高層建筑電氣設計中的防雷技術(shù)

林曜輝 （華美（福建）建筑設計院有限公司，福建 福州 350000）

0 前言

高層建筑的增加代表了國民經(jīng)濟水平正在逐步的提高，但是從另一方面看，也為雷雨天氣下高層建筑物的安全性帶來了一定的安全隱患，同時，高層建筑中電氣機械設備的數(shù)量十分龐大，這些電氣設備也增加了建筑物遭受雷擊的風險。由于在高層建筑電氣設計中應用防雷技術(shù)對于高層建筑的安全性非常重要，因此，在高層建筑電氣設計中，必須要采取一定的防雷技術(shù)，增加高層建筑的防雷性能，避免在雷電天氣下建筑物遭受雷擊，損害建筑物并危及人們的生命財產(chǎn)安全。

1 高層建筑中雷擊的破壞作用

1.1 直擊雷

直擊雷是指帶電的云層與地面的高層建筑之間出現(xiàn)直接放電的雷擊現(xiàn)象，當出現(xiàn)直接放電時，就會在瞬間產(chǎn)生非常強大的電流，因此，直擊雷具有很大的破壞性。如果在進行高層建筑電氣設計時沒有做好防雷設計工作，在發(fā)生直擊雷現(xiàn)象時，就會導致高層建筑中的電氣設備受到極大的損害，甚至會威脅到建筑物內(nèi)部人員的安全，嚴重的甚至會造成建筑物徹底摧毀或者是發(fā)生重大火災。

1.2 雷擊波沖擊

雷電波沖擊指的是在建筑物內(nèi)部會布有很多重要的天線、電纜，而雷電會經(jīng)由天線、電纜等發(fā)生放電，一旦出現(xiàn)放電現(xiàn)象就會產(chǎn)生十分強大的瞬時電流，電流會根據(jù)各種線路的走向侵入到高層建筑的內(nèi)部，而線路上往往連接著很多的電氣設備，一旦電流沿著線路侵入，就會導致這些電氣設備發(fā)生重大損壞，嚴重時，甚至會引發(fā)火災。

1.3 感應過電壓

高層建筑物會有一些電源、金屬管道和線纜，而感應過電壓就是指雷電釋放電荷，造成這些電源、金屬管道和線纜產(chǎn)生感應電壓。當雷電天氣時，雷擊如果對帶有避雷設施的高層建筑進行放電，就會在引下線周圍形成強大的磁場，導致電子設備的數(shù)據(jù)丟失，甚至會直接導致系統(tǒng)癱瘓。

1.4 地電位反擊

如果高層建筑內(nèi)有避雷設備，那么一旦出現(xiàn)雷電直接擊中建筑物的現(xiàn)象，就會使接地網(wǎng)的地電位瞬間提升，甚至可以達到數(shù)十萬伏，這種高度的破壞性會以各種裝置的接地部分為基礎(chǔ)，通過這些接地部分對高層建筑產(chǎn)生巨大的破壞。

2 外部防雷技術(shù)

2.1 設置接閃器

為了避免建筑物遭受到側(cè)擊雷、直擊雷等外部雷擊的危害，一般會在防雷裝置上設置接閃器，接閃器在防雷裝置的頂部位置，主要是利用其比高層建筑物高出的一部分，來實現(xiàn)把雷電引向接閃器，承接直擊雷放電。接閃器主要有下列幾種形式，或者是這幾種形式的任意組合：一是獨立避雷針；二是直接安裝在建筑物頂部的避雷針、避雷網(wǎng)（圖1）；三是高層建筑物屋頂?shù)挠谰眯越饘傥镆约敖饘傥菝?；四是混凝土?gòu)建內(nèi)鋼筋。另外，在設置避雷網(wǎng)的時候，要注意將避雷網(wǎng)設置在容易遭受到雷擊的位置，例如拐角等，除了要將混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋進行充分利用，還要確保接閃器熱鍍鋅，在焊接的位置要涂抹一定的防腐漆，如果是處于腐蝕性比較強的地方，還要將截面進行合理的加大，或者是使用其他防腐方法。

圖1 避雷網(wǎng)

