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避雷針離地高度的合理確定
1不要安裝避雷針盡管消費(fèi)行為儀發(fā)明了避雷針,但沒(méi)有人否認(rèn)避雷針的使用,但設(shè)計(jì)界對(duì)安裝避雷針存在不同的看法。1.1專家認(rèn)為目前在避雷線上存在的一些不設(shè)避雷針,這也不符合《規(guī)范》第3.2避雷針(線)實(shí)際上是引雷針,這是公認(rèn)的事實(shí),但裝了避雷針或避雷線后,會(huì)不會(huì)反而不安全?廣東有一村莊以前很少受到雷擊,但自從此村莊的東、北、西三面架設(shè)了高壓架空線后,每年遭到雷擊,不少房屋擊壞。于是一到雷雨天,村民躲在家里,坐在木凳上,縮起雙腳,防止入地的雷電流傳到腳上。為什么此村莊旁邊架設(shè)了高壓架空線后,年年遭到雷擊?經(jīng)專家考察后,得出是高壓架空線上的避雷線所致。高壓架空線為了防止遭到雷擊,在架空線的上方設(shè)置了接地的避雷線。高壓架空線上的避雷線離地高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于村民房屋的高度,相當(dāng)于村民房屋的旁邊架設(shè)了獨(dú)立的避雷線,那么雷應(yīng)該打在避雷線上,為什么村民房屋反遭雷擊?專家對(duì)此作進(jìn)一步分析,村民房屋遭受雷擊的雷云,是從南方飄來(lái)的。高壓架空線只設(shè)在村莊的東、北、西三面,南方未設(shè)架空線。村莊的東、北、西三面的避雷線能接閃這三個(gè)方向來(lái)的雷云,也能把南方雷云引來(lái)。由于南方無(wú)高壓架空線,也就是無(wú)避雷線,因此南方雷云往往尚未到達(dá)東、北、西三面的避雷線,就擊向村民的房屋。專家的結(jié)論:如果此村莊的東、北、西三面高壓架空線上不設(shè)避雷線,此村莊就和過(guò)去一樣,不會(huì)頻頻遭到雷擊。專家的分析是對(duì)的,專家的結(jié)論也是無(wú)可非議的,但不全面,他沒(méi)有考慮到以下方面:(1)東、北、西三面高壓架空線上的避雷線,能阻擋來(lái)自東、北、西三面的雷云,村莊只要在避雷線的保護(hù)范圍內(nèi),就能降低來(lái)自東、北、西三面雷云雷擊的幾率。對(duì)避雷針的高度有兩種表達(dá)方法:避雷針針尖的離地高度和避雷針針尖離保護(hù)物最高點(diǎn)的距離?!兑?guī)范》的第3.2.1條規(guī)定第一類防雷建筑物應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針或架空避雷線(網(wǎng))。第一類防雷建筑物的高度通常不超過(guò)30m,因此避雷針離地高度即使30m也是合理的。對(duì)第二類防雷建筑物,避雷針是裝設(shè)在建筑物上的,如果避雷針的高度是指避雷針針尖的離地高度,由于第二類防雷建筑物的高度往往超過(guò)30m,避雷針高度若等于或小于30m,避雷針的高度比建筑物還低,如何裝避雷針?如果避雷針的高度是指避雷針針尖離保護(hù)物最高點(diǎn)的距離,即避雷針針尖離建筑頂部避雷帶的距離。在這種情況下避雷針高度,根據(jù)滾球法最大可取到45m,避雷針高度等于或小于30m,是無(wú)根據(jù)的。第三類防雷建筑物,避雷針高度可取60m(滾球半徑),避雷針高度等于或小于30m,更是不合理。通過(guò)上面的分析可知:1.2的觀點(diǎn)概念不清,無(wú)理論依據(jù)。因此正確的說(shuō)法:避雷針沒(méi)有必要裝得過(guò)高,避雷針的高度不應(yīng)大于滾球半徑。1.3防直擊雷措施的可選擇選擇引雷針持有此觀點(diǎn)的人,他們并不反對(duì)裝避雷針,只是說(shuō)在可以不裝的情況下,不要裝,因?yàn)楸芾揍樢彩且揍?。于是有人?wèn)持有此觀點(diǎn)的人:對(duì)建筑物如何防雷?