【文章內(nèi)容簡介】 流為20kA，以及接地裝置的沖擊接地電阻甚至低至1Ω，這時(shí)，在接地裝置上電位升高為20kV。也就是說，低壓電氣裝置接了地的金屬外殼的電位比帶電體（相導(dǎo)體）也約高20kV。它比前述的6kV耐壓高得多。如果在相導(dǎo)體與地之間不裝過電壓保護(hù)器，則在這種情況下，在低壓電氣裝置絕緣較弱處可能被擊穿而造成短路、發(fā)生火花、損壞設(shè)備，這是有危險(xiǎn)的。若短路電流小（即長期有較大的漏電流，但又不能使保護(hù)設(shè)備及時(shí)動(dòng)作切斷線路），時(shí)間一長則可能引起外殼升溫而發(fā)生故或火災(zāi)。 3．2．5 根據(jù)原《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》編寫組調(diào)查的幾個(gè)例子，雷擊樹木引起的反擊，其距離均未超過2m，例如，重慶某結(jié)核病醫(yī)院、南寧某礦山機(jī)械廠、廣東花縣某學(xué)校及海南島某中學(xué)等由于雷擊樹木而產(chǎn)生的反擊均未超過2m?？紤]安全系數(shù)后，現(xiàn)規(guī)定凈距不應(yīng)小于5m。 第三節(jié) 第二類防雷建筑物的防雷措施 3．3．1 接閃器、引下線直接裝設(shè)在建筑物上，在非金屬屋面上裝設(shè)網(wǎng)格不大于10m的金屬網(wǎng)，數(shù)十年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明是可靠的。 中國科學(xué)院電工研究所曾對(duì)幾十個(gè)模型做了幾萬次放電試驗(yàn)，雖然試驗(yàn)的重點(diǎn)放在非爆炸危險(xiǎn)建筑物上，而且保護(hù)的重點(diǎn)是易受雷擊的部位，但對(duì)整個(gè)建筑物起到了保護(hù)作用。如果把避雷帶改為避雷網(wǎng)，則保護(hù)效果更有提高。根據(jù)我國的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和模擬試驗(yàn)，對(duì)第二類防雷建筑物采用不大于10m的網(wǎng)格是適宜的。IECI024一1防雷標(biāo)準(zhǔn)中相當(dāng)于本規(guī)范第地二類防雷建筑物的接閃器，當(dāng)采用網(wǎng)格時(shí)，其尺寸也是不大子10m10m，另見本規(guī)范第5．2．1條說明。與10m10m并列，增加12m8m網(wǎng)格，這與引下線類同，是按6m柱距的倍數(shù)考慮的。 為了提高可靠性和安全性，便于雷電流的流散以及減小流經(jīng)引下線的雷電流，故多根避雷針要用避雷帶連接起來。 3．3. 2 第一款，雖然對(duì)排放有爆炸危險(xiǎn)的氣體、蒸氣或粉塵的管道的要求同第3．2．1條二款，但由于對(duì)第一類和第二類防雷建筑物，其接閃器的保護(hù)范圍是不同的（因Hr不同，見表5．2．1）。 因此，實(shí)際上保護(hù)措施的做法是不同的。 第二款，阻火器能阻止火焰?zhèn)鞑?，因此，在第二類防雷建筑物的防雷措施中補(bǔ)充了這一規(guī)定。 以前的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)雷擊煤氣放散管起火8次，均未發(fā)生事故。從這些事例申說明煤氣放散管始終保持正壓，如煤氣灶一樣，火焰在管口燃燒而不會(huì)發(fā)生事故，故本規(guī)范特作出此規(guī)定。 3．3．3 關(guān)于引下線間距見第3．2．4條二款的說明。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際需要補(bǔ)充增加了：“當(dāng)僅利用建筑物四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時(shí)，可按跨度設(shè)引下線，但引下線的平均間距不應(yīng)大于18m”。 