谈建筑物雷电防护技术

侯 连 连

(吕梁市建筑勘察设计院，山西 吕梁 033000)

谈建筑物雷电防护技术

侯 连 连

(吕梁市建筑勘察设计院，山西 吕梁 033000)

介绍了我国建筑物雷电防护技术的发展历程及重要性，简述了建筑物雷电防护技术的种类，并对建筑物雷电防护技术的组成和工作原理进行了阐述，以期能够引起人们对雷电防护的重视，避免因雷电自然灾害造成更大的损失。

建筑物，雷电防护技术，雷电防护系统

0 引言

雷电是一种正常的自然现象，雷电的发生伴随有声、光、电等多种现象，如果防护不当会威胁到人们的生命和财产安全，甚至会造成人员伤亡和财产损失，所以，自古以来雷电防护技术一直受到人们的广泛关注。第一支避雷针是由美国一名叫富兰克林(Franlin)的科学家通过对雷电的研究而发明的，至今已有二百多年的历史，在这期间国内外科研工作者一直在探索更高、更好、更有成效的雷电防护技术和产品。

和人们的生活息息相关的就是建筑物雷电防护技术的应用和推广，在日常生活中经常听到避雷器、接地网、接闪器等和雷电防护有关的专业性术语，这些雷电防护产品的应用是为保障人们有一个安全舒适的生活环境，不会因雷电的出现而产生人员伤亡和经济损失。建筑物中雷电防护技术的应用是为了将雷电产生的强电流的绝大部分电流通过雷电防护产品释放到大地，进入被防护建筑物的仅仅是没有通过避雷器和引下线及接地装置产生的“残压”，此时已经不会对建筑物造成危险，以此达到保护建筑物的目的。

1 我国建筑物雷电防护技术发展概况

1.1 我国建筑物雷电防护技术发展历程

众所周知，第一支避雷针是由美国的科学家发明的，可是中国建筑对避雷针的原理应用远远早于西方。早在南北朝时期，我们的祖先就已经将避雷装置运用到了建筑物防护中，到了康熙盛世，类似避雷针的各种防护装置已经非常普遍。可当时的雷电防护技术并未形成规范的卷宗流传下来，以致我国现代化的雷电防护技术需要从零开始。

我国的建筑物雷电防护规范在20世纪80年代之前尚未出现，建筑电气行业设计师在对建筑物进行雷电防护设计时仅仅依靠自我的经验和行业先例摸索着前进，在建国初期大多借鉴日本的雷电防护标准，后来逐渐引进苏联技术。我国第一部建筑物雷电防护规范GBJ 57—83建筑物防雷设计规范直至20世纪80年代才姗姗来迟，到1995年前后中国的雷电防护行业出现了规模化发展，本世纪初逐渐有了成熟发展。进入21世纪以来，随着电力电子技术、新能源技术、电气化铁路技术等的快速发展，我国的建筑物雷电防护技术也得到快速前进，在同行业已位居世界前列。

1.2 建筑物中使用雷电防护技术的重要性

雷电的超高电压和超大电流对人和建筑物造成的伤害和损失是无法估量的，给建筑物带来的灾害后果也是无法想象的，尤其是在信息化高速发展的21世纪，各种各样的信息化设备和用户终端在迅速增加，建筑物的高度越来越高，特别是兼具程序化、数字化和集成化通信系统在高层建筑的广泛应用，使雷电干扰对人们日常的生产和生活的影响越来越大，危害性也在增加，与此同时，电子化产品的高度集成也使设备的耐压、耐流水平降低，雷电浪涌的入侵就更加容易，危害发生的频率更高，所以，加强建筑物雷电防护技术的应用势在必行。

2 建筑物雷电防护技术的种类

雷电防护根据不同的分类标准具有不同的种类，IEC按照防雷性能的不同，将雷电防护分为外部防雷和内部防雷；按照防雷方式的不同，又分为常规防雷和非常规防雷。

2.1 外部防雷和内部防雷

常规来说，外部防雷主要是防护直击雷(雷电按照产生方式不同分为直击雷、侧击雷和感应雷)，组成外部防雷的装置主要包括接闪器、引下线和完善的接地系统。在外部防雷的标准上我国标准和国际标准均认为：外部防雷标准是建立在对雷电的统计规律上的，是在绝对保护与防雷装置耗费之间取的一个折衷方案。

内部防雷是相对外部防雷而言的，顾名思义，内部防雷就是用于内部防雷的装置，内部防雷系统的组成主要包括电涌保护器、屏蔽系统、等电位连接系统、合理布线系统以及共用接地系统等，该系统的主要作用是减弱甚至消除需防护空间内雷电流所产生的电磁效应。内部防雷措施包括防止电磁和静电感应、防止线路浪涌、防止地电位反击和雷电波入侵等，相比较于外部防雷而言内部防雷装置的实用更为常见。

2.2 常规防雷和非常规防雷

常规防雷顾名思义是指常规意义上的防雷方式，常规防雷包括对直击雷、感应雷和综合性雷电的防护，常规防雷装置的组成一般包括接闪器、引下线和接地体，其中，避雷网、避雷针、避雷线和避雷带是接闪器的几种形式。一般用避雷器来防止感应雷的入侵，将多种不同避雷装置应用在同一个被保护建筑物上，称为综合性雷电防护。由于常规防雷装置是由各种导线和电子元件组成，所以要定期对其进行检测和维护，避免因电线或元器件老化引起导电性差或接触不良而起不到保护作用。

