高层建筑电气防雷设计要点分析

蒋琳琳/新疆建设发展设计研究院有限责任公司

高层建筑电气防雷设计要点分析

蒋琳琳/新疆建设发展设计研究院有限责任公司

【摘 要】随着城市化的发展与建筑业的发展，我国高层建筑已经成为了城市的主流建筑，高层建筑的规模逐渐扩大要求建筑在科技含量上的提高，尤其是在对住户安全的保障方面。高层建筑中的电气设备较多，遭雷击的概率比传统建筑大的多。因此，做好高层建筑电气设计中的防雷技术非常重要。

【关键词】高层建筑；电气；防雷；设计

一、前言

楼房建筑从多层结构到现在的高层结构都要设置防雷系统，我国传统的多层结构中，一般在20m至30m之间，楼宇的电气设备本身也不多，主要以住户的家用电气为主，雷电对于其危害不大，避雷设备较为简单。而随着我国建筑行业的迅速发展，以及城市化建设的加快，人们对于城市来讲越来越密集，城市的人口密度很高，因此，建筑要往高层的方向发展。目前城市高层建筑在20层到40层的建筑较为多见，其中通风、空调、照明、消防、信息系统加上用户的越来越多样的家用电气系统，使得防雷工作变得十分重要。防雷首先保证了居民的人身安全，避免了居民受雷击的伤害；第二，防雷需要防治雷电对建筑带来的火灾；第三，防雷可以确保家用电气的正常使用，尤其是信息化电子产品，确保居民财产免受损失。

雷电对高层建筑电气产生的危害主要由于电气设备的耐过电压能力较低、雷电高电压和雷电产生的电磁脉冲会给电气产生热效应和电磁效应，最终给设施造成损坏。因此，加强对高层建筑电气设计中防雷技术的应用，已经成为高层建筑中的一个重要问题。

二、高层建筑防雷设计前的准备工作

第一，要对建筑物所处的地理位置、地质结构、外部环境和气象条件等有所了解，掌握建筑物的建筑面积、层数、高度和用途。第二，按照我国制定的建筑物防雷标准，综合考虑建筑物的各方面因素，以及气象局的雷电发生规律，以及对雷电灾害对建筑物的打击，对高层建筑的防雷类别进行确定。对于预计年雷击次数达不到三类防雷的建筑物来说，要从建筑物是否是公共场所，建筑用途，人口数量密度等，对建筑物进行防雷设计。还要按照《建筑物防雷设计规范》的要求，考虑建筑物内部是否包括信息系统。《规定》中要求“在没有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下，当该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其他建筑物或物体的保护范围内时，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施。在要考虑屏蔽的情况下，防直击雷接闪器宜采用避雷网。”第三，认真查看电气的设计方案是否符合建筑物的防雷设计。

三、电气雷电危害

1.直击雷危害

直击雷是带点云层对大地某一点的猛烈放电过程，它的破坏能力非常强大，如果不能及时放电，将会对放电通道内的建筑物、设施、人造成威胁，严重时会引发火灾或造成建筑物损坏和设备的摧毁。

2.雷电波侵入

雷电直接对放在建筑物外部的线缆，而非建筑物本身放电的过程。线缆上的电波以光速分散到建筑物内的电气设备和自动控制系统中，并对其造成损害。

3.感应过电压

指的是雷电释放电荷，在电源、电缆线路和金属管道上感应形成过电压。雷击对具有避雷设施的建筑物放电时，会在引下线周围形成强大的磁场，使电子设备受到影响，轻则数据丢失，重则引起系统瘫痪。

4.地电位反击

雷电直接击中带有避雷设备的建筑物时，接地网的地电位会在瞬间提高数十万伏，雷电的高度破坏性将通过各种装置的接地部分对其造成破坏。

四、防雷设计时应注意的问题

1.接地系统中存在的问题

接地指的是将流入防雷系统的电流释放到大地，避免使电流能量集中在某一个部位，对被保护设施造成损害。良好的接地才能有效的释放能量，避免发生电压反击。过去的旧规范要求设备单独接地，但是这种做法现在已经不被提倡，而是改为和防雷接地系统共用接地设备。接地是防雷系统中最根本的要求，如果接地质量不合格，则防雷设施的防雷效果都不能表现出来。