2.2 設置引下線

引下線可以利用建筑物內(nèi)柱子2根直徑大于16mm的鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)建筑，通過防雷裝置的一個組成部分，用來將接閃器和接地裝置相互連接起來，主要目的是為了讓電流形成回路。在設置引下線時，要充分分析機械的強度，確保符合機械的強度要求，同時還要具備較好的耐腐蝕和熱穩(wěn)定性能，這樣才能夠增加電流的通暢度。引下線通常是采用圓鋼或者是扁鋼，尺寸和耐腐蝕要求需要和避雷網(wǎng)、避雷帶一致。在選取引下線時，如果是采用鋼絞線作為引下線，那么其截面積要在25mm2以上才能符合防雷設計要求，如果是采用有色金屬導線，那么應當采用銅導線作為引下線，并且其截面積應大于16mm2。在進行引下線敷設時，需要沿著建筑物的外墻進行，盡量不要使引下線彎曲，如果使用了多條引下線，就需要在每個引下線與地面高1.8m的位置設斷接卡（圖2），從而方便進行引下線和接地線的檢查。

圖2 防雷斷接卡

如果使用多條引下線的方式，那么第一類防雷建筑物應布置不少于2條的引下線，并且2條引下線之間的距離應小于12m，布置第二類防雷建筑物的引下線時，也需要不低于2條，并且2條引下線之間的距離應不大于18m，如果第三類防雷建筑物的周長高于25m,或者是其高度高于40m，也需要布設2條引下線，2條引下線之間的距離應小于25m。另外，如果引下線截面有超過30%以上的銹蝕現(xiàn)象，要及時進行更換，在布設好引下線后，要對引下線的質(zhì)量進行實時監(jiān)控。在建筑物內(nèi)部布設引下線時，每根柱子的引下線應不少于2條，鋼筋連接盡可能的選擇焊接工藝，這樣可以避免出現(xiàn)太多的焊接縫隙，從而減少電路中的電阻值。

3 內(nèi)部防雷技術(shù)

在高層建筑電氣設計中的內(nèi)部防雷中，主要防治的是反擊雷、電波以及雷電感應等，因為如果發(fā)生了反擊雷、電波以及雷電感應的現(xiàn)象，就會使高層建筑物內(nèi)部的電氣設備受到十分嚴重的損壞，電氣設備也會由于瞬間高電流而導致瞬間癱瘓，并且還有可能會出現(xiàn)二次危害，例如產(chǎn)生電磁脈沖、跨步電壓等，這些都會對人們的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生威脅。因此，必須要在高層建筑電氣設計中做好內(nèi)部防雷措施，主要有等電位連接、屏蔽這兩種方式。

其一，等電位連接。等電位連接主要是充分利用各個金屬體，實現(xiàn)金屬體之間的永久連接，從而形成一個導電通路，等電位連應當保障電器的連續(xù)導通性，同時還要能夠?qū)⒖赡軙拥缴厦娴碾娏饔冒踩姆绞絹韺ё?，從而減少電流，避免危害到高層建筑物內(nèi)部的人和物品。在實際生活中，有很多電器事故的起因都是由于過大的電位差導致，因此，在高層建筑電氣設計中，一般會應用導電位聯(lián)接安全技術(shù)。導電位聯(lián)接安全技術(shù)是一種簡單的技術(shù)，主要是將導線進行連接，僅需要等電位箱與銅導線即可，這項技術(shù)成本低、效率高，因此在目前的高層建筑物電氣設計防雷中，得到了較為廣泛的應用。

其二，合理屏蔽。合理屏蔽也是高層建筑電氣設計中內(nèi)部防雷措施的一種，在高層建筑物中會有一些放有較多微電子設備儀器的空間，對于這些區(qū)域，要進行合理的屏蔽，避免外界因素對這些貴重的儀器造成過多的損壞。為了達到最佳的屏蔽效果，必須要合理選擇屏蔽材料、合理選擇電子設備儀器電源線、接地設施等，從而確保屏蔽的成功率得到提升。在進行層建筑電氣設計時，要充分選擇電氣線路核心部分的安裝位置，正常情況下，會安排在高層建筑的內(nèi)部中心，從而減少電磁干擾。同時，如果想要屏蔽電磁干擾的效果更佳，在進行接線的時候還可以把高層建筑內(nèi)的每個樓層接地線與穿線金屬管之間連接起來。

4 結(jié)語

綜上所述，通過高層建筑電氣設計中的外部防雷技術(shù)和高層建筑電氣設計中的內(nèi)部防雷技術(shù)這兩方面進行探討，外部防雷措施主要是設置接閃器和引下線，內(nèi)部防雷措施主要是等電位連接和合理進行屏蔽。相關(guān)電氣設計工作人員必須要不斷增加對防雷技術(shù)的研究，從而提升高層建筑電氣設備的安全性和穩(wěn)定性，推動電力行業(yè)和建筑行業(yè)的共同發(fā)展。