3．3．4 土壤的沖擊擊穿場(chǎng)強(qiáng)與本規(guī)范第3．2. 1條第五款說明一樣，取500kv／m。雷電流幅值根據(jù)表3．1采用150kA。由于多根引下線，引入分流系數(shù)Ko。因此得Se2≥KoIRj= 150KoRi/500=。 3．3．5 利用鋼筋混凝土柱和基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作引下線和接地體，國內(nèi)外在六十年代初期就已經(jīng)采用了?，F(xiàn)已較為普遍。利用屋頂鋼筋作為接閃器國內(nèi)外從七十年代初就逐漸被采用了。 關(guān)于利用鋼筋體作防雷裝置。1EC1024一1防雷標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定如下：在其2，1．4款的規(guī)定中，對(duì)利用建筑物的自然金屬物作為自然接閃器包括“覆蓋有非金屬物的屋頂結(jié)構(gòu)的金屬體（桁架、互相連接的鋼筋網(wǎng)等等），當(dāng)該非金屬物處于需要防雷的空間之外時(shí)”；在其2．2．5款的規(guī)定中，對(duì)利用建筑物的自然金屬物作為自然引下線包括“建筑物的互相連接的鋼筋網(wǎng)”；其236款對(duì)自然接地體的規(guī)定是，“混凝土內(nèi)互相連接的鋼筋網(wǎng)或其它合適的地下金屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)其特性滿足2．5節(jié)（譯注：即對(duì)其材料和尺寸）的要求時(shí)可利用作為接地體”。 國際上許多國家的防雷規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也作了類同的規(guī)定。 鋼筋混凝上建筑物的鋼筋體偶爾采用焊接連接，此時(shí)，提供了肯定的電氣貫通。然而，更多的是，在交叉點(diǎn)采用金屬綁線綁扎在一起，但是，不管金屬性連接的偶然性，這樣一種建筑物具有許許多多鋼筋和連接點(diǎn)，它們保證將全部雷電流經(jīng)過許多次再分流流入大量的并聯(lián)放電路徑。經(jīng)驗(yàn)表明，這樣一種建筑物可容易地被利用作為防雷裝置的一部分。 利用屋頂鋼筋作接閃器，其前提是允許屋頂遭雷擊時(shí)混凝土?xí)幸恍┧槠撻_以及一小塊防水、保溫層遭破壞，但這對(duì)結(jié)構(gòu)無損害，發(fā)現(xiàn)時(shí)加以修補(bǔ)就可以了。屋頂?shù)姆浪畬颖緛碚Ｊ褂靡欢螘r(shí)期后就要修補(bǔ)或翻修。 另一方面，即使安裝了專設(shè)接閃器，還是存在一個(gè)繞擊問題，即比所規(guī)定的雷電流小的電流仍有可能穿越專設(shè)接閃器而擊在屋頂?shù)目赡苄浴?利用建筑物的金屬體做防雷裝置的其它優(yōu)點(diǎn)和做法請(qǐng)參見《基礎(chǔ)接地體及其應(yīng)用》一書（林維勇著，1980年中國建筑工業(yè)出版社出版）和全國電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)圖集86SD566《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》。 鋼筋混凝土的導(dǎo)電性能，在其干燥時(shí)．是不良導(dǎo)體，電阻率較大，但當(dāng)具有一定濕度時(shí)，就成了較好的導(dǎo)電物質(zhì)，可達(dá)100～200Ωm。潮濕的混凝上導(dǎo)電性能較好，是因?yàn)榛炷林械墓杷猁}與水形成導(dǎo)電性的鹽基性溶液。