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起重机等高耸建筑机械设备避免雷击的探讨

关于高耸建筑机械设备避免雷击的问题在我国一些规范、规程都有提及，如JGJ46—88《施工现场临时用电安全技术规范》中是这样表述的： 　　第4.4.2条 施工现场内的起重机、井字架及龙门架等机械设备，假设在相邻建筑物、构筑物的防雷装置的保护范围以外，如在表4.4.2规定范围内，则应安装防雷装置。
　　施工现场内机械设备必须安装防雷装置的规定 表4.4.2

≤15
≥50
＞15，＜40
≥32
≥40，＜90
≥20
≥90及雷害特别严重的地区
≥12
　　注：广州地区属于＞70，＜90，则机械设备高度≥20m，即要安装防雷装置。
　　 第4.4.4条各机械设备的防雷装置引下线可利用该设备的金属结构体，但应确保电气连接，〔“附录四〞“名词解释〞电气连接：导体之间电阻近于零的连接。又称金属性连接〕
　　第4.4.5条机械设备上的避雷针〔接闪器〕长度为1~2m。
　　第4.4.6条安装避雷针的机械设备所用动力、控制、照明、信号及通信等线路，应采纳纲管敷设，并将钢管与该机械设备的金属结构体作电气连接。
　　第8.1.2条塔式起重机室外电梯，滑升模板的金属结构操作平台和必须要设置避雷装置的井字架等，除应做好保护接零外还该按第4.3.2条规定做重复接地，设备的金属结构架之间应确保电气连接。
　　GB5144“建筑塔式起重机安全规程〞6.3.6避雷和防电磁波感应保护规定：“当塔式起重机臂架铰点距离地面高度大于50m时，在塔顶和臂架头部应装避雷装置。〞6.1.3“规定起重机结构必须优良、可靠的接地。〞“接地地阻不大于4欧〞。“接地装置的选择和安装应符合有关电气安全的要求。〞
　　实际GB5144的规定是JGJ46—88的一个特例，即全年x月xx日下午2：30左右，广州五羊建筑机械公司科研所的试验场地〔地处现珠江新城内〕的一台QTZ160塔机驾驶室被雷电击中，驾驶室全部烧毁。当时现场塔机最高点离地40.448m，驾驶室离地高30.258m，臂架铰点离地高度约32m，塔机没安装避雷针，只将塔身作接地处理，用500V摇表测得塔机下部接地电阻1.1Ω。
　　事故发生时塔机臂架指向西方，事故现场勘察状况如下：
　　1. 驾驶室夹胶玻璃全部粉碎，散落地上，部分碎片有局部熔化现象。
　　2. 驾驶室外的油漆整个烧脱，但从驾驶室钢板烧后氧化的颜色和变形状况分析，对着北面窗口侧壁的中下部有局部高温痕迹。
　　3. 驾驶室北面窗口铝合金窗框〔包括固定部分和活动部分〕都有显然向里的塑性变形。
　　4. 室内装修用的铝压条，在北面窗口下和西侧壁处都可发现局部烧熔的痕迹。
　　5. 北面中部上侧的可编程电控箱里的主电缆在同一断面有部分股丝的铜导线被烧熔化形成流瘤。
　　6. 驾驶室里所有装修材料全部被毁。
　　7. 所有电气元件除金属部格外全部炭化、灰化。驾驶椅和操纵箱烧得只剩金属部分。
　　8. 塔机其他部分钢结构未发现雷击造成的机械损伤或放电损伤的痕迹。
　　事故发生时试制车间办公室正在开会，有个同志正好面对能看到塔机窗口，据他当时回忆：在雷电交加中看到一个圆形火球由北向东飞向塔机，接着看到驾驶室冒出浓烟——被雷击中。
　　从上面列出的事故现场勘察状况分析，与这一同志讲法基本吻合。看来这次事故是由直击雷中的球形雷所致，故除驾驶室的内容物被毁坏外，整个塔机没有发现一般直击雷造成的机械损伤或放电损伤的痕迹。现就事故现场状况分析如下：
　　球形雷从北向东从东面驾驶室窗口破窗而入，致使铝合金框架受冲击向室内方向变形。
　　球形雷进入驾驶室同时通过四周空气电离放电向四周传递大量热量。瞬间熔化玻璃和内装修铝压条并导致室内一切可燃物燃烧炭化、灰化，同时产生大量浓烟。由于电离放电造成西面部分铝合金装修压条局部熔化和主电缆铜芯部分股丝熔化形成流瘤，同时由于西南壁直接对应放电部位，留下显然的与其他部分不同的高温加热氧化的痕迹〔颜色、凹凸〕。
　　事后我问几位塔机司机，如果操作中碰到雷雨你会怎么办？但遗憾的是回答基本上都是“在驾驶室里避雷雨〞。这一点令我们深思。
　　最近从广州市防雷设施检测所获悉；在广州市市政公司一个砼搅拌站也遭到感应雷的二次雷击造成控制箱内空气开关等被击毁；今年广州市铝质装饰工程有限公司新建的小新塘生产基地的配电房和设备多次遭感应雷雷电磁场产生的雷电脉冲的二次雷击而毁坏。从以上状况分析可知，在广州地区塔机等高耸机械设备高度超过20m时确实存在受直击雷〔包括侧击雷、球形雷〕和感应雷雷击的危险性。
　　而这事实证实一般金属结构件的连接如达不到可靠电气连接要求，光靠金属构架直接接地不装接闪器〔避雷针〕，与接地体〔地线〕之间不用专用引入线连接，避免不了雷击的厄运。从这一点看，《建筑塔式起重机安全规程》〔BG5144〕关于防雷问题有必要在再版中进行修订；而《施工现场临时用电安全技术规范》〔JGJ46—88〕中关于防雷部分内容则比较科学、有效、也切合实际。
　　下面谈谈几点启发：
　　1.目前工地上使用塔机等高耸建筑机械设备必须明确应按〔JGJ46—88〕“规范〞的要求处理防雷问题。对“规范〞要求设置避雷装置的，必须按规范具体规定设置避雷装置。金属结构的连接达不到可靠电气连接的，必须在接闪器到接地体之间用专用导体可靠连接。
　　2.为了防止感应雷造成二次雷击，塔机可在开关箱和驾驶室各加装一个电源避雷浪涌保护器，以解决电源线控制线等的屏蔽问题。
　　3.建议将塔机防雷制定纳进塔机制定规范，使塔机防雷装置一开始就由生产厂家承当，避免增加用户制作中的不必要的难度。其他高耸建筑机械设备也可参照塔机的办法处理。
　　4.对球形雷的预防，建议在驾驶室窗户设金属网屏蔽并可靠接地。
　　5.建议在机械设备安全操作规程中明确：在雷暴时司机等人员不得在驾驶室避雨，以防不测。
　　工地上塔机等高耸机械设备的防雷问题已现实地摆在我们面前，愿我们共同努力，以“安全第一，预防为主〞的指导思想来认真处理好面临的问题；这样，高耸建筑机械设备防止雷电灾害的目的就一定能够达到。