高層建筑電氣防雷設計要點分析

蔣琳琳/新疆建設發展設計研究院有限責任公司

高層建筑電氣防雷設計要點分析

蔣琳琳/新疆建設發展設計研究院有限責任公司

【摘 要】隨著城市化的發展與建筑業的發展，我國高層建筑已經成為了城市的主流建筑，高層建筑的規模逐漸擴大要求建筑在科技含量上的提高，尤其是在對住戶安全的保障方面。高層建筑中的電氣設備較多，遭雷擊的概率比傳統建筑大的多。因此，做好高層建筑電氣設計中的防雷技術非常重要。

【關鍵詞】高層建筑；電氣；防雷；設計

一、前言

樓房建筑從多層結構到現在的高層結構都要設置防雷系統，我國傳統的多層結構中，一般在20m至30m之間，樓宇的電氣設備本身也不多，主要以住戶的家用電氣為主，雷電對于其危害不大，避雷設備較為簡單。而隨著我國建筑行業的迅速發展，以及城市化建設的加快，人們對于城市來講越來越密集，城市的人口密度很高，因此，建筑要往高層的方向發展。目前城市高層建筑在20層到40層的建筑較為多見，其中通風、空調、照明、消防、信息系統加上用戶的越來越多樣的家用電氣系統，使得防雷工作變得十分重要。防雷首先保證了居民的人身安全，避免了居民受雷擊的傷害；第二，防雷需要防治雷電對建筑帶來的火災；第三，防雷可以確保家用電氣的正常使用，尤其是信息化電子產品，確保居民財產免受損失。

雷電對高層建筑電氣產生的危害主要由于電氣設備的耐過電壓能力較低、雷電高電壓和雷電產生的電磁脈沖會給電氣產生熱效應和電磁效應，最終給設施造成損壞。因此，加強對高層建筑電氣設計中防雷技術的應用，已經成為高層建筑中的一個重要問題。

二、高層建筑防雷設計前的準備工作

第一，要對建筑物所處的地理位置、地質結構、外部環境和氣象條件等有所了解，掌握建筑物的建筑面積、層數、高度和用途。第二，按照我國制定的建筑物防雷標準，綜合考慮建筑物的各方面因素，以及氣象局的雷電發生規律，以及對雷電災害對建筑物的打擊，對高層建筑的防雷類別進行確定。對于預計年雷擊次數達不到三類防雷的建筑物來說，要從建筑物是否是公共場所，建筑用途，人口數量密度等，對建筑物進行防雷設計。還要按照《建筑物防雷設計規范》的要求，考慮建筑物內部是否包括信息系統。《規定》中要求“在沒有信息系統的建筑物需防雷擊電磁脈沖的情況下，當該建筑物沒有裝設防直擊雷裝置和不處于其他建筑物或物體的保護范圍內時，宜按第三類防雷建筑物采取防直擊雷的防雷措施。在要考慮屏蔽的情況下，防直擊雷接閃器宜采用避雷網。”第三，認真查看電氣的設計方案是否符合建筑物的防雷設計。

三、電氣雷電危害

1.直擊雷危害

直擊雷是帶點云層對大地某一點的猛烈放電過程，它的破壞能力非常強大，如果不能及時放電，將會對放電通道內的建筑物、設施、人造成威脅，嚴重時會引發火災或造成建筑物損壞和設備的摧毀。

2.雷電波侵入

雷電直接對放在建筑物外部的線纜，而非建筑物本身放電的過程。線纜上的電波以光速分散到建筑物內的電氣設備和自動控制系統中，并對其造成損害。

3.感應過電壓

指的是雷電釋放電荷，在電源、電纜線路和金屬管道上感應形成過電壓。雷擊對具有避雷設施的建筑物放電時，會在引下線周圍形成強大的磁場，使電子設備受到影響，輕則數據丟失，重則引起系統癱瘓。

4.地電位反擊

雷電直接擊中帶有避雷設備的建筑物時，接地網的地電位會在瞬間提高數十萬伏，雷電的高度破壞性將通過各種裝置的接地部分對其造成破壞。

四、防雷設計時應注意的問題

1.接地系統中存在的問題

接地指的是將流入防雷系統的電流釋放到大地，避免使電流能量集中在某一個部位，對被保護設施造成損害。良好的接地才能有效的釋放能量，避免發生電壓反擊。過去的舊規范要求設備單獨接地，但是這種做法現在已經不被提倡，而是改為和防雷接地系統共用接地設備。接地是防雷系統中最根本的要求，如果接地質量不合格，則防雷設施的防雷效果都不能表現出來。