非常规防雷是指利用科研新技术进行雷电防护的防雷装置，比如火箭引雷、激光束引雷、放射性避雷针、水柱引雷、排雷器等雷电防护装置，由于此类防雷装置技术含量高，涉及多学科的交叉运用，大部分仍处于研究实验阶段，尚未投入使用，这也是科学技术在建筑物雷电防护领域的新应用和发展趋势。

3 建筑物雷电防护技术的组成和工作原理

雷电防护技术必须借助于建筑物雷电防护系统这个载体才能被广泛应用到建筑物的雷电防护中，起到保护建筑物和人类生命及财产安全的作用。

3.1 建筑物雷电防护系统组成

建筑物雷电防护系统主要包括雷电接收装置、接地线(引下线)和接地装置，先进的雷电防护技术结合合理的接地装置才能有效地进行雷电防护。根据国家标准和行业标准规定，不同的建筑物可以采用不同规格不同材质的防雷接地装置，但该装置的组成元素都是相同的。

3.1.1 雷电接收装置

直接或间接接收雷电的金属杆(又称接闪器)，在建筑物雷电防护系统经常使用的接闪器有避雷针、避雷带及避雷网等(见图1)。避雷针和避雷带均属于同种类型的接闪器，区别在于避雷针的方向是竖直向上的，利用其根部和引下线相连，且采用的是明设方式；避雷带(在最新版本的GB 50057—2010建筑物防雷设计规范称为接闪带)一般采用倾斜或水平的敷设方式，倾斜角和屋面的倾斜度有关，其和引下线连接的部位至少是首尾两端，既可以采用明设方式也可以暗敷在屋顶的混凝土或瓦片的下面。避雷网又分为明网和暗网，在钢混结构的建筑物上一般使用暗网，而在非混凝土结构的建筑物上一般使用明网。雷电接收装置是直接和雷电相接触的雷电防护装置，所以要严格按照《建筑物防雷设计规范》进行设置，以确保雷电防护系统的安全可靠运行。

3.1.2 接地线(引下线)

用来连接雷电接收装置和接地装置的金属导体。有时也被称作生命线，因为在雷电发生时，接地线可以将雷电接收装置接收到的雷电高压输送给地球，以确保被保护建筑物和设备的安全。不同雷电防护等级的建筑物所配备的接地线规格也不相同，在配备接地线时要严格按照国家相关标准和行业标准执行，严禁利用常规电线代替接地线，避免雷电灾害事故的发生。

3.1.3 接地装置

埋设在地下的接地极和从该接地极到设备之间的连接导线的总和统称为接地装置，它实现了电气系统和大地之间的连接。接地极又分为自然接地极和人工接地极，自然接地极可以是建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的金属管道以及辐射与地下且数量不少于两根的电缆金属外皮等，建筑物的雷电防护系统应优先使用自然接地体，这样可以节省成本，在自然接地体不能满足雷电防护等级要求时，再铺设人工接地极，人工接地极可以是钢管、圆钢和角钢等，在具有腐蚀性场所敷设接地极时采取防腐措施，如热镀锡、热镀锌等，或者适当加大接地极横截面面积。

3.2 建筑物雷电防护系统工作原理

建筑物雷电保护系统工作时依赖于其系统组成，由上述内容可知其系统组成包括雷电接收装置、引下线和接地装置，雷电发生时由雷电接收装置将雷电产生的高电压和高电流引入引下线，通过引下线传递至和大地相连接的接地装置，由于接地装置是和大地直接相连，所以，此时雷电产生的高电压和高电流就被顺利泄放到大地，从而避免建筑物遭受雷电入侵而损毁。建筑物雷电防护系统接地电阻的大小决定了雷电产生的大电流传递至接地装置的速度，接地电阻越小，电流疏散的速度就越快，雷电灾害产生的几率就越小，所以《建筑物防雷设计规范》雷电防护等级高的建筑物其接地系统的接地电阻值越小。

4 结语

建筑物雷电防护技术的应用和研究是一个常谈常新的话题，伴随着建筑物种类的不同和建筑特征的差异，其雷电防护措施也不尽相同。人们在一些新的建筑物防雷技术和防雷产品的应用上要端正科学态度，利用实践检验使用效果后再在建筑物中投入使用，以确保建筑物雷电防护技术切实合理地发挥其应有的作用。总而言之，我国的建筑物雷电防护技术在科研人员的共同努力下正在向高、精、尖方向前进，雷电防护相关理论和标准规范也在相关部门的关注和努力下逐步趋于完善，为我国建筑行业的持续健康发展创造了一个有力的保护屏障。

[1] 苏邦礼.雷电与避雷工程[M].广州:中山大学出版社，1997.

[2] 卖云季扬.计算机通信网络防雷技术[J].工科物理副刊，现代防雷专辑，1998(1)：22-24.

[3] 周 军.济南机场气象设备雷电防护设计[J].山东气象，2006,26(4)：32-33.

[4] 马 骏，于 帅，周 军.山东省移动气象台通信网络系统[J].山东气象，2005,25(4)：20-21.

Discussiononlightningprotectiontechnologyofbuildings

HouLianlian

(LvliangArchitecturalSurveyandDesignInstitute,Lvliang033000,China)

This paper introduced the development process and importance of lightning protection of buildings in China, discussed the types of building lightning protection technology, and elaborated the composition and working principle of building lightning protection technology, in order to attract attention to the lightning protection, to avoid greater losses caused by lightning natural disasters.

building, lightning protection technology, lightning protection system

1009-6825(2017)23-0134-03

2017-06-08

侯连连(1971- )，女，工程师，注册电气工程师(供配电)

TU895

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