混凝土在施工過程中加入了較多的水分，成形后結(jié)構(gòu)中密布著很多大大小小的毛細(xì)孔洞，因此就有了一些水分儲(chǔ)存。當(dāng)埋人地下后，地下的潮氣，又可通過毛細(xì)管作用吸入混凝土中，保持一定濕度。 圖3．3示出，在混凝土的真實(shí)濕度的范圍內(nèi)（從水飽和到干涸），其電阻率的變化約為520倍。在重復(fù)飽和和干涸的整個(gè)過程中，沒有觀察到各點(diǎn)的位移，也即每一濕度有一相應(yīng)的電阻率。 建筑物的基礎(chǔ)，通常采用150～200號(hào)混凝土。原蘇聯(lián)1980年有人提出一個(gè)用于200號(hào)混凝土的近似計(jì)算式，計(jì)算混凝土的電阻率p（Ωm）與其濕度的關(guān)系，其關(guān)系式如下： p=28000/ （3. 10） 式中 w——混凝土的濕度（％）。 例如，當(dāng)w=6％時(shí)，p=28000/=265Ωm；當(dāng)w＝7．5％時(shí)，p=28000/（）=149Ωm。 根據(jù)我國的具體情況，土壤一般可保持有20％左右的濕度，即使在最不利的情況下，也有5％～6％的濕度。 在利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作接地體時(shí)，有人不管周圍環(huán)境條件如何，甚至位于巖石上也利用，這是錯(cuò)誤的。因此，補(bǔ)充了“周圍土壤的含水量不低于4％”?；炷系暮考s在3．5％及以上時(shí)，其電阻率就趨于穩(wěn)定；當(dāng)小于3．5％時(shí)，電阻率隨水分的減小而增大。根據(jù)圖3．3，含水量定為不低于4％。該含水量應(yīng)是當(dāng)?shù)貧v史上一年中最早發(fā)生雷閃時(shí)間以前的含水量，不是夏季的含水量。 如礦渣水泥、波特蘭水泥就是以硅酸鹽為基料的水泥。 混凝上的電阻率還與其溫度成一定關(guān)系的反向作用，即溫度升高，電降率減小；溫度降低電阻率增大。 下面舉幾個(gè)例子說明我國六十年代利用鋼筋混凝上構(gòu)件中鋼筋作為接地裝置的情況。 一、北京某學(xué)院與某公司工程的設(shè)計(jì)，采用鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋，作為防雷引下線與接地體，并進(jìn)行了測(cè)定，約8000m2的建筑，其接地電阻夏季為0．2～0．4Ω冬季則為0．4—0．6Ω，且?guī)啄曛谢痉€(wěn)定。 二、上海某廣場(chǎng)全部采用了柱子鋼筋作為防雷接地引下線，利用鋼筋混凝上基樁作為接地極（基樁深達(dá)35m），測(cè)定后，接地電阻為0．2～1．8Ω/基。 三、上海某大學(xué)利用鋼筋混凝土基樁作為防霄接地裝置，并測(cè)得接地電阻為0．28～4Ω（樁深為26m）。 四、云南某機(jī)床廠的約2000m2車間，采用鋼筋混凝上構(gòu)件中的鋼筋作接地裝置，接地電阻為0．7Ω。 五、1963年8月曾對(duì)原北京第二通用機(jī)器廠進(jìn)行了測(cè)定，數(shù)值如下： 1. 立式沉淀池基礎(chǔ)（搗制）4．5～5．5Ω； 2．四根高煙囪基礎(chǔ)（搗制）3～5Ω； 3．露天行車的一根鋼筋混凝土柱子（預(yù)制）2Ω； 4．同一露天行車的另一根柱子（預(yù)制）7Ω； 5．鑄鋼車間的一根鋼筋混凝上柱子（預(yù)制）0．5Ω。 以前對(duì)基礎(chǔ)的外表面涂有瀝青質(zhì)的防腐層時(shí)，認(rèn)為該防腐層是絕緣的，不可利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作接地體。但是，實(shí)踐證實(shí)并不是這樣，國內(nèi)外都有人作過測(cè)試和分析，認(rèn)為是可利用作為接地體的。 