建筑電氣防雷技術(shù)設(shè)計的探索

亓東昌

（重慶向北建筑設(shè)計有限公司　重慶　渝北區(qū)　401120）

建筑電氣防雷技術(shù)設(shè)計的探索

亓東昌

（重慶向北建筑設(shè)計有限公司重慶渝北區(qū)401120）

雷雨天氣對于建筑物的破壞主要體現(xiàn)在雷擊方面。隨著我國經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平也不斷提高，越來越多的電氣設(shè)備安裝在高層建筑之中，極大的方便了人們的日常生活。但是由于相對孤立且海拔較高，高層建筑已然成為雷電頻繁侵襲的對象，而由此造成的災(zāi)害損失也呈現(xiàn)逐年擴大趨勢，因而高層建筑電氣安裝防雷接地施工也得到了越來越多的關(guān)注。雖然，一些建筑物已經(jīng)安裝了相應(yīng)的防雷裝置，但是在實際使用過程中仍是存在一些缺陷，對此，本文對我國高層建筑電氣防雷接地技術(shù)中存在的問題與對策進行探討。

電氣技術(shù)；多層建筑；防雷技術(shù)

引言

由于建筑內(nèi)安裝的電氣設(shè)備對于過電壓的承受能力比較弱，一旦受到雷擊，就很有可能出現(xiàn)損壞，甚至發(fā)生重大的安全事故，威脅人們的生命和財產(chǎn)安全，而高層建筑在雷雨天氣十分容易受到雷擊，建筑物內(nèi)部的電器設(shè)備產(chǎn)生很大的破壞，這就有必要對高層建筑進行防雷設(shè)計，從而保證建筑在雷雨天氣的使用安全。

1　建筑防雷設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作

1.1建筑物周圍的客觀環(huán)境

在對建筑物進行防雷技術(shù)與應(yīng)用設(shè)計時，要對建筑物所處的氣候和地理環(huán)境進行仔細的調(diào)查，確定了建筑物的用途、面積、層數(shù)、用途以及具體高度后，在人群眾多的公共場合，要以國家制定的相關(guān)規(guī)定，將防雷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計進行分類。

1.2建筑物自身狀況

要綜合考慮各方面因素，在開始施工前要對建筑物的年雷擊次數(shù)進行預(yù)計，并對電氣的設(shè)計方案進行審核，看是否跟建筑物防雷相關(guān)規(guī)定相符合，如果有不符合的現(xiàn)象，在防雷設(shè)計時就要進行相應(yīng)的修改。

2　雷擊的破壞作用

雷擊是指在雷電發(fā)生時，由于強大電流的通過而殺傷或破壞人畜、樹木或建筑物等的現(xiàn)象，放電強大。通常，云層之間的放電主要對飛行器有危害，對地面上的建筑物和人、畜沒有很大影響；云層對大地的放電，則對建筑物、電子電氣設(shè)備和人、畜危害甚大。這也就是說，在對建筑物進行防雷設(shè)計時，其實就是為了避免雷擊損傷建筑物以及建筑物里的人和電氣設(shè)施。有針對性地開展相應(yīng)的預(yù)防雷擊工作，可以在一定程度上防止和減輕雷擊的危害。雷擊通常有以下幾種主要形式：

（1）自擊雷。顧名思義，帶電的云層與大地上的某個點或者是高層建筑之間發(fā)生的迅猛的放電現(xiàn)象，在極短時間內(nèi)引起的強大電流，危害性極其惡劣。如果在這之前，建筑物已經(jīng)做好了相應(yīng)的防雷設(shè)計，那么當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況時，就會減輕對建筑物本身、建筑物內(nèi)的人員和各種設(shè)備設(shè)施所造成的破壞，否則將造成不可估量的損壞，更有可能摧毀建筑物本身和引發(fā)毀滅性火災(zāi)。

