高层建筑电气设计中的防雷技术

林曜辉 （华美（福建）建筑设计院有限公司，福建 福州 350000）

0 前言

高层建筑的增加代表了国民经济水平正在逐步的提高，但是从另一方面看，也为雷雨天气下高层建筑物的安全性带来了一定的安全隐患，同时，高层建筑中电气机械设备的数量十分庞大，这些电气设备也增加了建筑物遭受雷击的风险。由于在高层建筑电气设计中应用防雷技术对于高层建筑的安全性非常重要，因此，在高层建筑电气设计中，必须要采取一定的防雷技术，增加高层建筑的防雷性能，避免在雷电天气下建筑物遭受雷击，损害建筑物并危及人们的生命财产安全。

1 高层建筑中雷击的破坏作用

1.1 直击雷

直击雷是指带电的云层与地面的高层建筑之间出现直接放电的雷击现象，当出现直接放电时，就会在瞬间产生非常强大的电流，因此，直击雷具有很大的破坏性。如果在进行高层建筑电气设计时没有做好防雷设计工作，在发生直击雷现象时，就会导致高层建筑中的电气设备受到极大的损害，甚至会威胁到建筑物内部人员的安全，严重的甚至会造成建筑物彻底摧毁或者是发生重大火灾。

1.2 雷击波冲击

雷电波冲击指的是在建筑物内部会布有很多重要的天线、电缆，而雷电会经由天线、电缆等发生放电，一旦出现放电现象就会产生十分强大的瞬时电流，电流会根据各种线路的走向侵入到高层建筑的内部，而线路上往往连接着很多的电气设备，一旦电流沿着线路侵入，就会导致这些电气设备发生重大损坏，严重时，甚至会引发火灾。

1.3 感应过电压

高层建筑物会有一些电源、金属管道和线缆，而感应过电压就是指雷电释放电荷，造成这些电源、金属管道和线缆产生感应电压。当雷电天气时，雷击如果对带有避雷设施的高层建筑进行放电，就会在引下线周围形成强大的磁场，导致电子设备的数据丢失，甚至会直接导致系统瘫痪。

1.4 地电位反击

如果高层建筑内有避雷设备，那么一旦出现雷电直接击中建筑物的现象，就会使接地网的地电位瞬间提升，甚至可以达到数十万伏，这种高度的破坏性会以各种装置的接地部分为基础，通过这些接地部分对高层建筑产生巨大的破坏。

图1 避雷网

2 高层建筑电气设计中的外部防雷技术

2.1 设置接闪器

为了避免建筑物遭受到侧击雷、直击雷等外部雷击的危害，一般会在防雷装置上设置接闪器，接闪器在防雷装置的顶部位置，主要是利用其比高层建筑物高出的一部分，来实现把雷电引向接闪器，承接直击雷放电。接闪器主要有下列几种形式，或者是这几种形式的任意组合：一是独立避雷针；二是直接安装在建筑物顶部的避雷针、避雷网（图1）；三是高层建筑物屋顶的永久性金属物以及金属屋面；四是混凝土构建内钢筋。另外，在设置避雷网的时候，要注意将避雷网设置在容易遭受到雷击的位置，例如拐角等，除了要将混凝土构件内钢筋进行充分利用，还要确保接闪器热镀锌，在焊接的位置要涂抹一定的防腐漆，如果是处于腐蚀性比较强的地方，还要将截面进行合理的加大，或者是使用其他防腐方法。

2.2 设置引下线

引下线可以利用建筑物内柱子2根直径大于16的钢筋或钢结构建筑，通过防雷装置的一个组成部分，用来将接闪器和接地装置相互连接起来，主要目的是为了让电流形成回路。在设置引下线时，要充分分析机械的强度，确保符合机械的强度要求，同时还要具备较好的耐腐蚀和热稳定性能，这样才能够增加电流的通畅度。引下线通常是采用圆钢或者是扁钢，尺寸和耐腐蚀要求需要和避雷网、避雷带一致。在选取引下线时，如果是采用钢绞线作为引下线，那么其截面积要在25mm2以上才能符合防雷设计要求，如果是采用有色金属导线，那么应当采用铜导线作为引下线，并且其截面积应大于16mm2。在进行引下线敷设时，需要沿着建筑物的外墙进行，尽量不要使引下线弯曲，如果使用了多条引下线，就需要在每个引下线与地面高1.8m的位置设断接卡（图2），从而方便进行引下线和接地线的检查。

