分析高層建筑物的雷電保護措施

【摘要】 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的不斷加快，高層建筑群體開始不斷增多，在雷電防護方面需要進一步加強。文章根據(jù)雷電的成因及建筑物防雷特點，對雷電防護系統(tǒng)進行分析，從高層建筑物防直擊雷和雷電波入侵兩方面對防雷措施進行介紹，對提高高層建筑物防雷效果具有一定的參考意義。

【關(guān)鍵詞】 高層建筑 防雷保護 防雷措施

引言：雷電災害屬于自然界中的一種放電現(xiàn)象，放電過程中產(chǎn)生的過電壓電流會對建筑物和人體安全造成嚴重威脅。隨著現(xiàn)代化進程的加快，電子電器化產(chǎn)品得到廣泛應用，高層智能建筑物的不斷涌起，大大增加了雷擊發(fā)生的幾率，我國每年因雷擊破壞建筑物及室內(nèi)設備的事故造成重大經(jīng)濟損失。因此，為了確保高層建筑物的安全，避免室內(nèi)各種弱電子產(chǎn)品遭受雷擊，保護人類生命財產(chǎn)的安全，必須做好高層建筑物的雷電防護工作。

1.雷電的成因及高層建筑物防雷特點

1.1雷電的種類形成原因

一般情況下，雷電的破壞形式有直擊雷、雷電波和感應雷三種，其中直擊雷是雷電直接作用在建筑物及接觸設備面發(fā)生的機械和熱效應，容易在建筑物的屋角、屋脊、女兒墻等部位發(fā)生雷擊事故，并根據(jù)室內(nèi)設備位置和數(shù)量等情況也可能發(fā)生側(cè)擊和繞擊的雷電災害；感應雷分為靜電感應和電磁感應雷兩種，在發(fā)生雷云時地面上的物體由于靜電感應產(chǎn)生雷電極性相反的束縛電荷，雷云對地產(chǎn)生放電后，云中電荷形成自由電荷，產(chǎn)生感應高壓電。過高電壓與建筑物內(nèi)部導線或不良的接地體裝置之間發(fā)生火花，容易引起火災和爆炸。另外，雷電閃擊時，雷電流的變化率較大，在雷電流通道附近形成較強的感應電磁場，對室內(nèi)電子設備造成干擾，且對周圍金屬物件產(chǎn)生感應電流，從而產(chǎn)生高熱引發(fā)火災。據(jù)統(tǒng)計雷電事故中80%的雷擊由感應雷擊引起，對建筑物造成較為嚴重的威脅；雷電波入侵是通過與建筑物內(nèi)部連接的管道和線路進入室內(nèi)，對室內(nèi)計算機等其他設備及人身安全造成嚴重威脅。

1.2高層建筑物的防雷特點

高層建筑一般是指10層及10層以上的住宅建筑或其高度超過24m的公共建筑。這些高層建筑物結(jié)構(gòu)由混凝土、磚石和筒體結(jié)構(gòu)等組成，室內(nèi)設施包括排水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電梯等基礎公共設施，具有高度高，易遭雷擊等特點。特別是高度超過100m的建筑群體，遭受雷擊的可能性與自身高度成正比。同時高層建筑也是人員住房密集的場所，各室內(nèi)配置的設備多且復雜，尤其是現(xiàn)代化廣泛應用的集成電路較高的元電子設備器件，這些設備遭受雷擊的抗電磁干擾能力和耐沖擊電壓能力較差，一旦遭受雷擊，不僅會造成住戶的經(jīng)濟損失或人員傷亡，還會產(chǎn)生不良的社會影響。因此，要加強對高層建筑防雷的意識，綜合建筑物多方面考慮防雷設計，做好直擊雷、雷電波的侵入及雷電感應、地電位反擊等方面雷電防護措施。隨著城市建筑的不斷增高，采取多層面防護措施相結(jié)合，最大限度減少雷電造成的人員財產(chǎn)損失，保護建筑物的安全性，達到高層建筑物綜合防雷的目的。

2.雷電防護系統(tǒng)

雷電防護系統(tǒng)主要包括內(nèi)部防雷、外部防雷及過濾防雷三種，用于減少雷電作用于建筑物及人體造成的危害，達到防雷保護建筑物整體安全的效果。其中外部防護由接地裝置、接閃器和引下線組成，將雷電產(chǎn)生的過電壓電流直接泄入地下，達到均壓、引流和防護的目的。內(nèi)部防護是由均壓等電位連接及過電壓保護系統(tǒng)組成，均衡建筑物內(nèi)部系統(tǒng)電壓，限制過電壓增幅。過濾防雷是根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)和室內(nèi)設備安置情況進行合理布線、做接地及屏蔽的防雷設計方式，起到減少或阻止感應雷通過各通道入侵到室內(nèi)造成災害的可能，保護人身財產(chǎn)不受雷電的襲擊。

