探討高層建筑電氣設計中的防雷技術

摘要：高層建筑是近代經濟快速發展和科學技術飛速前進的重要產物，同時充分顯示了現代城市風貌的繁榮與進步。在這人口高度集中，市區用地日趨緊張，地價日益昂貴的當代生活中，高層建筑的建設只會越來越多，而且人們用的電氣也越來越高端，那么保障建筑物安全將是一個不容忽略的問題。眾所周知，樓層的高度越大，雷雨天遭受雷擊的幾率就會越大，那么如何避免高層建筑物遭遇雷擊，將是建筑電氣設計中的一個難題。

關鍵詞：高層建筑電氣設計雷擊防雷技術

0 引言

隨著自動化、信息化設備的不斷完善和提高，工程建設中的電氣施工技術也必須得到不斷的加強。隨著高層建筑物遭遇雷擊事件的頻繁發生，高層建筑防雷技術有待進一步提高，采取可行的措施，保護高層建筑免受雷擊的災害，是建筑電氣設計的一大重要內容。

1 雷擊的類型及其危害

1.1 直接雷擊

直接雷擊是指，帶有電荷的云層對大地上的一個點產生猛烈地放電現象。簡而言之，直接雷擊就是雷電直接打擊到建筑物上的現象。必須及時迅速的將直接雷導向大地，否則，其將會使放電通道內的所有物體和人畜遭受嚴重的破壞和傷害，其產生的破壞力之大，也可能引起嚴重的火災。

1.2 雷電波的侵入

雷電波的入侵是指雷電先直接打擊在架空的線路或金屬管道等管線的上面，然后雷電波將沿著這些管線侵入建筑物的內部，從而危及人畜或機電設備的安全。因此，現實中我們往往看不到雷擊而在聽到雷聲之前，我們所使用的電子設備和電力系統等已經遭到了損害。

1.3 感應過電壓

感應過電壓是指雷擊在設備設施或線路的附近發生，或閃電不直接對地放電，只在云層與云層之間發生放電現象。閃電釋放電荷，并在電源和數據傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應生成過電壓。

2高層建筑雷擊的特點

2.1 雷擊的分類

根據建筑物的重要性和使用性質，以及發生雷電事故后果可能的嚴重程度的大小，我國在建筑電氣設計中，將民用建筑物的防雷等級分為以下三等：⑴第一類包括：①具有重大政治意義和重要前途的建筑物；②國家級重點文物保護的建筑物；③超高層的建筑物。⑵第二類包括：①重要的或人員密集的大型建筑物；②省級重點文物保護的建筑物；③19層以及19層以上的住宅建筑物和高度超過50m的其他民用建筑物。⑶第三類包括：①建筑群中高于其他建筑物或處于邊緣地帶的高度為20m以上的建筑物，或者地震強烈地區高度為15m以上的建筑物；②高度超過15m的煙囪、水塔等孤立建筑物；③歷史上雷電事故嚴重的地區的建筑物或雷電事故較多地區的較重要的建筑物；④建筑物年計算雷擊次數達到幾次或者以上的民用建筑物。

2.2 雷電對建筑物的危害

雷擊會對建筑物產生巨大的危害，這些危害大體可以分為以下兩類：⑴雷電的熱效應和機械效應遭受直接雷擊的樹木、電線桿和房屋等，這樣會使金屬熔化，使樹木燒焦，這是由于通過強大的電流而產生很大的熱量，但在極短的時間內又不易散發出來。此外，由于物體的水分高強的熱量而產生汽化膨脹的現象，將產生極大的機械力而爆裂，使建筑物等遭受嚴重的危害。⑵在雷電流的周圍將通過雷電的電磁效應，這樣將會產生極其強大的電磁場，在附近的金屬或者導體結構以及電力裝置上，產生很高的感應電壓，可達到幾十萬伏，這么大的電壓足以破壞一般電氣設備的絕緣，在金屬結構回路中，由于接觸不良，或有空隙的地方，將產生火花放電，從而造成爆炸或者火災。

3主要防雷措施

3.1 主要的防雷裝置

我們日常生活中常見的防雷裝置有避雷針（這是一般建筑物最常見的避雷裝置）、避雷線、避雷網和避雷器等避雷裝置，近年來，建筑物也常采用引下線和接地裝置、避雷針用來保護露天變配電設備來保護的措施。