图2 防雷断接卡

如果使用多条引下线的方式，那么第一类防雷建筑物应布置不少于2条的引下线，并且2条引下线之间的距离应小于12m。布置第二类防雷建筑物的引下线时，也需要不低于2条，并且2条引下线之间的距离应不大于18m。如果第三类防雷建筑物的周长高于25m,或者是其高度高于40m，也需要布设2条引下线，2条引下线之间的距离应小于25m。另外，如果引下线截面有超过30%以上的锈蚀现象，要及时进行更换，在布设好引下线后，要对引下线的质量进行实时监控。在建筑物内部布设引下线时，每根柱子的引下线应不少于2条，钢筋连接尽可能的选择焊接工艺，这样可以避免出现太多的焊接缝隙，从而减少电路中的电阻值。

3 高层建筑电气设计中的内部防雷技术

在高层建筑电气设计中的内部防雷中，主要防治的是反击雷、电波以及雷电感应等，因为如果发生了反击雷、电波以及雷电感应的现象，就会使高层建筑物内部的电气设备受到十分严重的损坏，电气设备也会由于瞬间高电流而导致瞬间瘫痪，并且还有可能会出现二次危害，例如产生电磁脉冲、跨步电压等，这些都会对人们的生命财产安全产生威胁，因此，必须要在高层建筑电气设计中做好内部防雷措施，主要有等电位连接、屏蔽这两种方式。

其一，等电位连接。等电位连接主要是充分利用各个金属体，实现金属体之间的永久连接，从而形成一个导电通路，等电位连应当保障电器的连续导通性，同时还要能够将可能会加到上面的电流用安全的方式来导走，从而减少电流，避免危害到高层建筑物内部的人和物品。在实际生活中，有很多电器事故的起因都是由于过大的电位差导致，因此，在高层建筑电气设计中，一般会应用导电位联接安全技术。导电位联接安全技术是一种简单的技术，主要是将导线进行连接，仅需要等电位箱与铜导线即可，这项技术成本低、效率高，因此在目前的高层建筑物电气设计防雷中，得到了较为广泛的应用。

其二，合理屏蔽。合理屏蔽也是高层建筑电气设计中内部防雷措施的一种，在高层建筑物中会有一些放有较多微电子设备仪器的空间，对于这些区域，要进行合理的屏蔽，避免外界因素对这些贵重的仪器造成过多的损坏。为了达到最佳的屏蔽效果，必须要合理选择屏蔽材料、合理选择电子设备仪器电源线、接地设施等，从而确保屏蔽的成功率得到提升。在进行层建筑电气设计时，要充分选择电气线路核心部分的安装位置，正常情况下，会安排在高层建筑的内部中心，从而减少电磁干扰。同时，如果想要屏蔽电磁干扰的效果更佳，在进行接线的时候还可以把高层建筑内的每个楼层接地线与穿线金属管之间连接起来。

4 结语

综上所述，通过高层建筑电气设计中的外部防雷技术和高层建筑电气设计中的内部防雷技术这两方面进行探讨，外部防雷措施主要是设置接闪器和引下线，内部防雷措施主要是等电位连接和合理进行屏蔽。相关电气设计工作人员必须要不断增加对防雷技术的研究，从而提升高层建筑电气设备的安全性和稳定性，推动电力行业和建筑行业的共同发展。

[1]毛灏耘.现代建筑电气设计中防雷技术研究[J].科技资讯，2013，23（18）.

[2]赵威.高层建筑电气设计中的防雷技术[J].工程技术:全文版，2016(12).

[3]李书能.浅谈高层建筑电气设计中的防雷技术[J].城乡建设，2013(26).