建筑电气防雷技术设计的探索

亓东昌

（重庆向北建筑设计有限公司　重庆　渝北区　401120）

建筑电气防雷技术设计的探索

亓东昌

（重庆向北建筑设计有限公司重庆渝北区401120）

雷雨天气对于建筑物的破坏主要体现在雷击方面。随着我国经济和科学技术的不断发展，人们生活水平也不断提高，越来越多的电气设备安装在高层建筑之中，极大的方便了人们的日常生活。但是由于相对孤立且海拔较高，高层建筑已然成为雷电频繁侵袭的对象，而由此造成的灾害损失也呈现逐年扩大趋势，因而高层建筑电气安装防雷接地施工也得到了越来越多的关注。虽然，一些建筑物已经安装了相应的防雷装置，但是在实际使用过程中仍是存在一些缺陷，对此，本文对我国高层建筑电气防雷接地技术中存在的问题与对策进行探讨。

电气技术；多层建筑；防雷技术

引言

由于建筑内安装的电气设备对于过电压的承受能力比较弱，一旦受到雷击，就很有可能出现损坏，甚至发生重大的安全事故，威胁人们的生命和财产安全，而高层建筑在雷雨天气十分容易受到雷击，建筑物内部的电器设备产生很大的破坏，这就有必要对高层建筑进行防雷设计，从而保证建筑在雷雨天气的使用安全。

1　建筑防雷设计的前期准备工作

1.1建筑物周围的客观环境

在对建筑物进行防雷技术与应用设计时，要对建筑物所处的气候和地理环境进行仔细的调查，确定了建筑物的用途、面积、层数、用途以及具体高度后，在人群众多的公共场合，要以国家制定的相关规定，将防雷标准设计进行分类。

1.2建筑物自身状况

要综合考虑各方面因素，在开始施工前要对建筑物的年雷击次数进行预计，并对电气的设计方案进行审核，看是否跟建筑物防雷相关规定相符合，如果有不符合的现象，在防雷设计时就要进行相应的修改。

2　雷击的破坏作用

雷击是指在雷电发生时，由于强大电流的通过而杀伤或破坏人畜、树木或建筑物等的现象，放电强大。通常，云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响；云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。这也就是说，在对建筑物进行防雷设计时，其实就是为了避免雷击损伤建筑物以及建筑物里的人和电气设施。有针对性地开展相应的预防雷击工作，可以在一定程度上防止和减轻雷击的危害。雷击通常有以下几种主要形式：

（1）自击雷。顾名思义，带电的云层与大地上的某个点或者是高层建筑之间发生的迅猛的放电现象，在极短时间内引起的强大电流，危害性极其恶劣。如果在这之前，建筑物已经做好了相应的防雷设计，那么当出现这样的情况时，就会减轻对建筑物本身、建筑物内的人员和各种设备设施所造成的破坏，否则将造成不可估量的损坏，更有可能摧毁建筑物本身和引发毁灭性火灾。

（2）雷电波侵入。雷电也可通过进入建筑物里面的电缆线、天线等产生放电现象，同样在瞬间产生强大的电流，并且顺着进入建筑物内部的各种线路侵入其内部，对连接在这些线路上的电气设备造成破坏。

（3）感应过电压。雷电会对显露在外的线缆线以及金属管道之间发生感应性电压。在雷电作用在建筑物上的时候，瞬间产生的强大电流就会通过已经设计安装好的避雷设施流入地下，并且会在建筑物的周边地区形成一定强度的感应磁场，通过感应磁场来影响电子设备，造成诸如电子资料、数据的破坏、丢失，更有可能破坏电子系统的一系列危害。

（4）地电位反击。雷电自接作用在建筑物上的避雷装置上时，将引发接地网在极短时间内承受高电压，以此对接地的其他电气设备造成严重的危害。

3　建筑防雷接地合理设计

为了在建筑的防雷工作中取得良好成绩，需要综合多种手段构建一个复杂且规范的防雷系统，以此来阻断雷击产生的过电压和感应电压作用在建筑及其内部的电气设备上所引发的严重损害。在实施建筑防雷设计工作的过程中，需要以建筑的实际情况为根本依据，结合多方面建筑的相关资料，采取针对性的应对措施，达到避免或降低雷击对建筑、人员和电气设备带来的损害。高层建筑防雷设计主要分为外部防雷和内部防雷，外部防雷主要是指的直击雷的防护。实际应用中，由接闪器，引下线，完善的接地系统构成了外部防雷。内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。主要包含需要注意的问题主要包括：接闪、分流、均压、屏蔽、接地、等地位连接、合理布线。

