建筑電氣防雷技術設計的探索

亓東昌

（重慶向北建筑設計有限公司　重慶　渝北區　401120）

建筑電氣防雷技術設計的探索

亓東昌

（重慶向北建筑設計有限公司重慶渝北區401120）

雷雨天氣對于建筑物的破壞主要體現在雷擊方面。隨著我國經濟和科學技術的不斷發展，人們生活水平也不斷提高，越來越多的電氣設備安裝在高層建筑之中，極大的方便了人們的日常生活。但是由于相對孤立且海拔較高，高層建筑已然成為雷電頻繁侵襲的對象，而由此造成的災害損失也呈現逐年擴大趨勢，因而高層建筑電氣安裝防雷接地施工也得到了越來越多的關注。雖然，一些建筑物已經安裝了相應的防雷裝置，但是在實際使用過程中仍是存在一些缺陷，對此，本文對我國高層建筑電氣防雷接地技術中存在的問題與對策進行探討。

電氣技術；多層建筑；防雷技術

引言

由于建筑內安裝的電氣設備對于過電壓的承受能力比較弱，一旦受到雷擊，就很有可能出現損壞，甚至發生重大的安全事故，威脅人們的生命和財產安全，而高層建筑在雷雨天氣十分容易受到雷擊，建筑物內部的電器設備產生很大的破壞，這就有必要對高層建筑進行防雷設計，從而保證建筑在雷雨天氣的使用安全。

1　建筑防雷設計的前期準備工作

1.1建筑物周圍的客觀環境

在對建筑物進行防雷技術與應用設計時，要對建筑物所處的氣候和地理環境進行仔細的調查，確定了建筑物的用途、面積、層數、用途以及具體高度后，在人群眾多的公共場合，要以國家制定的相關規定，將防雷標準設計進行分類。

1.2建筑物自身狀況

要綜合考慮各方面因素，在開始施工前要對建筑物的年雷擊次數進行預計，并對電氣的設計方案進行審核，看是否跟建筑物防雷相關規定相符合，如果有不符合的現象，在防雷設計時就要進行相應的修改。

2　雷擊的破壞作用

雷擊是指在雷電發生時，由于強大電流的通過而殺傷或破壞人畜、樹木或建筑物等的現象，放電強大。通常，云層之間的放電主要對飛行器有危害，對地面上的建筑物和人、畜沒有很大影響；云層對大地的放電，則對建筑物、電子電氣設備和人、畜危害甚大。這也就是說，在對建筑物進行防雷設計時，其實就是為了避免雷擊損傷建筑物以及建筑物里的人和電氣設施。有針對性地開展相應的預防雷擊工作，可以在一定程度上防止和減輕雷擊的危害。雷擊通常有以下幾種主要形式：

（1）自擊雷。顧名思義，帶電的云層與大地上的某個點或者是高層建筑之間發生的迅猛的放電現象，在極短時間內引起的強大電流，危害性極其惡劣。如果在這之前，建筑物已經做好了相應的防雷設計，那么當出現這樣的情況時，就會減輕對建筑物本身、建筑物內的人員和各種設備設施所造成的破壞，否則將造成不可估量的損壞，更有可能摧毀建筑物本身和引發毀滅性火災。

（2）雷電波侵入。雷電也可通過進入建筑物里面的電纜線、天線等產生放電現象，同樣在瞬間產生強大的電流，并且順著進入建筑物內部的各種線路侵入其內部，對連接在這些線路上的電氣設備造成破壞。

（3）感應過電壓。雷電會對顯露在外的線纜線以及金屬管道之間發生感應性電壓。在雷電作用在建筑物上的時候，瞬間產生的強大電流就會通過已經設計安裝好的避雷設施流入地下，并且會在建筑物的周邊地區形成一定強度的感應磁場，通過感應磁場來影響電子設備，造成諸如電子資料、數據的破壞、丟失，更有可能破壞電子系統的一系列危害。

（4）地電位反擊。雷電自接作用在建筑物上的避雷裝置上時，將引發接地網在極短時間內承受高電壓，以此對接地的其他電氣設備造成嚴重的危害。

3　建筑防雷接地合理設計

為了在建筑的防雷工作中取得良好成績，需要綜合多種手段構建一個復雜且規范的防雷系統，以此來阻斷雷擊產生的過電壓和感應電壓作用在建筑及其內部的電氣設備上所引發的嚴重損害。在實施建筑防雷設計工作的過程中，需要以建筑的實際情況為根本依據，結合多方面建筑的相關資料，采取針對性的應對措施，達到避免或降低雷擊對建筑、人員和電氣設備帶來的損害。高層建筑防雷設計主要分為外部防雷和內部防雷，外部防雷主要是指的直擊雷的防護。實際應用中，由接閃器，引下線，完善的接地系統構成了外部防雷。內部防雷裝置的作用是減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁效應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。主要包含需要注意的問題主要包括：接閃、分流、均壓、屏蔽、接地、等地位連接、合理布線。

