防雷系统设计首先要考虑接闪器的布置方式。常规的避雷针保护范围采用滚球法计算,但实际工程中更推荐采用提前放电式避雷针。以30米高的建筑物为例,选用提前放电时间25μs的避雷针,保护半径可达79米,比普通避雷针增加约35%的保护范围。安装时注意避雷针顶端应高出被保护物至少2米,且与金属屋面保持0.5米以上的安全距离。
接地系统是防雷效果的关键。采用复合接地体比单一接地体效果更好,具体做法是:在建筑物四周环形敷设40×4mm镀锌扁钢作为水平接地体,每隔5米垂直打入50×50×5mm、长度2.5米的镀锌角钢。所有连接点采用放热焊接,焊接处做防腐处理。实测表明,这种结构在普通土壤条件下可将接地电阻控制在4Ω以下,若土壤电阻率较高,可添加降阻剂或采用离子接地极。
引下线布置要遵循"短直均"原则。混凝土结构建筑优先利用柱内主筋作为自然引下线,钢筋直径不小于16mm,每根引下线间距不大于18米。钢结构建筑可直接利用钢柱作为引下线,但需确保各钢柱之间电气贯通。重要场所应设置专用引下线,采用40×4mm镀锌扁钢沿外墙明敷,固定间距1.5米,转弯处保持圆弧过渡。
等电位连接是容易被忽视的重要环节。所有进出建筑物的金属管道、电缆金属外皮应在入口处做等电位连接,采用16mm²铜芯线连接至接地端子板。电梯轨道、金属门窗等大型金属构件至少要有两处与防雷装置连接。特别注意建筑物伸缩缝处的跨接,采用25mm²柔性铜编织带跨接,长度留有余量以适应建筑变形。
浪涌保护器选型要分级配置。一级SPD安装在总配电柜,选用10/350μs波形、Iimp≥12.5kA的产品;二级SPD安装在分配电箱,选用8/20μs波形、In≥20kA的产品;三级SPD安装在重要设备前端,选用8/20μs波形、In≥5kA的产品。所有SPD前端必须串接熔断器保护,连接线长度不超过0.5米,采用"V"型接线方式。
检测维护要形成制度化流程。每年雷雨季节前必须全面检测,重点测量接地电阻值、连接过渡电阻值和SPD性能参数。使用接地电阻测试仪测量时,电流极和电压极布置方向要避开地下金属管道,测试线保持直线敷设。过渡电阻测量采用微欧计,所有连接点的电阻值不应超过0.03Ω。SPD检测要使用专用测试仪,压敏电压变化超过10%或漏电流超过20μA的必须更换。
特殊场所需要特殊处理。加油站防雷重点做好储罐呼吸阀的防直击雷保护,呼吸阀上方1.5米处安装短针保护。通信基站要在馈线入口处安装直流馈电型SPD,天馈线SPD的插入损耗要小于0.5dB。数据中心除常规防雷措施外,还应设置隔离变压器和不同断电源,重要服务器机柜安装19英寸机架式SPD。
施工过程中要注意细节处理。接地体埋设深度不小于0.8米,在冻土地区要埋在冻土层以下。引下线明敷时距墙面保持20mm距离,采用专用支架固定。所有防雷装置连接处要使用不锈钢螺栓,并加装弹簧垫片防止松动。焊接部位先刷防锈底漆,再刷两遍银粉漆,焊接长度不小于扁钢宽度的2倍。
防雷设计要与其他专业协调配合。电气专业要预留足够尺寸的等电位连接端子箱,结构专业要确保用作引下线的钢筋连续贯通,给排水专业要提供金属管道进出建筑物的准确位置。BIM技术可以提前发现各专业碰撞问题,建议在施工前进行防雷系统的三维建模和碰撞检测。
记录存档是后续维护的基础。施工完成后要绘制详细的防雷装置平面布置图和接地系统图,标注所有测试点的位置和编号。建立包含材料证明文件、隐蔽工程验收记录、测试报告等在内的完整工程档案。建议采用二维码标签管理,将每个测试点的历史检测数据关联到对应的物理位置。
雷击风险评估要作为设计依据。使用EGM理论计算建筑物各部位的雷击概率,对屋顶设备、广告牌等突出部位要单独评估。人员密集场所的雷击风险要控制在10-5次/年以下,存储易燃易爆物品的场所控制在10-6次/年以下。根据评估结果调整接闪器布置方案,必要时增加接闪杆或接闪带。
防雷产品选型要注重实际性能。避雷针要提供第三方检测报告,重点关注接闪成功率等实测数据。SPD产品必须具有有效的型式试验报告,查看Uc值是否与当地电网电压匹配。接地材料要检查镀锌层厚度,热镀锌层不小于85μm,冷镀锌层不小于12μm。铜包钢接地棒铜层厚度不小于0.25mm。
施工人员安全防护不能忽视。雷雨天气严禁进行屋顶作业,所有高空作业必须系好安全带。使用电焊机时要检查接地情况,防止雷电感应造成二次事故。检测接地电阻时,当测得值异常偏低要警惕可能存在的地下带电体,立即停止作业排查原因。
新建建筑物防雷要预留发展空间。接地网要延伸到建筑红线外1米,为后期扩建预留接口。引下线数量按建筑最终高度设计,可先施工部分引下线。配电系统要预留SPD安装位置和接线端子,特别是数据中心、弱电机房等特殊场所要预留足够的防护余量。