（1）接闪。接闪，就是通过建筑中设计的保护性设施——防雷通道来释放雷击时产生的电流，从而控制其随意放电，起到保护的作用。一般来说，高层建筑物想要防雷击，可以沿着屋顶周边外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外处布设接闪带，并在屋顶中间设置接闪网，同时经过伸缩缝时应有补偿连接装置。屋顶防雷平面图如图1所示。

（2）分流。当前，随着各国防雷设计的不断发展，对电子系统和电子设备具有保护作用的分流技术已经发展成为世界各国防雷技术研究的重点技术。分流就是在可能成为室外导体的物体上，如电源线、电话线、天线等，在接地线和防雷装置之间并排连接的一种避雷设施，当雷击产生的电压跟随导体进入建筑物内时，避雷装置的电阻在短时间内减低，甚至于达到了短路的情况，从而将电流分流进地下。就实际情况而言，雷电波电流在被分流以后，可能存在少量的电流进入电子设备的情况，那么这将对不耐高压的电气设备产生严重危害。

图1　屋顶防雷平面图

（3）均压。均压就是通过一定的措施将建筑物内部同地方电位设置为相等。如果想要改变建筑物内部存在的点位差，就可以将接闪装置和高层建筑的柱和梁军固的连接起来，将建筑物中的各种钢筋结构和金属线路相连成一个有机整体，使电位达到一个平衡状态，并能有效降低雷电对人体和电气设备的损害。

（4）屏蔽。屏蔽的目的就在于将建筑物内的自动控制系统、通信系统和电子设备排除在遭受雷击的危害之外。由于室内设备的耐压能力低、本身易遭到电磁波干扰，即便是在接闪和打雷的情况下，常常会被电磁波干扰，在别的建筑物接闪时，同时也受到该处的电磁波干扰。高层建筑物的主体建材尽可能的选用钢筋，这样建筑物更易形成一个等电位的整体结构，这样雷击产生的电流能够充分有效被分流入地，从而达到屏蔽的目的。与此同时，也要综合考虑结构的构造因素，如果结构的构造、钢筋的密度有差异，设计师设计好实际需要的构造和密度。屏蔽能够有效解决等位和分流问题，并能够有效预防雷击产生电磁炉。

（5）接地。接地是指将流入防雷系统的电流流入地下，以防电流能量集中释放在一个地方，对电气设施造成损害。完善的接地能很好的释放电流能量，以防造成电压反应。接地是防雷系统基础工作，它直接影响着防雷设施的防雷功能的发挥。接地平面图如图2所示。

图2　接地平面图

（6）等电位连接。首先要对建筑物内的用电设备进行检查，看建筑物内的各种电源线路、通信缆线、金属管道等是否有等电位措施。要对穿越到不同保护界面的金属物都要进行等电位联接，并要求多点接地。通常情况下，总等电位连接（MEB）箱一般要设计在一幢建筑物一般在一层（或地下层）电源总配电箱附近，而电位连接（LEB）端子板则要分部设计在在卫生间、电梯机房、计算机房等弱电机房。

（7）合理布线。合理布线将促进防雷技术更加有效得发挥作用。当今社会的高层建筑和众多家用、办公电器设备的管线密不可分，把这些因素放在防雷设计过程中进行研究，可以避免管线对接闪的影响。为了保证接闪时这些管线免受影响，做好合理布线工作要遵照下面的做法：①将管线装入金属管，达到屏蔽目的；②在建筑物的中心位置安放管线主干线的垂直部分，借此降低电磁波能感应的面积。除了考虑管线的布局和屏蔽以外，还应该在必要的线路上加装避雷装置。

4　结语

随着我国科学技术的进步与发展，防雷技术的成果显著。城市化发展使得城市呈现高楼密集的景象，建筑物遭到雷击的概率也相应增大了，防雷就成为建筑物安全性的重要问题，加上电气设备的使用越来越广泛，被雷击引发的危害和损失将是不可估量的。因此只有严格按照规范要求，充分考虑建筑物所处雷电环境，精确计算、详尽分析，对于规范没有细化到位的地方加以科学考虑，采取特殊措施解决特殊问题，才能让建筑物的接闪器有效发挥防护作用，确保建筑物、人员和设备的防雷安全。

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TU85

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1673-0038（2015）17-0011-02

2015-4-13

亓东昌（1979-），男，工程师，本科，主要从事建筑电气设计工作。