（1）接閃。接閃，就是通過建筑中設計的保護性設施——防雷通道來釋放雷擊時產生的電流，從而控制其隨意放電，起到保護的作用。一般來說，高層建筑物想要防雷擊，可以沿著屋頂周邊外墻外表面或屋檐邊垂直面上或其外處布設接閃帶，并在屋頂中間設置接閃網，同時經過伸縮縫時應有補償連接裝置。屋頂防雷平面圖如圖1所示。

（2）分流。當前，隨著各國防雷設計的不斷發展，對電子系統和電子設備具有保護作用的分流技術已經發展成為世界各國防雷技術研究的重點技術。分流就是在可能成為室外導體的物體上，如電源線、電話線、天線等，在接地線和防雷裝置之間并排連接的一種避雷設施，當雷擊產生的電壓跟隨導體進入建筑物內時，避雷裝置的電阻在短時間內減低，甚至于達到了短路的情況，從而將電流分流進地下。就實際情況而言，雷電波電流在被分流以后，可能存在少量的電流進入電子設備的情況，那么這將對不耐高壓的電氣設備產生嚴重危害。

圖1　屋頂防雷平面圖

（3）均壓。均壓就是通過一定的措施將建筑物內部同地方電位設置為相等。如果想要改變建筑物內部存在的點位差，就可以將接閃裝置和高層建筑的柱和梁軍固的連接起來，將建筑物中的各種鋼筋結構和金屬線路相連成一個有機整體，使電位達到一個平衡狀態，并能有效降低雷電對人體和電氣設備的損害。

（4）屏蔽。屏蔽的目的就在于將建筑物內的自動控制系統、通信系統和電子設備排除在遭受雷擊的危害之外。由于室內設備的耐壓能力低、本身易遭到電磁波干擾，即便是在接閃和打雷的情況下，常常會被電磁波干擾，在別的建筑物接閃時，同時也受到該處的電磁波干擾。高層建筑物的主體建材盡可能的選用鋼筋，這樣建筑物更易形成一個等電位的整體結構，這樣雷擊產生的電流能夠充分有效被分流入地，從而達到屏蔽的目的。與此同時，也要綜合考慮結構的構造因素，如果結構的構造、鋼筋的密度有差異，設計師設計好實際需要的構造和密度。屏蔽能夠有效解決等位和分流問題，并能夠有效預防雷擊產生電磁爐。

（5）接地。接地是指將流入防雷系統的電流流入地下，以防電流能量集中釋放在一個地方，對電氣設施造成損害。完善的接地能很好的釋放電流能量，以防造成電壓反應。接地是防雷系統基礎工作，它直接影響著防雷設施的防雷功能的發揮。接地平面圖如圖2所示。

圖2　接地平面圖

（6）等電位連接。首先要對建筑物內的用電設備進行檢查，看建筑物內的各種電源線路、通信纜線、金屬管道等是否有等電位措施。要對穿越到不同保護界面的金屬物都要進行等電位聯接，并要求多點接地。通常情況下，總等電位連接（MEB）箱一般要設計在一幢建筑物一般在一層（或地下層）電源總配電箱附近，而電位連接（LEB）端子板則要分部設計在在衛生間、電梯機房、計算機房等弱電機房。

（7）合理布線。合理布線將促進防雷技術更加有效得發揮作用。當今社會的高層建筑和眾多家用、辦公電器設備的管線密不可分，把這些因素放在防雷設計過程中進行研究，可以避免管線對接閃的影響。為了保證接閃時這些管線免受影響，做好合理布線工作要遵照下面的做法：①將管線裝入金屬管，達到屏蔽目的；②在建筑物的中心位置安放管線主干線的垂直部分，借此降低電磁波能感應的面積。除了考慮管線的布局和屏蔽以外，還應該在必要的線路上加裝避雷裝置。

4　結語

隨著我國科學技術的進步與發展，防雷技術的成果顯著。城市化發展使得城市呈現高樓密集的景象，建筑物遭到雷擊的概率也相應增大了，防雷就成為建筑物安全性的重要問題，加上電氣設備的使用越來越廣泛，被雷擊引發的危害和損失將是不可估量的。因此只有嚴格按照規范要求，充分考慮建筑物所處雷電環境，精確計算、詳盡分析，對于規范沒有細化到位的地方加以科學考慮，采取特殊措施解決特殊問題，才能讓建筑物的接閃器有效發揮防護作用，確保建筑物、人員和設備的防雷安全。

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TU85

A

1673-0038（2015）17-0011-02

2015-4-13

亓東昌（1979-），男，工程師，本科，主要從事建筑電氣設計工作。