雷電流流經(jīng)建筑物引下線產(chǎn)生的高電位反擊防護措施

朱辛華，韋卓運，許東瑩，林于翔

（廣西區(qū)防雷中心，廣西 南寧 530022）

雷電流流經(jīng)建筑物引下線產(chǎn)生的高電位反擊防護措施

朱辛華，韋卓運，許東瑩，林于翔

（廣西區(qū)防雷中心，廣西 南寧 530022）

為了預(yù)防雷電流流經(jīng)建筑物引下線時產(chǎn)生的高電位對附近金屬物或電氣和電子系統(tǒng)線路產(chǎn)生反擊造成設(shè)備損壞甚至引起火災(zāi)，對如何防止雷電流流經(jīng)建筑物引下線時產(chǎn)生的高電位反擊金屬物和線路進行一些分析并提出相應(yīng)的防護措施。

雷電流；引下線；高電位反擊；防護措施

1 雷電流流經(jīng)建筑物引下線產(chǎn)生高電位反擊的危害

當雷電直接擊中安裝有防雷裝置的建筑物或設(shè)施時，雷電流流經(jīng)建筑物引下線泄放到接地網(wǎng)的過程中，引下線瞬態(tài)電位會在數(shù)微秒之內(nèi)被抬高數(shù)萬或數(shù)十萬伏，同時在引下線周圍形成強大的瞬變磁場。如果引下線與周圍金屬物或電氣、電子線路的絕緣距離不夠，且未采取有效的防護措施，兩者間的巨大電位差可能引起閃絡(luò)，從而擊穿絕緣流向臨近的金屬物或電氣、電子系統(tǒng)線路，形成反擊損壞設(shè)備，甚至威脅到人身安全。在未實行等電位連接的導(dǎo)線回路中，還可能誘發(fā)高電位而產(chǎn)生火花放電的危險，在易燃易爆場所中可能產(chǎn)生嚴重后果。個別極端情況下，過電流還可能通過金屬管線侵入附近設(shè)施和建筑造成不可估量的損害。

2008年4月15日，陸川縣馬盤二級公路良田收費站發(fā)生建站以來強度最大的一次雷擊事故，造成收費站室內(nèi)室外多臺電子設(shè)備損壞。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析，是由于電子、電氣線路和設(shè)備金屬外殼與引下線、接地網(wǎng)間隔距離不足，未安裝電涌保護器，又未做有效的等電位連接，致使接閃時雷電流從線路侵入損壞敏感的電子設(shè)備。

防止雷電流流經(jīng)建筑物引下線產(chǎn)生高電位反擊，建筑物內(nèi)金屬物或線路與引下線之間需有足夠的間隔距離，當不滿足間隔距離要求時，應(yīng)采取防止高電位反擊的有效措施。本文對如何防止雷電流流經(jīng)建筑物引下線時高電位反擊金屬物和線路提出了相應(yīng)的防護措施。

2 建筑物內(nèi)金屬物或線路與引下線之間的安全間隔距離

《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057—2010）在多個重要章節(jié)中提到“間隔距離”，可見目前間隔距離被視作一種基本的防雷措施和手段。

建筑物內(nèi)金屬物或線路與引下線之間的安全間隔距離計算：

式中：Sa3——空氣中的安全間隔距離（m）；

kc——分流系數(shù)；

lx——引下線計算點到連接點的長度（m），連接點即金屬物或電氣和電子系統(tǒng)線路與防雷裝置之間直接或通過電涌保護器相連之點。

式中Sa3為空氣中所需要達到的安全間隔距離值，kc按 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057—2010）附錄E取值，lx根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)取值。

當實際距離大于Sa3時，可不做防高電位反擊措施；當實際距離小于Sa3時，一般應(yīng)采取防止高電位反擊的有效措施。

3 建筑物內(nèi)金屬物或線路防高電位反擊措施

采用等電位連接形成均壓環(huán)是防高電位反擊最有效的方法，安裝電涌保護器對電氣、電子系統(tǒng)有顯著的保護效果。

（1）全金屬框架的建筑物或鋼筋連接在一起電氣貫通的鋼筋混凝土框架的建筑物中，所有金屬框架和鋼筋均連接在一起并接地，金屬物或線路與引下線之間的間隔距離可不做要求，這種情況下的金屬物或線路不用考慮采取防高電位反擊措施。

（2）金屬物或線路與引下線之間有自然或人工接地的鋼筋混凝土構(gòu)件、金屬板、金屬網(wǎng)等靜電屏蔽物隔開時，金屬物或線路與引下線之間的間隔距離可不做要求，這種情況下的金屬物或線路不用考慮采取防高電位反擊措施。

（3）當金屬物或線路與引下線之間有混凝土墻、磚墻隔開時，其擊穿強度應(yīng)為空氣擊穿強度的1/2。當間隔距離不能達到要求時，應(yīng)采取等電位連接措施或安裝電涌保護器，金屬物應(yīng)與引下線直接相連，帶電線路應(yīng)通過電涌保護器與引下線相連。

（4）在電氣系統(tǒng)低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設(shè)I級試驗的電涌保護器，以及配電變壓器設(shè)在本建筑物內(nèi)或附設(shè)于外墻處時，在低壓側(cè)配電屏的母線上裝設(shè)I級試驗的電涌保護器。電涌保護器每一保護模式的沖擊電流值（Iimp）一般情況下應(yīng)取等于或大于12.5kA，電壓保護水平值（Up）應(yīng)小于或等于2.5kV。