2.布線設計

合理布線是為了使防雷技術獲得更好的效果。現代建筑和電視、電話、照明等電器的管線息息相關，在進行防雷設計時必須把這些因素考慮在內。為了保證接閃時這些管線免受影響，我們要遵照下面的做法:首先要把這些管線放在金屬管內，實現屏蔽;其次，要把這些管線的主干線中的垂直部分放在建筑物的中心，縮小電磁波感應的范圍。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。防雷是建筑物必須考慮的一個因素，而且電氣設備在建筑物中的使用越來越廣泛，其受到雷擊的概率也大大增加。因此，加強對高層建筑電氣設計中防雷技術的研究已經非常必要。

3.分流

分流是將雷擊電壓分解的最常見方式，而分流過程所要遇到的問題主要是少量電流進入電子設備中，這對于不耐高壓的設備來說是非常危險的。

4.屏蔽

在建筑物設計時應盡量選擇鋼筋作為建筑物的主要建材，使建筑物形成一個等電位的網狀結構，使雷擊電流實現有效的分流，從而實現屏蔽。同時要考慮結構的構造因素，因為結構的構造不同，鋼筋的密度不同，設計人員要根據實際需要來設計鋼筋的密度。屏蔽不僅能輕松的解決等電位和分流問題，而且對預防雷擊電磁波也很有效。

五、高層建筑電氣防雷及接地技術的優化措施

1.三相供電系統防漏

由于建筑三相供電系統中保護接地技術對接地電阻值的要求較高，而這一要求在一些土壤電阻的P值較大的建筑地點難以實現，因此常常會導致三相供電系統的防漏電措施不夠完善，存在著較大的觸電安全隱患因此，為了能夠提高三相供電系統的安全性與可靠性，就需要利用漏電保護器與三相供電系統結合使用的方式來完成。

2.接地系統的優化措施

在對建筑的電氣設備進行施工時，要努力提高電氣設備施工人員的安全意識與責任意識，使其掌握專業的施工技術，區分好PE線與N線，保證這兩種電線的正確連接，杜絕混接的現象發生，從而有效的提高高層建筑接地系統的安全性與可靠性，保障建筑內居民的生命財產安全。

3.等電位聯結系統的優化措施

高層建筑的等電位聯結方式主要有兩種，第一種總等電位聯結方式，而第二種則是局部等電位聯結方式在利用總等電位聯結的方式來對建筑物電氣設備進行防雷保護時，能夠有效減少建筑物內各種電氣設備中的金屬部件與接觸電擊和接觸電壓之間的電位差，從而實現保護高層建筑內電氣設備系統安全與可靠的目的，降低觸電的風險而再利用局部電位聯結。

4.均壓

均壓指的是將建筑物內的各個部位都形成相等的電位。如果建筑物中的鋼筋結構和各種金屬線路形成一個整體,那么建筑物中自然不會出現電位差,這樣就能保證建筑物內不會產生跨步電壓,對防止雷電對電氣設備及人體的危害很有好處。鋼筋混凝土結構中鋼筋相互焊接在一起,最容易實現等電位的條件。在建筑設計時,要把接閃裝置和建筑物的梁、柱牢固的連接在一起,再把各種金屬設備和金屬管線和它連接在一起,這樣就形成了很好的等電位結構,也是符合防雷裝置的要求的。

5.電氣保護

在高層建筑的計算機房、電梯等由電力系統控制的裝置中，可以通過在電氣系統的機房內部安裝局部等電位聯結板的方式來提高電氣設備的安全性其具體的操作方式為將設備的引下線與電氣系統的基礎接地的配電箱的PE線相連接，使干擾引號在最大程度上降低，以消除建筑內電氣設備遭遇雷電襲擊的危險。

綜上所述，隨著高層建筑的不斷發展，其避雷技術也在不斷的提升，作為建筑安全的一項重要工作，高層建筑電氣防雷將根據高層建筑的不斷發展而不斷的調整。因此，建筑施工單位必須要做好高層建筑電氣防雷的設計與施工工作，進一步提高高層建筑電氣設備的安全性能，減少觸電事故的發生。

參考文獻：

[1]何斌,施衛星,劉成清.含TLCD超高層建筑風振舒適度及其生命周期費用分析[J].防災減災工程學報.2015(06).

[2]朱前衛,孫力,蔣曙霞.電力系統二次設備接地技術探討[J].湖州師范學院學報.2014(S1).

[3]商琦.高層建筑電氣防雷及接地技術探討[J].電子技術與軟件工程.2014(08).