他們的回答是裝避雷帶。避雷帶高度只高出建筑物100~150mm,不會(huì)引雷,但能接閃雷電。他們的回答是否有規(guī)范可依?有?!兑?guī)范》第3.3.1條第二類防雷建筑物防直擊雷的措施,宜采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器。規(guī)范中的“或”字,表明第二類防雷建筑物防直擊雷的措施有三個(gè)可選擇的方案:(1)采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)(帶);(2)避雷針;(3)由避雷網(wǎng)(帶)和避雷針混合組成的接閃器。根據(jù)《規(guī)范》的第3.3.1條,建筑物屋面上裝了避雷帶,可不裝避雷針是符合規(guī)范要求的。持有此觀點(diǎn)的人,在設(shè)計(jì)界并不少,他們?cè)O(shè)計(jì)的建筑物上只有避雷帶,沒(méi)有避雷針。但是,不能夸大避雷帶的保護(hù)范圍?!兑?guī)范》的第3.2.4條、第3.3.1條、第3.4.1條“避雷網(wǎng)(帶)應(yīng)按本規(guī)范附錄二的規(guī)定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)”,因此避雷帶是對(duì)建筑物易受雷擊部位給予保護(hù),避雷帶的保護(hù)范圍遠(yuǎn)小于避雷針的保護(hù)范圍,不能用避雷帶取代避雷針。避雷帶的保護(hù)范圍很小,避雷帶只是對(duì)建筑物易受雷擊部位給予保護(hù),即使建筑物屋頂敷設(shè)了避雷網(wǎng)格,建筑物仍有可能遭到直擊雷。由于現(xiàn)代建筑物的屋面有一定的厚度,雷電只能把它擊損,很難把它擊穿,因此建筑物屋面上如果無(wú)設(shè)備,可以只裝避雷帶而不裝避雷針。必須注意的一點(diǎn):屋面上裝了避雷針后,避雷帶仍舊必須安裝,這點(diǎn)我們以后再討論。1.4不裝避雷針?biāo)麄冋J(rèn)為避雷還是引雷?要從兩個(gè)角度、兩個(gè)作用來(lái)理解:對(duì)建筑物而言,它是避雷針,作用是避免建筑物遭到直接雷擊;對(duì)避雷針本身而言,它是引雷針,作用是接閃雷電,并通過(guò)引下線,讓雷電流流散到大地中。把兩個(gè)概念、兩個(gè)作用混淆在一起,就產(chǎn)生不裝避雷針?lè)炊踩墓终?顯然是錯(cuò)誤的,不裝避雷針是不安全的。但是這個(gè)觀點(diǎn)也不是全對(duì),因?yàn)閷?duì)屋面上無(wú)設(shè)備的建筑物不裝避雷針,只裝避雷帶也是可以的。例如多層民用建筑物,當(dāng)然裝避雷針更安全。據(jù)從日本旅游回來(lái)的人說(shuō),看到日本農(nóng)民的房屋不僅裝避雷針,而且一幢建筑物上裝多支避雷針。1.5防雷接地與覆蓋物的關(guān)系避雷針的接地十分重要,只要避雷針的接地可靠,安裝避雷針是安全的。如果發(fā)生避雷針的接地?cái)嗔褎t是十分危險(xiǎn)的。2007年5月23日16點(diǎn)左右,重慶市開(kāi)縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學(xué)遭遇雷擊,造成該校四、六年級(jí)學(xué)生中7人死亡、40多人受傷,震驚全國(guó)。其中原因之一是不接地的旗桿起了引雷作用。為了準(zhǔn)確了解此雷災(zāi)的原因,中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)防雷電分會(huì)組織三人小組,進(jìn)行實(shí)地考察。后在《未接地的水泥預(yù)制板是雷擊的幫兇和殺手》的調(diào)查分析報(bào)告中指出:“雷電從南方而來(lái),擊向旗桿,并瞬間轉(zhuǎn)擊到屋面的水泥預(yù)制板南側(cè)邊緣”?!