（2）雷電波侵入。雷電也可通過進入建筑物里面的電纜線、天線等產(chǎn)生放電現(xiàn)象，同樣在瞬間產(chǎn)生強大的電流，并且順著進入建筑物內(nèi)部的各種線路侵入其內(nèi)部，對連接在這些線路上的電氣設(shè)備造成破壞。

（3）感應(yīng)過電壓。雷電會對顯露在外的線纜線以及金屬管道之間發(fā)生感應(yīng)性電壓。在雷電作用在建筑物上的時候，瞬間產(chǎn)生的強大電流就會通過已經(jīng)設(shè)計安裝好的避雷設(shè)施流入地下，并且會在建筑物的周邊地區(qū)形成一定強度的感應(yīng)磁場，通過感應(yīng)磁場來影響電子設(shè)備，造成諸如電子資料、數(shù)據(jù)的破壞、丟失，更有可能破壞電子系統(tǒng)的一系列危害。

（4）地電位反擊。雷電自接作用在建筑物上的避雷裝置上時，將引發(fā)接地網(wǎng)在極短時間內(nèi)承受高電壓，以此對接地的其他電氣設(shè)備造成嚴重的危害。

3　建筑防雷接地合理設(shè)計

為了在建筑的防雷工作中取得良好成績，需要綜合多種手段構(gòu)建一個復(fù)雜且規(guī)范的防雷系統(tǒng)，以此來阻斷雷擊產(chǎn)生的過電壓和感應(yīng)電壓作用在建筑及其內(nèi)部的電氣設(shè)備上所引發(fā)的嚴重損害。在實施建筑防雷設(shè)計工作的過程中，需要以建筑的實際情況為根本依據(jù)，結(jié)合多方面建筑的相關(guān)資料，采取針對性的應(yīng)對措施，達到避免或降低雷擊對建筑、人員和電氣設(shè)備帶來的損害。高層建筑防雷設(shè)計主要分為外部防雷和內(nèi)部防雷，外部防雷主要是指的直擊雷的防護。實際應(yīng)用中，由接閃器，引下線，完善的接地系統(tǒng)構(gòu)成了外部防雷。內(nèi)部防雷裝置的作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。主要包含需要注意的問題主要包括：接閃、分流、均壓、屏蔽、接地、等地位連接、合理布線。

（1）接閃。接閃，就是通過建筑中設(shè)計的保護性設(shè)施——防雷通道來釋放雷擊時產(chǎn)生的電流，從而控制其隨意放電，起到保護的作用。一般來說，高層建筑物想要防雷擊，可以沿著屋頂周邊外墻外表面或屋檐邊垂直面上或其外處布設(shè)接閃帶，并在屋頂中間設(shè)置接閃網(wǎng)，同時經(jīng)過伸縮縫時應(yīng)有補償連接裝置。屋頂防雷平面圖如圖1所示。

（2）分流。當(dāng)前，隨著各國防雷設(shè)計的不斷發(fā)展，對電子系統(tǒng)和電子設(shè)備具有保護作用的分流技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為世界各國防雷技術(shù)研究的重點技術(shù)。分流就是在可能成為室外導(dǎo)體的物體上，如電源線、電話線、天線等，在接地線和防雷裝置之間并排連接的一種避雷設(shè)施，當(dāng)雷擊產(chǎn)生的電壓跟隨導(dǎo)體進入建筑物內(nèi)時，避雷裝置的電阻在短時間內(nèi)減低，甚至于達到了短路的情況，從而將電流分流進地下。就實際情況而言，雷電波電流在被分流以后，可能存在少量的電流進入電子設(shè)備的情況，那么這將對不耐高壓的電氣設(shè)備產(chǎn)生嚴重危害。

