煙囪安裝避雷針-防雷措施

雷電是一門古老而有神秘色彩的科學，自從有人類歷史以來，各個時期都記錄著人們和雷電斗爭的歷史。自從富蘭克林（Benjamin Franklin，1706—1790）研究大氣物理建立雷電理論并發(fā)明了避雷針以來，人類同雷電的斗爭進入了新的領域。富蘭克林以后，現代工業(yè)化開始發(fā)展，尤其是在俄國工程師多勃羅奧里斯基（1862—1919）發(fā)明了三相感應電機和變壓器實現電能遠距離傳輸；美國發(fā)明家貝爾（1847—1922）發(fā)明了電話以后，人類很快進入了電氣化時代。這個時候雷電的危害從過去的以直擊雷擊毀地上的人和物為主發(fā)展成為以通過導線傳播的雷電波為主。經過長期的研究，人們建立起了感應雷和高電壓反擊的理論，弄清了高電壓雷電波在金屬導線上的傳播規(guī)律，并于1890年發(fā)明了帶串聯間隙和熔斷器的避雷器。1922年美國西屋電氣公司研制成功了炭化硅避雷器，1972年日本日立公司研制成功了配電用無間隙避雷器，防雷科學得到了大的發(fā)展，高電壓雷電保護技術基本成熟。 

    事物總是這樣：一種矛盾得到解決，另一種隱含在原來矛盾內部的不被重視的矛盾回躍升成為主要矛盾。20世紀70年代以后，隨著世界半導體集成技術的不斷發(fā)展和完善，新的矛盾產生了。由于半導體集成電路十分脆弱無法耐受過電壓和過電流的沖擊，使得智能化弱電設備的雷擊災害顯著增加。電子計算機網絡系統、有線傳輸通信系統、微波傳輸通信系統、工業(yè)自動化控制系統等等與人類生活關系密切的行業(yè)受到了嚴重的雷害威脅。弱電的雷電保護成為雷電防護行業(yè)新的研究領域。 

    工業(yè)化和科技的進步使得各種高層建筑和特殊用途建筑如雨后春筍般的拔地而起，這也為雷電防護提出了大量新的問題。“靜電抵抗”、“電磁干擾”、“熱島效應”等等的問題都有待進一步區(qū)研究和解決。近十多年來圍繞這些問題人們進行了不懈的努力，提出了許多新的防雷理論，研制出一大批新的防雷器件、設備和材料，開發(fā)出許多全新的雷電防護技術，但這些理論、技術和設備并為得到很好的推廣。因此，增強避雷針防雷意識成為全社會關注的問題。我國于1994年頒布了新的《建筑物防雷設計規(guī)范》GB 50057-1994，該規(guī)范參考了大量國際標準，對原有的規(guī)范做了大量的修改，無論從指導思想、技術要求還是技術措施上講都處在國際領先地位，這也標志著我們國家對雷害的重視。 

二、雷電的基本理論 

    雷電是一種極具破壞力的自然現象，其電壓可高達數百萬伏，瞬間電流更可高達數十萬安培。千百年來，雷電所造 成的破壞可謂不計其數。落雷后在雷擊中心1.5-2Km范圍內都可能產生危險過電壓損害線路上的設備。雷電災害如同暴雨、颶風一樣都屬于氣象（自然）災害，它與水、旱、刑事犯罪、交通事故統稱為影響社會安全和經濟發(fā)展的六大災害。 

雷電產生于雷暴，而雷暴往往伴隨強對流天氣而形成，是由大氣環(huán)流和當地氣象因素決定的。雷暴是積雨云中云與云之間或云與地之間產生的放電現象，并伴有火花放電，強大電流通過時，又使空氣迅速膨脹產生巨大的響聲，即雷電。閃電有枝狀、片狀、帶狀、球狀，其中枝狀最為常見。 

   雷暴的能量是由太陽輻射能轉化的大氣不穩(wěn)定能所供給的。每年進入春季，太陽輻射增強，大氣中的不穩(wěn)定能增加，因雷暴始發(fā)于春季，盛夏，太陽輻射強烈，大氣不穩(wěn)定能儲存多，雷暴頻繁。秋冬以后，太陽輻射減弱，因而雷暴逐漸減少。但由于全球氣候變化和大氣污染等原因，現在冬季也經常出現雷擊現象。據悉，每個閃電的強度可以高達10億伏，一個中等強度雷暴的功率約有10萬千伏，相當于一座小型核電站的輸出功率。 

    一般而言，雷電災害具有突發(fā)性、多樣性、復雜性、破壞性和選擇性等特點。隨著現代化高新技術產業(yè)基礎——電子技術的迅速發(fā)展和廣泛運用，雷電災害跟蹤而至，還呈現出新的特點：受災面大大擴展，特別容易侵入與高新技術最密切的領域，損失和危害程度大大增加。為此國家于1999年頒布了《中華人民共和國氣象法》；2000年6月30日又頒布了《防雷減災管理辦法》；這對于減輕包括雷電災害在內的氣象災害，保障人民生命財產安全，促進經濟、社會的可持續(xù)發(fā)展，將起重要的推動作用。 

