依用戶用電設備設置規則及建築技術規則，下列避雷設置敘述何者錯誤？

本題考點

避雷設備之應設門檻,以及富蘭克林避雷針保護角的一般值與危險物品倉庫特則。

正解理由

依《建築技術規則》建築設備編關於避雷設備之規定,建築物高度在 20 公尺以上者,以及高度在 3 公尺以上並作危險物品倉庫使用者,均應有避雷設備;受雷部採用富蘭克林避雷針時,一般建築物之保護角以 60 度以下為原則,但危險物品倉庫一旦遭雷擊即可能引燃甚至爆炸,保護角另有更嚴格的要求,不得超過 45 度。(D) 把危險物品倉庫的保護角寫成 60 度,誤用了一般建築物的標準,敘述錯誤,故選 D。

逐項排除

1. (A)

   建築物高度在 20 公尺以上者應有避雷設備,與規定相符,是最基本的高度門檻,敘述正確。

2. (B)

   依《用戶用電設備設置規則》關於避雷設備之規定,為保護建築物或危險物品倉庫遭受雷擊,應裝設避雷設備,此為避雷設備的設置目的宣示,敘述正確。

3. (C)

   高度在 3 公尺以上並作危險物品倉庫使用者應有避雷設備,是與 20 公尺並列的另一款門檻,把門檻大幅下修正是因為危險物品的受災後果不同,敘述正確。

4. (D)

   危險物品倉庫之保護角應更嚴格而非 60 度,為本題應選者;保護角愈小,保護範圍愈窄,但涵蓋範圍內被直擊的機率愈低、可靠度愈高。

記憶點

先弄懂保護角的幾何,數字就不用硬背。富蘭克林避雷針(突針)的保護範圍,是以針尖為頂點、向下張開的圓錐體;保護角 θ 是圓錐母線與鉛直線的夾角,地面上的保護半徑 R＝h×tanθ,h 為針尖相對於被保護面的高度。h＝10 公尺時,θ＝60 度可得 R＝10×tan60°≒17.3 公尺,θ＝45 度則 R＝10×tan45°＝10 公尺——把角度從 60 度收到 45 度,保護半徑縮成與針高相同,面積少了約三分之二。代價換來的是可靠度:角度愈小,雷擊繞過針尖直接打到被保護物的機率愈低。危險物品倉庫要求更嚴格的保護角,理由就在這裡:一般建築物被雷擊多是設備損壞或局部起火,危險物品倉庫則可能直接進入爆炸情境,風險不可同日而語,連應設高度門檻都從 20 公尺下修到 3 公尺。

避雷設備的組成是三件套:受雷部(承接雷擊,如突針、水平導體、網狀導體)、引下導線(把雷電流帶下來)、接地極(把電流洩入大地)。三者任一環節斷開,避雷設備就從保護裝置變成引雷裝置,因此檢查重點永遠在連續性與接地。突針適合尖屋頂、煙囪、塔狀構造物;大面積平屋頂則多採網狀導體(法拉第籠)方式,以格狀導體覆蓋屋面,不受單支突針保護角的幾何限制。接地端要求低接地電阻,目的是讓雷電流迅速洩放,避免電位抬升造成跨步電壓或反擊。

從火災學的角度看,雷擊屬於天然點火源。點火源常見的分類為:明火(火柴、爐火、焊接)、電氣(短路、接觸不良、靜電、雷擊)、化學(自燃、氧化放熱、混合危險)、機械(摩擦、撞擊、絕熱壓縮)與天然(雷擊、日光聚焦)。雷擊之所以特別危險,在於它同時具備極高的瞬間能量與極高溫的電弧通道,遠超過一般可燃物的最小引燃能量,對可燃性蒸氣、粉塵而言幾乎必然引燃。

延伸考點:雷擊對建築物的作用可分為直擊雷與感應雷(雷擊突波)。避雷設備處理的是直擊雷,感應雷則要靠突波保護裝置與等電位連結來處理——這也是為什麼裝了避雷針的建築物,受信總機等電子設備仍可能因鄰近落雷而受損。題目若問「裝設避雷設備即可完全避免雷害」,那一定是錯的敘述。