圖1　屋頂防雷平面圖

（3）均壓。均壓就是通過一定的措施將建筑物內(nèi)部同地方電位設(shè)置為相等。如果想要改變建筑物內(nèi)部存在的點位差，就可以將接閃裝置和高層建筑的柱和梁軍固的連接起來，將建筑物中的各種鋼筋結(jié)構(gòu)和金屬線路相連成一個有機整體，使電位達到一個平衡狀態(tài)，并能有效降低雷電對人體和電氣設(shè)備的損害。

（4）屏蔽。屏蔽的目的就在于將建筑物內(nèi)的自動控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和電子設(shè)備排除在遭受雷擊的危害之外。由于室內(nèi)設(shè)備的耐壓能力低、本身易遭到電磁波干擾，即便是在接閃和打雷的情況下，常常會被電磁波干擾，在別的建筑物接閃時，同時也受到該處的電磁波干擾。高層建筑物的主體建材盡可能的選用鋼筋，這樣建筑物更易形成一個等電位的整體結(jié)構(gòu)，這樣雷擊產(chǎn)生的電流能夠充分有效被分流入地，從而達到屏蔽的目的。與此同時，也要綜合考慮結(jié)構(gòu)的構(gòu)造因素，如果結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、鋼筋的密度有差異，設(shè)計師設(shè)計好實際需要的構(gòu)造和密度。屏蔽能夠有效解決等位和分流問題，并能夠有效預(yù)防雷擊產(chǎn)生電磁爐。

（5）接地。接地是指將流入防雷系統(tǒng)的電流流入地下，以防電流能量集中釋放在一個地方，對電氣設(shè)施造成損害。完善的接地能很好的釋放電流能量，以防造成電壓反應(yīng)。接地是防雷系統(tǒng)基礎(chǔ)工作，它直接影響著防雷設(shè)施的防雷功能的發(fā)揮。接地平面圖如圖2所示。

圖2　接地平面圖

（6）等電位連接。首先要對建筑物內(nèi)的用電設(shè)備進行檢查，看建筑物內(nèi)的各種電源線路、通信纜線、金屬管道等是否有等電位措施。要對穿越到不同保護界面的金屬物都要進行等電位聯(lián)接，并要求多點接地。通常情況下，總等電位連接（MEB）箱一般要設(shè)計在一幢建筑物一般在一層（或地下層）電源總配電箱附近，而電位連接（LEB）端子板則要分部設(shè)計在在衛(wèi)生間、電梯機房、計算機房等弱電機房。

（7）合理布線。合理布線將促進防雷技術(shù)更加有效得發(fā)揮作用。當(dāng)今社會的高層建筑和眾多家用、辦公電器設(shè)備的管線密不可分，把這些因素放在防雷設(shè)計過程中進行研究，可以避免管線對接閃的影響。為了保證接閃時這些管線免受影響，做好合理布線工作要遵照下面的做法：①將管線裝入金屬管，達到屏蔽目的；②在建筑物的中心位置安放管線主干線的垂直部分，借此降低電磁波能感應(yīng)的面積。除了考慮管線的布局和屏蔽以外，還應(yīng)該在必要的線路上加裝避雷裝置。

4　結(jié)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展，防雷技術(shù)的成果顯著。城市化發(fā)展使得城市呈現(xiàn)高樓密集的景象，建筑物遭到雷擊的概率也相應(yīng)增大了，防雷就成為建筑物安全性的重要問題，加上電氣設(shè)備的使用越來越廣泛，被雷擊引發(fā)的危害和損失將是不可估量的。因此只有嚴格按照規(guī)范要求，充分考慮建筑物所處雷電環(huán)境，精確計算、詳盡分析，對于規(guī)范沒有細化到位的地方加以科學(xué)考慮，采取特殊措施解決特殊問題，才能讓建筑物的接閃器有效發(fā)揮防護作用，確保建筑物、人員和設(shè)備的防雷安全。

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TU85

A

1673-0038（2015）17-0011-02

2015-4-13

亓東昌（1979-），男，工程師，本科，主要從事建筑電氣設(shè)計工作。