敖饘倨鞐U高1.5~2m,用作升國(guó)旗,采用瀝青安裝固定?!笨疾靾?bào)告中明確說(shuō)明:“旗桿為直徑20~25mm,鋼質(zhì),未接地,2m高”。高于建筑物的旗桿和避雷針一樣有引雷作用,這是肯定無(wú)疑的,但避雷針有良好的接地,雷電流通過(guò)接地極迅速向地中泄放,從而保護(hù)建筑物。興業(yè)村小學(xué)的旗桿未接地,把雷引來(lái)后,得不到泄放,于是轉(zhuǎn)向其他金屬體——窗戶鋼筋、預(yù)制板鋼筋,從而引發(fā)學(xué)生遭到雷擊。這次雷擊傷人事故是防雷接地沒(méi)有做好,此時(shí)建筑物不僅不能防雷,反而引雷。另外,要注意通常防雷接地施工后測(cè)量接地電阻是合格的,但往往過(guò)了一段時(shí)間后就不合格,究其原因是接地線或接地極因腐蝕而發(fā)生斷裂所致。馬宏達(dá)先生在一篇文章中指出:地面至地下0.8m區(qū)間,接地極引上線最易腐蝕,因此應(yīng)采取絕緣處理;同時(shí),這樣還可降低跨步電壓.1.6是否可以在建筑物裝夾中避雷針球型建筑的上海馬戲城、蛋型建筑的國(guó)家大劇院,其頂上若裝避雷針就會(huì)影響建筑造型,因此建筑設(shè)計(jì)師不允許在此建筑物上裝避雷針。第一類防雷建筑物不允許在建筑物上裝避雷針是出于防雷的需要,上海馬戲城、國(guó)家大劇院不允許在建筑物上裝避雷針,是出于造型需要,不論出于何種原因,建筑物上不裝避雷針是容許的,但建筑物的防雷設(shè)施必須完備。2避雷針的安全問(wèn)題綜合上述6個(gè)觀點(diǎn),可見(jiàn)要不要裝避雷針也不是絕對(duì)的。例如把信號(hào)樓作為第一類防雷建筑物,則建筑物頂上不準(zhǔn)裝避雷針;把信號(hào)樓作為第二類防雷建筑物,則建筑物頂上可以裝避雷針。避雷針設(shè)計(jì)必須請(qǐng)有資質(zhì)的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì),選何種型號(hào)的避雷針、避雷針裝在什么位置、避雷針高度為多少、避雷針保護(hù)范圍有多大等,都必須有計(jì)算書(shū)。(2)如果在村莊南面也架設(shè)避雷線,那么來(lái)自南方的雷云也可得到阻擋,村莊就處于避雷線的保護(hù)中,就和過(guò)去一樣,不會(huì)頻頻遭到雷擊。鐵路局某信號(hào)樓,根據(jù)設(shè)計(jì)要求屋頂不裝避雷針,只裝避雷帶;信號(hào)樓旁邊有一通信鐵塔,塔上安裝了一支避雷針,鐵塔的防雷接地與信號(hào)樓的接地各自獨(dú)立。一次雷擊時(shí),鐵塔避雷針接閃后,鐵塔避雷針的接地極周圍的地電位升高,由于鐵塔的防雷接地與信號(hào)樓的接地未連接成一體,結(jié)果信號(hào)樓內(nèi)弱電設(shè)備損壞。如果信號(hào)樓邊上無(wú)避雷針,信號(hào)樓內(nèi)弱電設(shè)備就不會(huì)損壞。信號(hào)樓邊上設(shè)通信鐵塔是必要的,通信鐵塔必須裝避雷針,但通信鐵塔的避雷針接地必須與信號(hào)樓的接地組成聯(lián)合接地體,才能避免地電位反擊。由此可見(jiàn),避雷針是引雷針,但只要處于避雷針保護(hù)范圍內(nèi)是安全的;而在避雷針保護(hù)范圍外,是不安全的。防止反擊的方法是采用聯(lián)合接地體。1.2接閃器的保護(hù)國(guó)內(nèi)一本著名的防雷刊物上有人提出如下觀點(diǎn):“需要特別強(qiáng)調(diào)避雷針的安裝高度一般不宜太高,根據(jù)目前的情況,參考高度一般應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛐∮?0m,盡量躲開(kāi)雷云行走的通道,否則它的作用將不
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