原蘇聯(lián)有若干篇文獻(xiàn)論及此問題，國內(nèi)已有人將其編澤為一篇文章，刊登于《建筑電氣》1984年第4期，文章名稱為“利用防侵蝕鋼筋混凝上基礎(chǔ)作為接地體的可能性。”在其結(jié)論中指出：“厚度3mm的瀝青涂層，對(duì)接地體電阻無明顯的影響，因此，在計(jì)算鋼筋混凝土基礎(chǔ)接地電阻時(shí)，均可不考慮涂層的影響。厚度為6mm的瀝青涂層，或3mm的乳化瀝青涂層，或4mm的粘貼瀝青卷材時(shí)，僅當(dāng)周圍上壤的等值電阻率≤100Ωm和基礎(chǔ)面積的平均邊長S≤100m時(shí)，其基礎(chǔ)網(wǎng)電阻約增加33％，在其它情況下這些涂裱層的影響很小，可忽略不計(jì)”。結(jié)論中還有其它的情況，不在這里一一介紹，請(qǐng)參看原譯文。上述譯文還指出，前蘇聯(lián)建筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防止雜散電流引起腐蝕的規(guī)定中，給出防水層的兩種狀態(tài)：“最好的”（無保護(hù)部分的面積不大于1％）和“滿足要求的”（無保護(hù)部分的面積為5％～10％）。全蘇電氣安裝工程科學(xué)研究所對(duì)所測(cè)過的具有防止弱侵蝕介質(zhì)作用的瀝青涂層和防止中等侵蝕介質(zhì)作用的粘貼瀝青卷材的單個(gè)基礎(chǔ)、樁基、樁群以及基礎(chǔ)底板的散流電阻進(jìn)行了定量分析，說明在很多被測(cè)過的基礎(chǔ)中，沒有一個(gè)基礎(chǔ)是處于“最好的”絕緣狀態(tài)。據(jù)此，可以作出這樣的假設(shè)：在強(qiáng)侵蝕介質(zhì)中，防護(hù)層的防水狀態(tài)也不是“最好的”。上述結(jié)論就是在這一前提下作出的。 原東德標(biāo)準(zhǔn)（TGL33373／01／1981年2月，接地、等電位和防雷在建筑技術(shù)上的措施）對(duì)基礎(chǔ)接地體的說明是：“埋沒在直接與土地接觸或通過含瀝青質(zhì)的外部密封層與土地平面接觸的基礎(chǔ)內(nèi)在電氣上非絕緣的鋼筋、鋼埋人件和金屬結(jié)構(gòu)”。 原蘇聯(lián)1987年版《建構(gòu)筑物防雷導(dǎo)則》中也指出，鋼筋混凝土基礎(chǔ)的瀝青涂層和乳化瀝青涂層不妨礙利用它作為防雷接地體。 因此，本條規(guī)定鋼筋混凝土基礎(chǔ)的外表面無防腐層或有瀝青質(zhì)的防腐層（如二氈三油或三氈四油）時(shí)，基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋宜作為接地裝置。 規(guī)定混凝上中防雷導(dǎo)體的單根鋼筋或圓鋼的最小直徑不應(yīng)小于10mm是根據(jù)以下的計(jì)算定出的。 《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定構(gòu)件的最高允許表面溫度是：對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件（如吊車梁等承受重復(fù)荷載的構(gòu)件）不宜超過60℃；對(duì)于屋架、托架、屋面梁等不宜超過80℃；對(duì)于其它構(gòu)件（如柱子、基礎(chǔ)）則沒有規(guī)定最高允許溫度值，對(duì)于此類構(gòu)件可按不宜超過100℃考慮。 由于建筑物遭雷擊時(shí)，雷電流流經(jīng)的路徑為屋面、屋架（或托架、或屋面梁）、柱子、基礎(chǔ)、流經(jīng)需要驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件（如吊車梁等承受重復(fù)荷載的構(gòu)件）的雷電流已分流到很小的數(shù)值。因此，雷電流流過構(gòu)件內(nèi)鋼筋圓鋼后，其最高溫度值按80～100℃考慮。現(xiàn)取最終溫度80℃作為計(jì)算值。