    近年來，隨著大量的數據設備和精密儀器應用的范圍日益廣泛，雷電損害造成的事故有逐年上升的趨勢。由于通訊計算機網絡精密設備內部結構的高度集中化，使設備耐受過電壓、過電流的能力下降，更易遭受雷電破壞。輕者可造成計算機終端和通信設備的接口損壞，使通信中斷，大量信息丟失或無法傳輸；重者使網絡主機損壞，導致網絡癱瘓，工作無法進行。計算機網絡系統易遭受雷擊損壞的設備有：MODEM（調制解調器）、ROUTER（路由器）SWITCH（交換機）、HUB、網卡、通信卡、UPS、計算機電源及主板。 

    在雷電災害防御方面，縱觀人類防雷歷史，已有兩個多世紀，從建筑物防雷發(fā)展到供電防雷、電氣和電子設備防雷，現在已進入第四個階段即現代微電子設備防雷。防雷技術和產品，也隨著現代高新技術發(fā)展得到顯著發(fā)展，除傳統的避雷針引雷攔截技術外，已擁有消散削 減、屏蔽隔離、抑制分流、疏導均衡等電位、優(yōu)化接地泄放和雷電控測定位預警等技術，并相應研制出多種高科技的隔離裝置、電子避雷器、高效防腐降阻劑等設備、器件和產品，出現了火箭與激光等人工影響雷電的裝置和雷電探測預警系統設備，這都為有效防御治理雷電災害奠定了技術和物質基礎。 

1、雷擊侵入設備的途徑 

雷擊的途徑主要有兩種形式： 

A. 直接雷擊： 

雷云之間或雷云對地面某一點的迅猛放電現象稱之為直接雷擊。直接雷擊的主要破壞對象是：建筑物、野外工作臺、森林、架空配電線路、人畜等。 

B. 感應雷擊： 

雷云放電時，在附近導體上產生的靜電感應和電磁感應等現象稱之為感應雷擊。裝有避雷針的建筑物，可以避免雷擊損壞建筑物，但是雷擊通過避雷針的地線從建筑物頂端瀉放入大地或者附近發(fā)生雷擊的時候，會產生很強的電場，建筑物內的所有金屬物品均會產生感應電壓，這些感應電壓的高低隨著金屬形狀、距地線的距離和雷擊大小而變（根據IEC1312標準，當雷擊擊中建筑物時，即使裝有避雷針，大約50%的雷擊能量仍會分配到電源系統）一旦您的電源輸入線、電話線、網絡線或其它電子設備的金屬引出、引入線感應到瞬間高壓，避雷針就無能為力了。感應雷擊破壞的主要對象是電子電氣設備。 

C．地電位反擊： 

建筑物的外部防雷系統（如避雷針、避雷網等）遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端就會產生危險的過電壓，由設備的接地線引入設備，造成設備的損壞。 

D．外部避雷和內部避雷： 

避雷針（或避雷針、避雷網）、引下線和接地系統構成外部防雷系統，主要是為了保護建筑物免受雷擊引起火災事故及人身安全事故；而內部防雷系統則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設備中造成損壞，這是外部防雷系統無法保證的，為了實現內部避雷，需要進出各保護區(qū)的電纜、金屬管道等都要連接避雷及過電壓保護器。 

2、雷擊防護的基本原理 

   所謂雷擊防護就是通過合理、有效的手段將雷電流的能量盡可能的引入到大地，是疏導，而不是堵雷或消雷。 

   一個完整的防雷系統包括兩個方面：直接雷擊的防護和感應雷擊的防護。缺少任何一面都是不完整的、有缺陷的和有潛在危險的。 

直接雷擊的防護原理：用導體將雷云中的電荷導入大地。簡單地說是人為地給雷云創(chuàng)造一條放電通路，不讓雷云中的電荷流過需要保護的物體。直接雷擊的防護系統包括接閃器、引下線、地網三大部分。其中接閃器主要使用避雷針、避雷帶、避雷網等。在我國，直接雷擊防護系統的設計和施工所必須 遵從的規(guī)范是《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB50057－94)。此國標和IEC、BS等國際國外標準大體上是一致的。 

三、建筑物防雷 

1、 第1類建筑物的防雷措施 

第1類防雷建筑物是指： 

A、防直擊雷的措施： 

1、應裝設獨立避雷針或架空避雷線（網），使被保護的建筑物及風帽等突出屋面的物體 

均處于接閃器保護范圍內。 

2、排放爆炸危險氣體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸管等的管口外的以下空間應處于接閃器的保護范圍內。 

3、排放爆炸性危險氣體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸閥等，當其排放物達不到爆炸濃度，長期點火燃燒，一排放就點火燃燒時，及發(fā)生事故時排放物才達到爆炸濃度的通風管、安全閥，接閃器的保護范圍可僅保護到管帽，無管帽時可僅保護到管口。 