3.高層建筑物防雷措施

3.1高層建筑物直擊雷防護措施

高層建筑物直擊雷防護包括側(cè)擊雷和直擊雷兩種防護形式。根據(jù)不同等級的防雷標準，對第一類建筑物的防直擊雷采取獨立避雷針或架空避雷線的方式，對二三類建筑物直擊雷防護是在屋面采用避雷網(wǎng)做接閃器，局部加裝避雷針，利用建筑物主筋做引下線，室內(nèi)各30米以上部位的結(jié)構(gòu)及其他金屬門窗等設備之間做等電位連接，對超出滾球半徑的保護高度采取均壓環(huán)設計。接地系統(tǒng)較為常見的有防雷接地、交流工作接地、屏蔽接地、防靜電接地、設備保護接地等多種。不同接地方式所要求的接地電阻不同，為防止地電位反擊，每個接地網(wǎng)必須留有足夠的安全距離。高層建筑，都很難滿足安全距離多個地網(wǎng)的場地要求，因此，通常采用聯(lián)合接地方式，公用地網(wǎng)。將高層建筑內(nèi)地鋼筋混凝土作為防雷裝置中的接地體，與建筑物內(nèi)的保護接地、工作接地極防雷接地連接起來形成共用接地網(wǎng)。一般高層建筑物都有做防水處理，會導致接地電阻的增大，需要對建筑物采取周邊圈式接地法，達到均壓，提高安全性的目的。如果建筑物體所處位置的土壤電阻率較高，共用接地電阻值達不到標準要求，可對區(qū)域內(nèi)土壤采取降阻劑、深埋電極、延伸接地體等方式進行降阻。接地線與電器設備間的距離應盡量縮短，已達到較好的防護效果。

3.2高層建筑物雷電波防護措施

雷電波入侵災害是雷電災害中頻率較高的一種，為了防御雷擊時產(chǎn)生的電磁波沿室內(nèi)進出的金屬管道和線路侵入到室內(nèi)造成設備受損等，要求對進出高層建筑室內(nèi)的金屬管道與防雷接地裝置進行連接，進入室內(nèi)的通信線路及建筑物室內(nèi)外的廣告牌等設施的電源線路盡量利用屏蔽電纜或穿金屬管道埋地后再入室，同時對其做接地處理。比如電梯等大型裝置需要與接地裝置做等電位連接，并在線路端口安裝浪涌保護器。

信號線路電浪涌保護器：信號線路分為通信和信號網(wǎng)絡線路，要求具有電涌保護性能的一般參數(shù)和插入損耗Ae、數(shù)據(jù)傳輸速率Vs等特定參數(shù)，并根據(jù)不同的傳送信號，分為雙絞線SPD、電話線SPD等多種信號傳輸介質(zhì)及接口。根據(jù)系統(tǒng)過電壓、過電流可能產(chǎn)生的危險系數(shù)及SPD特性的分析，信號網(wǎng)絡系統(tǒng)最多可安裝兩級防雷保護。電源系統(tǒng)電涌保護器：根據(jù)防雷器參數(shù)和安裝規(guī)范要求，按照不同分級防護原則，高層建筑物電源系統(tǒng)總配電處應安裝通流量較大的電源電涌保護器，樓層分電源處安裝用戶分電源電涌保護器，終端設備電源處安裝串聯(lián)式的電源電涌保護器，多層防護配合避免出現(xiàn)雷擊盲點，切實保護建筑物內(nèi)設備的安全可靠性能。

3.3其他防雷措施

目前我國高層建筑物的配電系統(tǒng)大多采用高壓線路直接引入配電室，在室內(nèi)進行變電供電。樓內(nèi)有計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)及電梯系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等，對這些設備前

的過電壓防護采取在變壓器的高低壓側(cè)分別安裝電源防雷器，保護樓內(nèi)各線路的安全性，防護雷入侵。

參考文獻

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[2] 高層建筑物防雷措施探討 安全管理網(wǎng) 2013-03

[3] 陳卓禮 對高層建筑物的防雷保護措施分析 防雷通信與電子

[4] 高層建筑的雷電防護措施 2012-204

作者簡介：高鵬（1986年-），女，漢，甘肅省天水市人，本科學歷，助教，從事教師工作。