談雷電的危害及建筑防雷方法與技術

摘要：我國是一個雷電多發(fā)國家，每年因雷電造成的災害很多，雷電會引起建筑物的損壞、人員傷亡，對電力、電訊等設備造成損壞。因此，我們在建筑物設計與施工過程中一定要重視防雷措施的應用。本文主要圍繞雷電的危害及建筑物防雷方法與技術等方面談談我個人的看法。

關鍵詞：建筑物;雷電;防雷措施

1引言

隨著科技和經濟的發(fā)展，計算機的應用已越來越廣泛。我們對復雜的雷電機理還在進一步深入了解研究，目前的防雷方案也許還有一定的局限性，還難以完全有效地防止雷電的破壞。我們將繼續(xù)不懈地研究和探討，盡量將雷擊可能造成的損害減少到最低限度，以保障各建筑物、人及設備的安全。

雷電是大氣中自然放電現象，雷電活動的強度通常是由年平均雷暴日來表示。從國家有關氣象資料的統(tǒng)計數據得知，我市屬于多雷區(qū)。所謂雷暴，就是當天空中帶有大量電磁的雷云層之間，或云層向大地迅速放電，而產生強烈的閃光，并伴有巨大的雷擊聲音。云層之間的放電，主要對飛行器發(fā)生危害，云層對大地的放電，則對建筑物和人畜危害極大。

2雷電的危害

雷電的危害一般分為兩類：一是雷直接擊在建筑物上發(fā)生熱效應作用和電動力作用;二是雷電的二次作用，即雷電流產生的靜電感應和電磁感應。雷電的具體危害表現如下：

1.雷電流高壓效應會產生高達數萬伏甚至數十萬伏的沖擊電壓，如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設備，足以擊穿絕緣使設備發(fā)生短路，導致燃燒、爆炸等直接災害。

2.雷電流高熱效應會放出幾十至上千安的強大電流，并產生大量熱能，在雷擊點的熱量會很高，可導致金屬熔化，引發(fā)火災和爆炸。

3.雷電流機械效應主要

雷電的危害一般分為兩類：一是雷直接擊在建筑物上發(fā)生熱效應作用和電動力作用;二是雷電的二次作用，即雷電流產生的靜電感應和電磁感應。雷電的具體危害表現如下：

①雷電流高壓效應會產生高達數萬伏甚至數十萬伏的沖擊電壓，如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設備，足以擊穿絕緣使設備發(fā)生短路，導致燃燒、爆炸等直接災害。

②雷電流高熱效應會放出幾十至上千安的強大電流，并產生大量熱能，在雷擊點的熱量會很高，可導致金屬熔化，引發(fā)火災和爆炸。

③雷電流機械效應主要表現為被雷擊物體發(fā)生爆炸、扭曲、崩潰、撕裂等現象導致財產損失和人員傷亡。

④雷電流靜電感應可使被擊物導體感生出與雷電性質相反的大量電荷，當雷電消失來不及流散時，即會產生很高電壓發(fā)生放電現象從而導致火災。

⑤雷電流電磁感應會在雷擊點周圍產生強大的交變電磁場，其感生出的電流可引起變電器局部過熱而導致火災。

⑥雷電波的侵入和防雷裝置上的高電壓對建筑物的反擊作用也會引起配電裝置或電氣線路斷路而燃燒導致火災。

為了防止這一系列的危害發(fā)生，我們就要防雷。那么在建筑物中我們怎樣防雷呢？

3建筑物防雷方法和技術

防雷，是指通過組成攔截、疏導最后泄放入地的一體化系統(tǒng)方式以防止由直擊雷或雷電電磁脈沖對建筑物本身或其內部設備造成損害的防護技術。建筑物防雷指的是建筑物上裝設避雷裝置。即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失。

建筑防雷的技術原則是強調全方位防護，綜合治理、多層設防，把防雷作為一個系統(tǒng)工程來設計。要使建筑物內部設備不受雷電損害的根本辦法，就是使建筑物具有一套完善的防雷設施，為了實現其對不同雷害的防護目的，必須采用接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術措施，因此建筑物的防雷設施應包括接地體、引下線、避雷網格、避雷帶、避雷針、均壓環(huán)、等電位、避雷器共八個技術環(huán)節(jié)。

3.2接閃器

接閃器是直接截受雷擊的避雷帶（針、網、線），或由避雷針、帶、網、線混合組成的，以及用作接閃的金屬屋面和金屬構件等。接閃器應依據建設項目防雷類別來確定其形式及布置，按照滾球法確定接閃器的保護范圍。對于易燃易爆場所等一類防雷標準的建筑物，應設置獨立的防雷裝置，此類建筑物的接閃器一般使用獨立避雷針、線或網。所保護的建筑物應在避雷針、線、網的保護范圍之內;地下部分的安全距離、空中的安全距離應達到規(guī)范要求;對于二、三類防雷標準的建筑物，一般把接閃器直接裝在建筑物上，通常采用避雷帶、避雷短針、避雷網組合的方式作為接閃器。

避雷帶、避雷網一般敷設在屋面上，主要是防止屋面遭受雷擊。敷設要點：（1）避雷網格（二類防雷建筑物：10m×10m或8m×12m，三類防雷建筑物：20m×20m或16m×24m）、帶、針（保護范圍的估算）的布置、高度、材料（圓鋼直徑φ≥8mm）、焊接質量、連接處（搭接）、轉彎處;（2）女兒墻上的避雷網帶：墻寬為20cm，帶高至少15cm，墻寬為30cm，帶高至少20cm，避雷帶支架采用φ10的圓鋼;（3）突出天面的金屬物與防雷裝置連接不少于兩處;如通風機、中央空調、電梯機房、金屬水管，透氣管、天線桿、旗桿、水箱等。

