建筑物雷电防护技术分析

卢鹏胜

摘 要：建筑物作为人类活动的主要场所，其防雷工作极为重要。随着高层建筑的大规模建设，这类建筑工程对防雷技术的要求也在不断提高。

关键词：建筑物;雷电防护;技术要点

1.建筑物雷电防护技术应用要点

1.1科学选用雷电防护技术

当前随着科技发展，电子产品种类越来越多，应用领域也越来越广广泛。但是这些电子产品耐冲击电压水平一般都低于低压配电装置。因此它们很容易受到电压波动-即浪涌电压-的损害，所谓浪涌又称瞬态过电压，是在电路中出现的一种瞬时的电压波动，在电路中通常可以持续约百万分之一秒，比如在雷电天气中，雷电脉冲可能会在电路中产生电压波动。

1.2明确避雷针使用要点

避雷针广泛应用于建筑防雷工程中，是常用的建筑防雷技术。它们主要由接地体、下行导体和空气端装置组成。可以通过雷电感应将强电流引入地面来保护它们安全。滚球法"（Rolling ball method）是一种计算接闪器保护范围的方法。它的计算原理为以某一规定半径的球体，在装有接闪器的建筑物上滚过，滚球体由于受建筑物上所安装的接闪器的阻挡而无法触及某些范围，把这些范围认为是接闪器的保护范围，这就是滚球法。"滚球法"是国际电工委员会（IEC）推荐的接闪器保护范围计算方法之一;我国目前正在实施的建筑防雷规范GB50057-2010也采纳了"滚球法"。在本行业内大多数学者们的专著及文章中都对滚球法的计算机辅助计算有详细具体的说明。

1.3保证接地与等电位连接合理性

接地是建筑物防雷的重要组成部分。建筑装修过程中存在大量的接地环节。这类接地虽然电流值小，但由于故障引起的短路很容易造成安全问题，以避免安全事故。在防雷技术的应用中，必须重视人身安全防护。对于电气设备的外壳，接地措施的合理选择是极其重要的。避免外壳损坏人身安全的威胁。安装避雷针所涉及的接地配置也需要科学的开发，更好的保证建筑的安全，采用等电位连接。金属材料，由于其一定的导电性能，独立防雷装置的等电位连接需要选择接地位置，同时室内等电位连接需要根据外部导体设置。

2.建筑物雷电防护技术的具体应用

2.1工程概况

以某商业高层建筑项目为研究对象。该项目由5栋30层的高层建筑组成。每座建筑高99.8米，建筑面积17.4万平方米。地下一层，地下12000平方米车库。本工程防雷技术应用需要结合地形和工程实际情况，明确雷击概率。通过计算可确定该工程的防雷等级为2级。本工程是建筑内部有大量的电子信息，这类系统和设备往往比较昂贵和重要，其工作电压、耐压水平很低，极易受到雷电电磁脉冲的危害，为此需采用SPD做过电压保护。通过防雷技术的科学应用，使本项目具有全面、系统的防雷能力，具有较高的参考价值。为了直观展示防雷技术在案例项目中的应用，本节将重点介绍防雷总体设计、外部防雷方案、内部防雷方案进行深入讨论。

2.2防雷整体设计

为满足高层建筑防雷需求，本项目将整个建筑群视为防雷灾害的系统性工程，重点防范雷电对电子信息系统和弱电系统的危害，最后确定防雷效果。

2.3外部防雷方案

为防止外部雷击，本工程设置了接地网、空端装置和下导体。随着项目属于一个典型高层建筑，根据“建筑物防雷设计规范”，为建筑的高度60米，均压环需要连接每三层和金属结构，如外墙门窗必须与防雷设施。因此，工程建筑的引线由四个主要由焊接钢筋，同时确保有一个每个引线在25米的距离，考虑到接地电极埋地，其大小直接影响接地电阻，本工程充分采用地下基础钢筋，在建筑物基础周围安装镀锌扁钢。规格为40m×4m，埋在建筑物外地板1米以下。为保证其耐腐蚀性能，涂刷沥青。

2.4内部防雷方案

作为典型的高层建筑，内部防雷是本文研究项目中防雷技术应用的关键。这是因为项目内部有大量的电子线路和电子设备，雷电形成的强瞬时磁场容易对线路和设备造成干扰。建筑物内部设备防雷保护的重点是防止感应雷入侵。在感应雷的防护当中，电涌保护器（SPD）是不可缺少的装置，它能根据各种线路中出现的过电压过电流及时做出反应，泄放线路中的过电流或对线路上的过电压进行钳制，从而达到保护电气设备的目的。

静电、电涌和感应雷的性质一样，都可以通过电涌保护器（SPD）加以抑制。静电产生的另一种形式是由于摩擦或电子设备的高速运行，在人体和电子设备上产生大量静电电荷，人与物、物与物间易发生高压放电现象，放电后极易损坏精密的电子设备;电涌日常产生的面很广，如电源的开和关，电源的插拔，电梯、电闸门、电动机的启动和停止，电钻、电焊、电气设备损坏和电线短路等都会产生电涌。另外，电涌也常发生在电源系统内部，电源干线、支线、发电机、变配电装置、UPS、交直流电源、甚至电气设备终端都可能发生[2]。与雷电相比，虽然电涌的脉冲电压较低，但其脉冲宽、持续时间长，强度仍然不小，但足以干扰和损坏电气设备。

对于具有更复杂电子系统的建筑来说，雷击对此类建筑的破坏一般不是通过电流，而是通过瞬时磁场来实现的。由此造成的损坏将导致电子信息系统无法正常工作，严重时甚至会造成损坏。它可能会损坏它或造成安全事故。因此，防雷技术的应用需要尝试提供多层次的电子系统保护。需要设置的终端设备，终端设备之间的输电线路和主设备，和附近的变压器建设方面，可以充分釋放户外感应过电压，释放内部感应过电压和剩余电压，释放二级剩余电压。第四级电源防雷防护一般选用电源防雷插座，对设备起到精细保护。电源浪涌保护器由于终端设备离前级浪涌保护器距离较大，从而使得该线路上容易产生振荡过电压或感应到其他过电压。适用于终端设备的精细电源浪涌保护，与前级浪涌保护器配合使用，则保护效果更好。

现代计算机信息系统大多由大规模集成电路组成，微电子器件的绝缘强度低，而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低，其数量和规模不断扩大，因而它们受过电压特别是雷电袭击而受到损害的可能性就大大增加，其后果可能使整个系统运行中断，并造成难以估量的经济损失。雷电和浪涌电压成为信息时代的一大公害。

综上所述，建筑防雷技术的应用具有很高的必要性。在此基础上，科学选择防雷技术，阐明避雷针使用要点，整体防雷设计，外部防雷方案，内部防雷方案，直观展示了防雷技术的应用路径。

参考文献：

[1]邱建军.建筑物屋面防雷网格施工[J].建筑工人，2021，42（02）：7.

[2]吴泽，韦亮忠，李荣迪.高层建筑物防雷装置检测实施要点分析[J].河南科技，2021，40（01）：127-129.