高層建筑電氣防雷設(shè)計要點分析

蔣琳琳

【摘 要】隨著城市化的發(fā)展與建筑業(yè)的發(fā)展，我國高層建筑已經(jīng)成為了城市的主流建筑，高層建筑的規(guī)模逐漸擴(kuò)大要求建筑在科技含量上的提高，尤其是在對住戶安全的保障方面。高層建筑中的電氣設(shè)備較多，遭雷擊的概率比傳統(tǒng)建筑大的多。因此，做好高層建筑電氣設(shè)計中的防雷技術(shù)非常重要。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣；防雷；設(shè)計

一、前言

樓房建筑從多層結(jié)構(gòu)到現(xiàn)在的高層結(jié)構(gòu)都要設(shè)置防雷系統(tǒng)，我國傳統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)中，一般在20m至30m之間，樓宇的電氣設(shè)備本身也不多，主要以住戶的家用電氣為主，雷電對于其危害不大，避雷設(shè)備較為簡單。而隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，以及城市化建設(shè)的加快，人們對于城市來講越來越密集，城市的人口密度很高，因此，建筑要往高層的方向發(fā)展。目前城市高層建筑在20層到40層的建筑較為多見，其中通風(fēng)、空調(diào)、照明、消防、信息系統(tǒng)加上用戶的越來越多樣的家用電氣系統(tǒng)，使得防雷工作變得十分重要。防雷首先保證了居民的人身安全，避免了居民受雷擊的傷害；第二，防雷需要防治雷電對建筑帶來的火災(zāi)；第三，防雷可以確保家用電氣的正常使用，尤其是信息化電子產(chǎn)品，確保居民財產(chǎn)免受損失。

雷電對高層建筑電氣產(chǎn)生的危害主要由于電氣設(shè)備的耐過電壓能力較低、雷電高電壓和雷電產(chǎn)生的電磁脈沖會給電氣產(chǎn)生熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)，最終給設(shè)施造成損壞。因此，加強(qiáng)對高層建筑電氣設(shè)計中防雷技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)成為高層建筑中的一個重要問題。

二、高層建筑防雷設(shè)計前的準(zhǔn)備工作

第一，要對建筑物所處的地理位置、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、外部環(huán)境和氣象條件等有所了解，掌握建筑物的建筑面積、層數(shù)、高度和用途。第二，按照我國制定的建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮建筑物的各方面因素，以及氣象局的雷電發(fā)生規(guī)律，以及對雷電災(zāi)害對建筑物的打擊，對高層建筑的防雷類別進(jìn)行確定。對于預(yù)計年雷擊次數(shù)達(dá)不到三類防雷的建筑物來說，要從建筑物是否是公共場所，建筑用途，人口數(shù)量密度等，對建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計。還要按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的要求，考慮建筑物內(nèi)部是否包括信息系統(tǒng)?！兑?guī)定》中要求“在沒有信息系統(tǒng)的建筑物需防雷擊電磁脈沖的情況下，當(dāng)該建筑物沒有裝設(shè)防直擊雷裝置和不處于其他建筑物或物體的保護(hù)范圍內(nèi)時，宜按第三類防雷建筑物采取防直擊雷的防雷措施。在要考慮屏蔽的情況下，防直擊雷接閃器宜采用避雷網(wǎng)?！钡谌?，認(rèn)真查看電氣的設(shè)計方案是否符合建筑物的防雷設(shè)計。

三、電氣雷電危害

1.直擊雷危害

直擊雷是帶點云層對大地某一點的猛烈放電過程，它的破壞能力非常強(qiáng)大，如果不能及時放電，將會對放電通道內(nèi)的建筑物、設(shè)施、人造成威脅，嚴(yán)重時會引發(fā)火災(zāi)或造成建筑物損壞和設(shè)備的摧毀。

2.雷電波侵入

雷電直接對放在建筑物外部的線纜，而非建筑物本身放電的過程。線纜上的電波以光速分散到建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備和自動控制系統(tǒng)中，并對其造成損害。

3.感應(yīng)過電壓

指的是雷電釋放電荷，在電源、電纜線路和金屬管道上感應(yīng)形成過電壓。雷擊對具有避雷設(shè)施的建筑物放電時，會在引下線周圍形成強(qiáng)大的磁場，使電子設(shè)備受到影響，輕則數(shù)據(jù)丟失，重則引起系統(tǒng)癱瘓。

4.地電位反擊

雷電直接擊中帶有避雷設(shè)備的建筑物時，接地網(wǎng)的地電位會在瞬間提高數(shù)十萬伏，雷電的高度破壞性將通過各種裝置的接地部分對其造成破壞。

四、防雷設(shè)計時應(yīng)注意的問題

1.接地系統(tǒng)中存在的問題

接地指的是將流入防雷系統(tǒng)的電流釋放到大地，避免使電流能量集中在某一個部位，對被保護(hù)設(shè)施造成損害。良好的接地才能有效的釋放能量，避免發(fā)生電壓反擊。過去的舊規(guī)范要求設(shè)備單獨接地，但是這種做法現(xiàn)在已經(jīng)不被提倡，而是改為和防雷接地系統(tǒng)共用接地設(shè)備。接地是防雷系統(tǒng)中最根本的要求，如果接地質(zhì)量不合格，則防雷設(shè)施的防雷效果都不能表現(xiàn)出來。