3.2引下線

通常是采用引下線柱內2根對角主筋通長焊接作為防雷引下線，不同防雷級別建筑物其引下線利用主筋數及主筋規(guī)格要求不同，如不符合建筑物對防雷引下線利用柱主筋數及主筋規(guī)格的最低要求，應要求修改此項設計，引下線上端與接閃器連接，下端與接地體焊接。對引下線的評價審查，首先要查看引下線的布設位置，引下線應沿建筑物四周盡可能均勻對稱分布。考慮到分流系數kc對雷電電磁場的影響，根據建筑物情況適當加密引下線的設置，引下線從屋頂至地面應通過梁主筋相互連接，充分利用建筑物的鋼筋體焊接連接（注意焊接部位、焊接質量和焊接長度）提供可靠的電氣貫通，提高分流效果。其次，根據雷電的尖端效應，建筑物的陽角應首先考慮設置引下線，再根據防雷類別檢查引下線的間距或平均間距是否達到規(guī)范要求（二類防雷：間距≤18m，三類防雷：間距≤25m），用材規(guī)格（圓鋼直徑φ≥10mm，扁鋼截面≥48mm2），但要注意，在計算引下線間距時，應計及拐彎處的長度。

（2）接地裝置

接地體分為人工接地體和自然接地體，鋼筋混凝土結構建筑，接地體一般利用建筑物地梁內二根Φ≥16的主筋焊接成閉合環(huán)形地網，部分樁基（承臺）與環(huán)形地網相連，所有用作引下線的樁基柱筋與接地體相連。并把進入建筑物內的各種金屬管道、電纜金屬外皮，通過總等電位端子箱與基礎接地網相連，從而形成等電位接地網絡。在現實的工程中，施工單位在做人工接地體時，往往忽略人工垂直接地體的長度和間距，有些設計單位和施工單位只追求阻值，而不考慮現代信息網絡的穩(wěn)定等因素，人工接地體只是簡單的敷設，沒有形成環(huán)形接地網，經常遭受雷電反擊，造成設備的損壞。

（3）均壓連接

接閃裝置在捕獲雷電時，引下線立即升至高電位，會對防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導體產生旁側閃絡，并使其電位升高，進而對人員和設備構成危害。為了減少這種閃絡危險，最簡單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導體等電位連接起來，一直到接地裝置。金屬設施、電氣裝置和電子設備，如果其與防雷系統(tǒng)的導體，特別是接閃裝置的距離達不到規(guī)定的安全要求時，則應該用較粗的導線把它們與防雷系統(tǒng)進行等電位連接。這樣在閃電電流通過時，所有設施立即形成一個“等電位島”，保證導電部件之間不產生有害的電位差，不發(fā)生旁側閃絡放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產生的反擊。

（4）分流

分流就是在一切從室外來的導線與接地線之間并聯一種適當的避雷器。當直接雷或感應雷在線路上產生的過電壓波沿著這些導線進入室內或設備時，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。分流是現代防雷技術中迅猛發(fā)展的重點，是防護各種電氣電子設備的關鍵措施。由于雷電流在分流之后，仍會有少部分沿導線進入設備，這對于不耐高壓的微電子設備來說仍是很危險的，所以對于這類設備在導線進入機殼前應進行多級分流。采用分流這一防雷措施時，應特別注意避雷器性能參數的選擇，因為附加設施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。

（5）屏蔽

建筑物內設有機房等重要功能室時，應在室外設置“法拉弟”籠式結構屏蔽網格空間。為了減少雷電電磁干擾的感應效應，宜采取的基本屏蔽

措施有建筑物外部屏蔽措施、線路敷設的屏蔽和設備自身的屏蔽措施，可利用建筑物柱筋、梁筋焊接而成，也可利用建筑物鋼架直接形成自然屏蔽網。

有效利用建筑物架構相互焊接成網，做好籠式屏蔽和等電位處理。這種設計不僅經濟實惠而且符合現代防雷的思路，為電氣和電子設備防止雷電電磁脈沖（LEMP）破壞提供了基礎條件，利用建筑物的基礎樁、梁柱等結構鋼筋，作為引下線和接地裝置，具有經濟、美觀和利于雷電流散流以及不必維護和壽命長的優(yōu)點。將建筑物的樁筋、地梁內的主筋和柱內的主筋焊接起來，并把地梁外圈梁中間（網格）鋼筋焊接成一個閉合環(huán)路，組成一個完整的接地系統(tǒng)。這種接地系統(tǒng)與大地接觸面廣，接地電阻低，而且鋼筋得到混凝土的保護，受侵蝕作用減少，接地電阻比較穩(wěn)定。

4結束語

電災害對建筑物的危害是一種常見的自然災害，為避免雷電對其危害，從事防雷設計、審核和防雷質量的工程技術人員必須加大政策法規(guī)宣傳力度，遵章守法，按規(guī)范中建筑物防雷分類要求做好一切相應的防雷措施，重視各個環(huán)節(jié)的質量，最終使建筑物的防雷設施真正發(fā)揮出保護建筑物及建筑物內人和設備安全的作用。

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