距符合規范的前提下，盡可能多設幾根。為減少引下線自身電感所引起的雷電感應過壓，應以zui短的接地路徑敷設。引下線彎曲應采用“軟連接”的弧形彎曲。在引下線距地面1.8～0.3m處應有良好的保護覆蓋物，避免與游客接觸產生接觸電壓危害?！?/p>

接地裝置布設　　古建筑物接地裝置的布設應根據其用途、性質、地理環境和游客多少等情況來選擇結構方式和位置。對重要的游客集中的古建筑物內部應做均壓措施。對寬度較窄的古建筑物可采用水平周圈式接地裝置，并注意接地裝置與地下管線路的安全距離。若達不到規范要求的一律連接成一體，構成均壓接地網。這樣可以使到接地網界面以內的電場分布比較均勻，可以減小跨步電壓對游客的危害，也可以減小室內在被雷擊時由于地面電位梯度大而容易產生的反擊高壓危害。另外，為降低雷電跨步電壓對游客的危害，當接地體距建筑物出人口或人行道小于3 m時，接地體局部應埋深1m以下，若深埋有困難，則應敷設50～80mm厚的瀝青層，其寬度應超過接地體2m?！?/p>

防側擊雷、球雷措施　　古建筑物防側擊雷，要根據所建地地理位置來決定。對于建在城市里的建筑物一般不需要設防側擊雷；對建在海拔較高的古建筑物應根據實際情況確定，確實需要的可以每隔6m沿建筑物四周設置圈式防雷均壓帶，并使均壓帶和建筑物四周的所有金屬物均與防雷地可靠連接。防球雷的措施是安裝金屬屏蔽網并可靠接地，zui低要求是把建筑物的所有門窗都裝上玻璃，使其沒有孔洞，以防球雷沿孔洞鉆進室內。此外，還應注意附近高大樹木引來的球雷，要考慮樹木與建筑物的安全距離。　　4．2 古建筑物內部防雷　　內部防雷裝置的作用是減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁效應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝置外，所有為達到此目的所采用的設施、手段和措施均為內部防雷裝置，它包括等電位連接設施（物）、屏蔽設施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施?！　〈蠖鄶祰?、省、市級重點文物保護的仿古建筑物內都增設了消防廣播、防盜報警、系統等。這些弱電電氣系統對雷電雖沒有計算機電子信息系統那樣“敏感”，但一旦受雷其危害也是很大的。為此，隨著人類科技的發展，古建筑物、仿古建筑物的內部防雷也顯得非常重要。具體措施如下：　

把從LPZ0A區進入LPZI區各類金屬管包括鎧裝電纜的金屬外皮在LPZ0A與LPZl交界處就近與防雷地或建筑基礎地作等電位連接，使沿各類金屬管和電纜侵入的雷電涌泄流人地?！?/p>

　把從LPZ0B區進入LPZl區各類天饋線路在LPZ0B與LPZl交界處串接相應的天饋電涌保護器(SPD)；把從LPZ0A區進入LPZl區的各類通訊、數據信號線路在LPZ0A與LPZl交界處串接相應的信號SPD；把從LPZ0A區進入UPZl區的電源線路在LPZ0A與LPZl交界處并接相應的電源SPD。對上述SPD的配置、施工應注意以下幾方面：　

　aSPD的zui大鉗壓加上其兩端引線的感應電壓應與所屬系統的基本絕緣水平和設備允許的zui大電涌電壓協調*；SPD還應與其相應的能量承受能力相*。　

　在天饋、通訊、數據等信號線路上一般采用一至二級SPD保護，而在電源配電線路上要根據被保護設備的重要性和雷災環境來決定在不同防雷區的交界處設一至三級SPD保，但每級之間應有一定的間距（根據選擇SPD類型不同，間距應不小于5～15m）?！?/p>

　SPD的接地線規格應符合規范，并以zui短的距離在LPZ交界處就近接地（接地線一般應不大于50cm）。　

　雷擊電磁脈沖干擾（LEMP）對信息系統的危害是很大的，為此對設有弱電電氣設備的古建筑物來說也應該采取防LEMP措施。LEMP主要指雷擊時從三維空間侵入到建筑物內的雷電磁場輻射干擾和通過各類傳輸導體侵入到建筑物內的感應過電壓、過電流?？梢?，對LEMP的防止，除需上述建筑物內部防雷措施外，還需防止從三維空間侵入的雷電磁場輻射干擾。防止雷電磁場干擾的方法是在建筑物的LPZ0區與LPZl區之間設置一個金屬屏蔽接地籠。在實際操作中，現代仿古建筑物可以利用建筑物內的鋼筋做成法拉第籠式避雷網，對磚木結構的古建筑物可以利用防直擊雷的接閃器、引下線和接地體做成法拉第籠，接閃器網格、引下線間距應盡可能設置得密一些。經屏蔽措施后，絕大部分的LEMP被衰減，但對特別重要的設備，還可以放置在作為后續防雷區的屏蔽室內，以確保設備的安全。