（5）電子系統(tǒng)的室外線路采用金屬線時，在其引入的終端箱處安裝D1類高能量試驗類型的電涌保護器，其短路電流當無法確定時選用1.5kA。用于電子系統(tǒng)的D1類高能量試驗類型的電涌保護器按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057—2010）附錄J選擇。

（6）電子系統(tǒng)的室外線路采用光纜時，在其引入的終端箱處的電子系統(tǒng)側(cè)，當無金屬線路引出本建筑物至其他有自己接地裝置的設(shè)備時，可安裝B2類慢上升率試驗類型的電涌保護器，其短路電流宜選用75A。用于電子系統(tǒng)的B2類慢上升率試驗類型的電涌保護器按 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057—2010）附錄J選擇。

（7）輸送火災(zāi)爆炸危險物質(zhì)的埋地金屬管道，當其從室外進入戶內(nèi)處設(shè)有絕緣段時，應(yīng)在絕緣段處跨接符合下列要求的電壓開關(guān)型電涌保護器或隔離放電間隙：

①選用Ⅰ級試驗的密封型電涌保護器；

②電涌保護器能承受的沖擊電流一般情況下取等于或大于12.5kA；

③電涌保護器的電壓保護水平應(yīng)小于絕緣段的耐沖擊電壓水平，無法確定時，取其等于或大于1.5kV和等于或小于2.5kV；

④輸送火災(zāi)爆炸危險物質(zhì)的埋地金屬管道在進入建筑物處的防雷等電位連接，應(yīng)在絕緣段之后管道進入室內(nèi)處進行，可將電涌保護器的上端頭接到等電位連接帶。

（8）具有陰極保護的埋地金屬管道，在其從室外進入戶內(nèi)處宜設(shè)絕緣段，應(yīng)在絕緣段處跨接符合下列要求的電壓開關(guān)型電涌保護器或隔離放電間隙：

①選用Ⅰ級試驗的密封型電涌保護器；

②電涌保護器能承受的沖擊電流一般情況下取等于或大于12.5kA；

③電涌保護器的電壓保護水平應(yīng)小于絕緣段的耐沖擊電壓水平，并應(yīng)大于陰極保護電源的最大端電壓；

④具有陰極保護的埋地金屬管道在進入建筑物處的防雷等電位連接，應(yīng)在絕緣段之后管道進入室內(nèi)處進行，可將電涌保護器的上端頭接到等電位連接帶。

（9）其他需要防高電位反擊的應(yīng)采取等電位連接措施。

4 小結(jié)

在實際應(yīng)用中，當建筑物內(nèi)金屬物或線路與引下線之間不滿足間隔距離要求時，應(yīng)采取防高電位反擊的有效措施，主要包括采取等電位連接和安裝電涌保護器的措施。等電位連接用的材型、規(guī)格、連接方式應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，安裝的電涌保護器的技術(shù)參數(shù)、連接方式、安裝方法應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

［1］ 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010［S］.北京：中國計劃出版社，2011.

［2］李寧，胡泉，李瑩，等.等電位連接在現(xiàn)代建筑物防雷中的重要性 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2007，28（4）：62-63.

［3］羅桂相提升氣象微博公眾服務(wù)能力的策略探析 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（4）：33-35.

［4］丁灝.現(xiàn)代傳媒高效氣象服務(wù)的新模式 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（3）：21-23.

［5］陸甲 李耀先.廣西農(nóng)業(yè)旱災(zāi)對氣溫降水的響應(yīng)特征［J］.氣象研究與應(yīng)用，2015，36（2）：18-21.

［6］劉偉杜牧.基層氣象臺站實行社會管理研究 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（1）：17-19.

［7］蒙程周柳黎.鹿寨縣氣象災(zāi)害特征及防御體系分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，（4）：30-32.

［8］吳益平管海麗.做好市縣氣象社會管理工作的思考［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（2）：16-19.

［3］康強.廣西區(qū)氣象業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2011，32（2）.

［4］林海濱.完善建筑物內(nèi)部防雷裝置設(shè)計的實踐經(jīng)驗 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2007，28（2）：56-58.

［5］潘軍，鐘一帆，蒙劍.雷電防護技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2008，29（3）：49-54.

［6］崔秉球，蘇邦禮，吳望平，等.雷電與避雷工程 ［M］.廣州：中山出版社，1996.

［7］鄒越華，關(guān)象石.對 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 的理解［J］.建筑電氣，2013，32（3）：148-156.

［8］朱明，蔡木民，劉開道，等.避雷針電磁輻射對計算機的危害及防御措施 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2011，32 （2）：90-92.

［9］李建榮，朱明.二級公路收費站電子設(shè)備累計原因分析與改造探討 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2009，30（3）：85-86.

Protective measures for high potential strike back caused by lightning current flows through the down conductor in buildings

Zhu Xin-hua，Wei Zhuo-yun，Xu Dong-ying，Lin Yu-xiang
（Guangxi Lightning Protection Center，Nanning Guangxi 530022）

In order to put forward some corresponding measures，metals and lines，which prevent high potential strike back caused by lightning current flows through the down conductor in buildings，were analyzed to prevent fires cause by equipment damage when the high potential strike back appeared in the metal or electrical and electronic systems lines.

lightning current；down conductor；high potential back-flash；protection measures

P482

A

1673-8411（2015）04-0111-03

2015-10-25

朱辛華（1988-），男，廣西博白人，助理工程師，從事防雷減災(zāi)工作。