2.布線設(shè)計

合理布線是為了使防雷技術(shù)獲得更好的效果。現(xiàn)代建筑和電視、電話、照明等電器的管線息息相關(guān)，在進(jìn)行防雷設(shè)計時必須把這些因素考慮在內(nèi)。為了保證接閃時這些管線免受影響，我們要遵照下面的做法：首先要把這些管線放在金屬管內(nèi)，實現(xiàn)屏蔽；其次，要把這些管線的主干線中的垂直部分放在建筑物的中心，縮小電磁波感應(yīng)的范圍。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。防雷是建筑物必須考慮的一個因素，而且電氣設(shè)備在建筑物中的使用越來越廣泛，其受到雷擊的概率也大大增加。因此，加強(qiáng)對高層建筑電氣設(shè)計中防雷技術(shù)的研究已經(jīng)非常必要。

3.分流

分流是將雷擊電壓分解的最常見方式，而分流過程所要遇到的問題主要是少量電流進(jìn)入電子設(shè)備中，這對于不耐高壓的設(shè)備來說是非常危險的。

4.屏蔽

在建筑物設(shè)計時應(yīng)盡量選擇鋼筋作為建筑物的主要建材，使建筑物形成一個等電位的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使雷擊電流實現(xiàn)有效的分流，從而實現(xiàn)屏蔽。同時要考慮結(jié)構(gòu)的構(gòu)造因素，因為結(jié)構(gòu)的構(gòu)造不同，鋼筋的密度不同，設(shè)計人員要根據(jù)實際需要來設(shè)計鋼筋的密度。屏蔽不僅能輕松的解決等電位和分流問題，而且對預(yù)防雷擊電磁波也很有效。

五、高層建筑電氣防雷及接地技術(shù)的優(yōu)化措施

1.三相供電系統(tǒng)防漏

由于建筑三相供電系統(tǒng)中保護(hù)接地技術(shù)對接地電阻值的要求較高，而這一要求在一些土壤電阻的P值較大的建筑地點難以實現(xiàn)，因此常常會導(dǎo)致三相供電系統(tǒng)的防漏電措施不夠完善，存在著較大的觸電安全隱患因此，為了能夠提高三相供電系統(tǒng)的安全性與可靠性，就需要利用漏電保護(hù)器與三相供電系統(tǒng)結(jié)合使用的方式來完成。

2.接地系統(tǒng)的優(yōu)化措施

在對建筑的電氣設(shè)備進(jìn)行施工時，要努力提高電氣設(shè)備施工人員的安全意識與責(zé)任意識，使其掌握專業(yè)的施工技術(shù)，區(qū)分好PE線與N線，保證這兩種電線的正確連接，杜絕混接的現(xiàn)象發(fā)生，從而有效的提高高層建筑接地系統(tǒng)的安全性與可靠性，保障建筑內(nèi)居民的生命財產(chǎn)安全。

3.等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)的優(yōu)化措施

高層建筑的等電位聯(lián)結(jié)方式主要有兩種，第一種總等電位聯(lián)結(jié)方式，而第二種則是局部等電位聯(lián)結(jié)方式在利用總等電位聯(lián)結(jié)的方式來對建筑物電氣設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)時，能夠有效減少建筑物內(nèi)各種電氣設(shè)備中的金屬部件與接觸電擊和接觸電壓之間的電位差，從而實現(xiàn)保護(hù)高層建筑內(nèi)電氣設(shè)備系統(tǒng)安全與可靠的目的，降低觸電的風(fēng)險而再利用局部電位聯(lián)結(jié)。

4.均壓

均壓指的是將建筑物內(nèi)的各個部位都形成相等的電位。如果建筑物中的鋼筋結(jié)構(gòu)和各種金屬線路形成一個整體，那么建筑物中自然不會出現(xiàn)電位差，這樣就能保證建筑物內(nèi)不會產(chǎn)生跨步電壓，對防止雷電對電氣設(shè)備及人體的危害很有好處。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋相互焊接在一起，最容易實現(xiàn)等電位的條件。在建筑設(shè)計時，要把接閃裝置和建筑物的梁、柱牢固的連接在一起，再把各種金屬設(shè)備和金屬管線和它連接在一起，這樣就形成了很好的等電位結(jié)構(gòu)，也是符合防雷裝置的要求的。

5.電氣保護(hù)

在高層建筑的計算機(jī)房、電梯等由電力系統(tǒng)控制的裝置中，可以通過在電氣系統(tǒng)的機(jī)房內(nèi)部安裝局部等電位聯(lián)結(jié)板的方式來提高電氣設(shè)備的安全性其具體的操作方式為將設(shè)備的引下線與電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)接地的配電箱的PE線相連接，使干擾引號在最大程度上降低，以消除建筑內(nèi)電氣設(shè)備遭遇雷電襲擊的危險。

綜上所述，隨著高層建筑的不斷發(fā)展，其避雷技術(shù)也在不斷的提升，作為建筑安全的一項重要工作，高層建筑電氣防雷將根據(jù)高層建筑的不斷發(fā)展而不斷的調(diào)整。因此，建筑施工單位必須要做好高層建筑電氣防雷的設(shè)計與施工工作，進(jìn)一步提高高層建筑電氣設(shè)備的安全性能，減少觸電事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]何斌，施衛(wèi)星，劉成清.含TLCD超高層建筑風(fēng)振舒適度及其生命周期費用分析[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報.2015（06）.

[2]朱前衛(wèi)，孫力，蔣曙霞.電力系統(tǒng)二次設(shè)備接地技術(shù)探討[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報.2014（S1）.

[3]商琦.高層建筑電氣防雷及接地技術(shù)探討[J].電子技術(shù)與軟件工程.2014（08）.