鐵皮屋工廠防雷 — 有效解決方案與符合安全標準

鐵皮屋工廠防雷 — 有效解決方案與符合安全標準

鋼結構鐵皮屋工廠是工業區、倉儲及現代製造業中常見的建築形式。然而，該結構特性存在較高的雷擊風險，因為屋頂面積大、空曠且採用良好導電材料。因此，防雷系統不僅是法規規範下的必備技術組件，更在於保護人員、設備及資產方面扮演著重要角色。

本文將全面且嚴謹地介紹針對鐵皮屋工廠的有效防雷方案，涵蓋技術要求、系統配置選擇、施工流程，以及常見錯誤與對策。

1. 鐵皮屋頂的結構特點與雷擊風險

屋頂鐵皮的導電特性：
鐵皮屋頂常使用鍍鋅鋼板、冷軋鋼板或彩鋼板等材料，這些金屬皆具備低電阻率與良好導電性。當雷電產生時，屋面板因電感效應而容易吸引雷擊。

與環境的大面積接觸：
鐵皮屋通常擁有非常大的屋頂面積（1,000 平方米至 20,000 平方米），高度高於地面、空曠且四周無遮蔽物，極易成為雷電的首要擊中目標。

若未設置合適防雷系統之後果：

• 電氣設備與控制系統損壞（如電控箱、變頻器、工業電腦、PLC）。

• 在易燃區域（如化學品倉庫、物料儲存區）引發火災爆炸。

• 工人面臨觸電風險。

• 造成安全隱患、停工生產，進而影響產能與符合法規要求。

2. 鐵皮屋工廠防雷系統的技術要求

防雷系統必須依據以下技術標準設計與施工：

3. 適用於鐵皮屋工廠的防雷系統架構

3.1. 直接雷擊防護系統

此系統由三個主要組成部分構成：

• 避雷針（接閃器）：負責接收雷電能量。可使用傳統型（Franklin 式）或先進型（ESE - 主動式先導避雷針）。

• 引下線（雷電導線）：將雷電流由避雷針引導至地面接地系統。

• 接地系統：安全地將雷電能量導入大地，避免危害建築與設備。

a) 選擇避雷針類型

b) 使用鐵皮屋頂作為自然接閃系統

在某些情況下，若屋頂結構為具良好導電性的鋼結構，整個鐵皮屋頂與桁架可作為「自然接閃系統」使用。

不過需滿足以下條件：

• 確保所有鋼材與鐵皮之間的連接點具有連續導電性。
• 每 20 公尺 屋長至少需設置 2 處有效接地點。

3.2. 突波保護裝置（SPD）

• 安裝位置：總配電盤、分配箱、控制箱等。

• 功能：防止雷電突波沿電源線、訊號線、網路線或控制線傳導進入設備，造成損壞。

• 分級依據 IEC 61643 標準：

  • Type 1：用於主配電盤（可承受雷擊能量）

  • Type 2：用於分配箱（保護內部系統）

  • Type 3：用於精密設備前端（終端保護）

3.3. 接地系統

• 使用材料：鍍銅接地棒 D14 或熱浸鍍鋅鋼棒。

• 連接方式：採用熱熔焊接（Exothermic welding）或專用接地夾具。

• 接地電阻要求：

  • 防雷用途 ≤ 10 歐姆

  • 若與電氣系統共用，則要求 ≤ 4 歐姆

• 在驗收前，須使用專業接地電阻測試儀進行測量。

4. 鐵皮屋頂廠房防雷系統設計方法

設計流程包含以下步驟：

步驟一：依據 TCVN 9386-1 評估風險

• 確定建築類型、保護價值及環境條件。

• 計算所需的保護等級（LPL）：I、II、III 或 IV 級。

步驟二：建構避雷系統配置圖

• 確定避雷針安裝位置（屋頂高點或獨立塔架上）。

• 根據避雷針高度與 LPL 級別計算保護半徑。

• 確定所需避雷引下線的數量與位置。

步驟三：設計接地系統

• 於廠房四周配置接地棒（間距約 6–10 公尺）。

• 確保整體接地電阻值 ≤ 標準要求。

• 若有合理的電壓傳導計算，可將避雷系統與電氣系統的接地共用，形成一體化接地系統。

5. 鐵皮屋頂防雷施工常見錯誤與後果

6. 安裝後的檢測、運行與維護建議

• 接地電阻檢測：每 6～12 個月使用專業儀器測量一次。

• SPD 狀態檢查：確認指示燈狀態，若損壞則立即更換。

• 機械與電氣連接點巡查：定期檢查避雷針、引下線與接地裝置的連接是否鬆脫或腐蝕。

雷雨季節後或附近曾遭雷擊時，應立即進行整體巡檢與保養。

設計與施工鐵皮屋頂廠房的防雷系統，必須以嚴謹態度進行，依據科學計算，並嚴格遵循國內外相關技術標準。不僅是保障人員與財產安全的基本技術要求，更是消防驗收、法規合規與建築保險等環節的先決條件。

投資方應選擇具有專業能力的設計與施工單位，並要求提供完整文件，包括施工圖、接地電阻測量報告、材料合格證書及 SPD 檢測紀錄，以確保防雷系統長期穩定、有效運作。