4、獨立避雷針的桿塔、架空避雷線的端部和架空避雷網的各支柱處應至少設一根引下線。 

5、獨立避雷針和架空避雷線（網）的支柱及其接地裝置至被保護建筑物及與其有聯系的管道等金屬物之間的距離不得小于3M。 

6、架空避雷線至屋面和各種突出屋面的風帽、放散管等物體之間的距離不應小于3M。 

7、獨立避雷針，架空避雷線或架空避雷網應有獨立的接地裝置，每一引下線的沖擊接地電阻不宜大于10Ω。 

B、防感應雷的措施： 

1、建筑物內的設備、管道、構架、電纜金屬外皮等較大的金屬物和突出屋面的金屬物，均應接到防雷電感的接地裝置上。 金屬屋面周邊每隔18—24M采用引下線接地一次。 

現場澆制的或由預制構件組成的鋼筋混凝土屋面，其鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路，并應每隔18—24M采用引下線接地一次。 

2、平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物，其凈距小于100mm時應采用金屬跨接，跨接點的間距不應大于30M，交叉凈距小于100M時，其交叉處變應跨接。 

當長金屬的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03Ω時，連接處應用金屬線跨接。對有不少于5根螺栓連接的法蘭盤，在非腐蝕環(huán)境下，可不跨接。 

3、防雷電感應的接地裝置應和電氣設備接地裝置共用，其工頻接地電阻不宜大于10&Omega 

屋內接地干線與防雷電感應接地裝置的連接，不應少于兩處。 

C、防雷電波侵入的措施： 

1、低壓線路宜全線采用金屬鎧裝電纜或一般塑料外皮電纜穿金屬管直接埋地敷設，在入戶端應將電纜的金屬外皮、鋼管接到防雷電感應的接地裝置上。當全線采用電纜有困難時，可采用鋼筋混凝土桿和鐵橫擔的架空線，并應使用一段金屬鎧裝腔作勢電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引入，其埋地長度不應小于15M。 

在電纜與架空線連接處，尚應裝設避雷器。避雷器、電纜金屬外皮，鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應連在一起接地，其沖擊接地電阻不應大于10Ω。 

2、架空金屬管道，在進出建筑物外，應與防雷電感應的接地裝置相連。距離建筑物100M 

內的管道，應每隔25M左右接地一次，其沖擊接地電阻不應大于20Ω，并宜利用金屬支架或鋼筋混凝土支架的焊接、綁扎鋼筋作為引下線，其鋼筋混凝土基礎宜作為接地裝置。 

埋地或地溝內的金屬管道，在進出建筑物處亦應與防雷電感應的接地裝置相連。 

D、特殊情況下的處理： 

當建筑物太高或其他原因難以裝設獨立避雷針、架空避雷線、避雷網時，可將避雷針或網格不大于5m×5m或6m×4m的避雷網或由其混合組成的接閃器直接裝在建筑物上，避雷網應沿屋角、屋檐等易受雷擊的部位敷設。要求： 

1、所有避雷針應采用避雷帶互相連接。 

2、引下線不應小于兩根，并應沿建筑物四周均勻或對稱布置，其間距不應大于12米。 

3、筑物應裝設均壓環(huán)，環(huán)間垂直距離不應大于12M，所有引下線、建筑物的金屬結構和金屬設備均應連到環(huán)上。均壓環(huán)或利用電氣設備的接地干線環(huán)路。 

4、防直擊雷的接地裝置應圍繞建筑物敷設成環(huán)形接地體，每根引下線的沖擊接地電阻不應大于10Ω，并應和電氣設備接地裝置及所有進入建筑物的金屬管道相連，此接地裝置或兼作防雷電感應之用。 

5、建筑物高于30M時，尚應采取以下防側擊的措施： 

（1）從30M起每隔不大于6M沿建筑物四周設水平避雷帶并與引下線相連，以防側擊雷。

（2）30M及以上外墻的欄桿、門窗等較大的金屬物與避雷裝置連接，以防側擊雷襲擊。 

6、在電源引入的總配電箱處宜裝設避雷器。 

2、第二類建筑物的防雷措施： 

1、國家級重點文物保護的建筑物。 

2、國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽建筑物，大型給水水泵房等特別重要的建筑物。 

3、國家級計算中心、國際通信樞紐等對國民經濟有重要意義且裝有大量電子設備的建筑物。

4、制造、使用或貯存 爆炸物質的建筑物，而電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。 

5、具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，而電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。 

6、具有2區(qū)或11區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。 

7、工業(yè)企業(yè)內有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐。 

8、預計雷擊次數大于0.06次/a的部、省級辦公建筑物及其他重要或人員密集的公共建筑物；

9、預計雷擊次大于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。 

所謂11區(qū)爆炸危險環(huán)境是指有時會將積留下的粉塵揚起而偶然出現爆炸性粉塵混合物的環(huán)境。 

1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物是指：正常情況下不能形成，但在不正常情況下能形成爆炸性混合物的場所。 

2區(qū)爆炸危險場所是指：正常情況下不能出現爆炸性混合物的環(huán)境，或即使出現也僅是短時存在的爆炸性混合物的環(huán)境。