2.布线设计

合理布线是为了使防雷技术获得更好的效果。现代建筑和电视、电话、照明等电器的管线息息相关，在进行防雷设计时必须把这些因素考虑在内。为了保证接闪时这些管线免受影响，我们要遵照下面的做法:首先要把这些管线放在金属管内，实现屏蔽;其次，要把这些管线的主干线中的垂直部分放在建筑物的中心，缩小电磁波感应的范围。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。防雷是建筑物必须考虑的一个因素，而且电气设备在建筑物中的使用越来越广泛，其受到雷击的概率也大大增加。因此，加强对高层建筑电气设计中防雷技术的研究已经非常必要。

3.分流

分流是将雷击电压分解的最常见方式，而分流过程所要遇到的问题主要是少量电流进入电子设备中，这对于不耐高压的设备来说是非常危险的。

4.屏蔽

在建筑物设计时应尽量选择钢筋作为建筑物的主要建材，使建筑物形成一个等电位的网状结构，使雷击电流实现有效的分流，从而实现屏蔽。同时要考虑结构的构造因素，因为结构的构造不同，钢筋的密度不同，设计人员要根据实际需要来设计钢筋的密度。屏蔽不仅能轻松的解决等电位和分流问题，而且对预防雷击电磁波也很有效。

五、高层建筑电气防雷及接地技术的优化措施

1.三相供电系统防漏

由于建筑三相供电系统中保护接地技术对接地电阻值的要求较高，而这一要求在一些土壤电阻的P值较大的建筑地点难以实现，因此常常会导致三相供电系统的防漏电措施不够完善，存在着较大的触电安全隐患因此，为了能够提高三相供电系统的安全性与可靠性，就需要利用漏电保护器与三相供电系统结合使用的方式来完成。

2.接地系统的优化措施

在对建筑的电气设备进行施工时，要努力提高电气设备施工人员的安全意识与责任意识，使其掌握专业的施工技术，区分好PE线与N线，保证这两种电线的正确连接，杜绝混接的现象发生，从而有效的提高高层建筑接地系统的安全性与可靠性，保障建筑内居民的生命财产安全。

3.等电位联结系统的优化措施

高层建筑的等电位联结方式主要有两种，第一种总等电位联结方式，而第二种则是局部等电位联结方式在利用总等电位联结的方式来对建筑物电气设备进行防雷保护时，能够有效减少建筑物内各种电气设备中的金属部件与接触电击和接触电压之间的电位差，从而实现保护高层建筑内电气设备系统安全与可靠的目的，降低触电的风险而再利用局部电位联结。

4.均压

均压指的是将建筑物内的各个部位都形成相等的电位。如果建筑物中的钢筋结构和各种金属线路形成一个整体,那么建筑物中自然不会出现电位差,这样就能保证建筑物内不会产生跨步电压,对防止雷电对电气设备及人体的危害很有好处。钢筋混凝土结构中钢筋相互焊接在一起,最容易实现等电位的条件。在建筑设计时,要把接闪装置和建筑物的梁、柱牢固的连接在一起,再把各种金属设备和金属管线和它连接在一起,这样就形成了很好的等电位结构,也是符合防雷装置的要求的。

5.电气保护

在高层建筑的计算机房、电梯等由电力系统控制的装置中，可以通过在电气系统的机房内部安装局部等电位联结板的方式来提高电气设备的安全性其具体的操作方式为将设备的引下线与电气系统的基础接地的配电箱的PE线相连接，使干扰引号在最大程度上降低，以消除建筑内电气设备遭遇雷电袭击的危险。

综上所述，随着高层建筑的不断发展，其避雷技术也在不断的提升，作为建筑安全的一项重要工作，高层建筑电气防雷将根据高层建筑的不断发展而不断的调整。因此，建筑施工单位必须要做好高层建筑电气防雷的设计与施工工作，进一步提高高层建筑电气设备的安全性能，减少触电事故的发生。

参考文献：

[1]何斌,施卫星,刘成清.含TLCD超高层建筑风振舒适度及其生命周期费用分析[J].防灾减灾工程学报.2015(06).

[2]朱前卫,孙力,蒋曙霞.电力系统二次设备接地技术探讨[J].湖州师范学院学报.2014(S1).

[3]商琦.高层建筑电气防雷及接地技术探讨[J].电子技术与软件工程.2014(08).