鋼筋的起始溫度取40℃，這是一個(gè)很安全的數(shù)值。 根據(jù)IEC出版物364一5一54，鋼導(dǎo)體的溫升和截面的計(jì)算式如下： S＝√I2t/K=√I2t/√Qc（B+20）/P20ln（1+OfOi/B+Oi） I2t用K2cFi2dt代人，上式即成為 S=Kc√P20Fi2dt/Qc（B+20）ln（1+OfOi/B+Oi） 式中 s一鋼導(dǎo)體的截面積（mm2）； Qc——鋼導(dǎo)體的體積熱容量（J／℃ mm3），3．8103： B一一鋼導(dǎo)體在0℃時(shí)的電阻率溫度系數(shù)的倒數(shù)（℃），202： P20一—鋼導(dǎo)體在20℃時(shí)的電阻率（Ωmm），138106； Oi一一鋼導(dǎo)體的起始溫度（℃），40℃； Of——鋼導(dǎo)體的最終溫度（℃），80℃。 將有關(guān)已定數(shù)值代A（3．11）式，得 S=102Kc√Fi2dt （3．12） 對(duì)于第二類防雷建筑物至少應(yīng)有兩根引下線，同時(shí)根據(jù)表3．1和規(guī)范圖3．364，因此，得Fi2dt=106和Kc =1。 對(duì)于第三類防雷建筑物，由于可能只有一根引下線，因此，得Fi2dt=106和Kc =。 將上述的Kc和Fi2dt值代入（）式，對(duì)于第二類防雷建筑物，S=，；對(duì)于第三類防雷建筑物，S＝。 即使對(duì)第二類防雷建筑物Kc取1時(shí)，鋼導(dǎo)體的截面為S=77．38mm2。 對(duì)于第二類防雷建筑物（Kc=）和第三類防雷建筑物（Kc=1），即使最終溫度為60℃，其相應(yīng)的鋼導(dǎo)體截面和直徑，第二類防雷建筑物S=、第三類防雷建筑物S=71. 78mm 上述鋼導(dǎo)體的直徑均小于10mm。 埋設(shè)在土壤中的混凝土基礎(chǔ)的起始溫度取30℃（我國地下0．8m處最熱月土壤平均溫度，除少數(shù)地區(qū)略超過30℃外，其余均在30℃ 以下）；最終溫度取99℃，以不發(fā)生水的沸騰為前提。 106J／Ωm2（另見本規(guī)范第3．3．6條第三款的說明）。因此，對(duì)于第二類防雷建筑物，106K2c/106=4。24K2c（m2）；對(duì)于第三類防雷建筑物，106K2c/106＝ K2c（m2）。 確定環(huán)形人工基礎(chǔ)接地體尺寸的幾條原則： 一、在相同截面（即在同一長度下，所消耗的鋼材重量相同）下，扁鋼的表面積總是大于圓鋼的，所以，建議優(yōu)先選用扁鋼，可節(jié)省鋼材； 二、在截面積總和相等之下，多根圓鋼的表面積總是大于一根的，所以，在滿足所要求的表面積的前提下，選用多根或一根圓鋼； 三、圓鋼直徑選用12mm三種規(guī)格，選用大于φ12mm圓鋼一是浪費(fèi)材料，二是施工時(shí)不易于彎曲； 四、混凝土電阻率取100Ωm，這樣，混凝土內(nèi)鋼筋體有效長度為2√P＝20m，即從引下線連接點(diǎn)開始，散流作用按各方向20m考慮； 五、周長≥60m，按60m考慮，設(shè)三根引下線，此時(shí)Kc＝0．44，另外還有56％的雷電流從另兩根引下線流走，每根引下線各占28％。設(shè)這28％從兩個(gè)方向流走，每一方向流走14%。因此，與第一根引下線連接的40m長接地體（一個(gè)方向20m，兩個(gè)方向共計(jì)40m），共計(jì)流走總電流的（0．44＋0．14＋0．14=0．72）72％，即條文上一段所規(guī)定的4．24 K2c和1．89 K2c中的K2c等于0．72。 六、≥40m至〈60m周長時(shí)按40m長考慮，Kc等于1，即按40m長流走全部雷電流考慮。 七、＜40m周長時(shí)無法預(yù)先定出規(guī)格和尺寸，只能按Kc=1由設(shè)計(jì)者根據(jù)具體長度計(jì)算，并按以上原