3.2 防雷的基本原理

我們都知道，云端都帶有不同類型的電荷，而大地上會產生靜電感應作用，因此，當高空出現帶電荷的雷云時，地面上就會感應出與雷云相反的電荷。避雷針和避雷帶等避雷設備之所以處于建筑物的最高處，就是在產生靜電感應時能夠更容易的吸引雷電下行先導，把主要的放電集中到避雷設備的上面，那樣就可以降低周圍比它低的建筑物遭受雷擊的概率。我們把避雷設備的這種主動引接雷的現象稱為接閃，而避雷針、避雷線等避雷設備也就稱為接閃器。

用避雷針等接閃器將雷電引來的同時，也要采取適當的措施將這些雷電安全的導入大地，所以，建筑物防雷不僅要有接閃器，還必須安裝引下線和接地裝置，這3個組成部分缺一不可，才能構成完整的建筑物的防雷裝置。

3.3 建筑物的設計防雷措施及其分類

⑴根據雷擊的類型分類：

民用建筑物的防雷措施，應當在當地氣象、地形、地貌、地質等環境條件下，根據雷電在當地的發生規律和被保護建筑物的特點，因地制宜的采取措施，做到安全可靠、經濟合理。建筑物的防雷措施一般可以分為以下幾類：

一般的防雷措施及其防雷裝置：民用建筑的防雷措施，原則上是以防止直接雷擊的主要目的，防止直接雷的裝置包括接閃器、引下線和接地裝置三部分。

防雷電波侵入的措施：防止雷電波入侵的一般措施是，把進入建筑物的各種線路及金屬管道全線埋地引入人戶處將其有關部分與接地裝置相互連接。當低壓線全線埋地有困難時，可以采用電纜直接埋地引入，并在入戶端將電纜的金屬外皮與接地裝置相連接。

⑵根據建筑物的等級分類：

從防雷要求來說，建筑物應有防直接雷擊、防雷電感應和防雷電波侵入的措施。一、二類民用建筑物應考慮的有多方面的防雷保護，但是第三類民用建筑物主要為防直接雷擊和防雷電波入侵。具體說來有以下幾個方面：

一類民用建筑物防直接雷擊一般采用裝設避雷網或者避雷帶，而二三類民用建筑物一般是在建筑物易受雷擊部位裝設避雷帶。防雷裝置無論是從避雷帶的最大距離還是避雷帶的條數以及防止直接雷擊的沖擊接地電阻都有具體的要求。但對于高層建筑物由于引下線很長、雷擊時引下線上端的電位非常高等特殊要求，需要采取其他特殊的合適的措施。

對于二類民用建筑物，現行規范要求應滿足最小防雷接地裝置與電氣設備接地裝置或埋地金屬管道間的地中距離的相關要求。對于三類民用建筑物，規范對于安全距離沒有做太多要求，且當防雷接地裝置、電氣設備與埋地金屬管道未作相互連接時，不要求滿足該距離。

4 特殊建筑物的防雷

4.1 高層建筑的防雷

第一類建筑物和第二類建筑中的高層民用建筑，其防雷尤其是防直接雷擊，有特殊的要求和措施。這是因為一方面越是高層的建筑，遭受雷擊的次數就越多。剛然，同屬高層建筑物，但針對不同的防雷類別，其防雷措施也是不一樣的。對于第一類防雷高層建筑物，根據其特殊性和特殊要求，主要是增設防止側擊雷的措施。相應地，應該設置許多層避雷帶、均壓環和在外墻的轉角處設引下線。一般在高層建筑物的邊緣和凸出部分，少用避雷針，多用避雷帶，以防雷電側擊。對于第二類和第三類高層建筑物的防雷措施和第一類高層建筑的防雷措施大體相同，但要求可以適當放低。

4.2 古建筑和木結構建筑物的防雷

中國古建筑多是木結構，周圍多有幾百年的高樹，可以在雨天引雷，并且雷電流遠離古建筑。而防雷工程，其實應該是引雷工程，在建筑物上施工。從而引雷擊在防雷系統上，以致增加了感應電流危害或地線反擊危害。當這危害發生時，由于古建筑多是木結構，反而容易起火。所以，除了安置合適安全的防雷裝置外，還應該對防雷的設備進行定期的檢查、維修和養護。

結束語

綜合上述，所提到的高層建筑的高度越來越高，數量越來越多，那么，為了人類居住的更加安全和舒適，防雷措施也應該不斷的更新和提高。相信隨著有關電氣裝置工程的設計、施工技術、檢測、實驗等國家規范和標準的不斷修訂和完善，電氣施工技術的防雷措施將會不斷的創新和發展。