建筑物雷電防護技術分析

盧鵬勝

摘 要：建筑物作為人類活動的主要場所，其防雷工作極為重要。隨著高層建筑的大規模建設，這類建筑工程對防雷技術的要求也在不斷提高。

關鍵詞：建筑物;雷電防護;技術要點

1.建筑物雷電防護技術應用要點

1.1科學選用雷電防護技術

當前隨著科技發展，電子產品種類越來越多，應用領域也越來越廣廣泛。但是這些電子產品耐沖擊電壓水平一般都低于低壓配電裝置。因此它們很容易受到電壓波動-即浪涌電壓-的損害，所謂浪涌又稱瞬態過電壓，是在電路中出現的一種瞬時的電壓波動，在電路中通常可以持續約百萬分之一秒，比如在雷電天氣中，雷電脈沖可能會在電路中產生電壓波動。

1.2明確避雷針使用要點

避雷針廣泛應用于建筑防雷工程中，是常用的建筑防雷技術。它們主要由接地體、下行導體和空氣端裝置組成。可以通過雷電感應將強電流引入地面來保護它們安全。滾球法"（Rolling ball method）是一種計算接閃器保護范圍的方法。它的計算原理為以某一規定半徑的球體，在裝有接閃器的建筑物上滾過，滾球體由于受建筑物上所安裝的接閃器的阻擋而無法觸及某些范圍，把這些范圍認為是接閃器的保護范圍，這就是滾球法。"滾球法"是國際電工委員會（IEC）推薦的接閃器保護范圍計算方法之一;我國目前正在實施的建筑防雷規范GB50057-2010也采納了"滾球法"。在本行業內大多數學者們的專著及文章中都對滾球法的計算機輔助計算有詳細具體的說明。

1.3保證接地與等電位連接合理性

接地是建筑物防雷的重要組成部分。建筑裝修過程中存在大量的接地環節。這類接地雖然電流值小，但由于故障引起的短路很容易造成安全問題，以避免安全事故。在防雷技術的應用中，必須重視人身安全防護。對于電氣設備的外殼，接地措施的合理選擇是極其重要的。避免外殼損壞人身安全的威脅。安裝避雷針所涉及的接地配置也需要科學的開發，更好的保證建筑的安全，采用等電位連接。金屬材料，由于其一定的導電性能，獨立防雷裝置的等電位連接需要選擇接地位置，同時室內等電位連接需要根據外部導體設置。

2.建筑物雷電防護技術的具體應用

2.1工程概況

以某商業高層建筑項目為研究對象。該項目由5棟30層的高層建筑組成。每座建筑高99.8米，建筑面積17.4萬平方米。地下一層，地下12000平方米車庫。本工程防雷技術應用需要結合地形和工程實際情況，明確雷擊概率。通過計算可確定該工程的防雷等級為2級。本工程是建筑內部有大量的電子信息，這類系統和設備往往比較昂貴和重要，其工作電壓、耐壓水平很低，極易受到雷電電磁脈沖的危害，為此需采用SPD做過電壓保護。通過防雷技術的科學應用，使本項目具有全面、系統的防雷能力，具有較高的參考價值。為了直觀展示防雷技術在案例項目中的應用，本節將重點介紹防雷總體設計、外部防雷方案、內部防雷方案進行深入討論。

2.2防雷整體設計

為滿足高層建筑防雷需求，本項目將整個建筑群視為防雷災害的系統性工程，重點防范雷電對電子信息系統和弱電系統的危害，最后確定防雷效果。

2.3外部防雷方案

為防止外部雷擊，本工程設置了接地網、空端裝置和下導體。隨著項目屬于一個典型高層建筑，根據“建筑物防雷設計規范”，為建筑的高度60米，均壓環需要連接每三層和金屬結構，如外墻門窗必須與防雷設施。因此，工程建筑的引線由四個主要由焊接鋼筋，同時確保有一個每個引線在25米的距離，考慮到接地電極埋地，其大小直接影響接地電阻，本工程充分采用地下基礎鋼筋，在建筑物基礎周圍安裝鍍鋅扁鋼。規格為40m×4m，埋在建筑物外地板1米以下。為保證其耐腐蝕性能，涂刷瀝青。

2.4內部防雷方案

作為典型的高層建筑，內部防雷是本文研究項目中防雷技術應用的關鍵。這是因為項目內部有大量的電子線路和電子設備，雷電形成的強瞬時磁場容易對線路和設備造成干擾。建筑物內部設備防雷保護的重點是防止感應雷入侵。在感應雷的防護當中，電涌保護器（SPD）是不可缺少的裝置，它能根據各種線路中出現的過電壓過電流及時做出反應，泄放線路中的過電流或對線路上的過電壓進行鉗制，從而達到保護電氣設備的目的。

靜電、電涌和感應雷的性質一樣，都可以通過電涌保護器（SPD）加以抑制。靜電產生的另一種形式是由于摩擦或電子設備的高速運行，在人體和電子設備上產生大量靜電電荷，人與物、物與物間易發生高壓放電現象，放電后極易損壞精密的電子設備;電涌日常產生的面很廣，如電源的開和關，電源的插拔，電梯、電閘門、電動機的啟動和停止，電鉆、電焊、電氣設備損壞和電線短路等都會產生電涌。另外，電涌也常發生在電源系統內部，電源干線、支線、發電機、變配電裝置、UPS、交直流電源、甚至電氣設備終端都可能發生[2]。與雷電相比，雖然電涌的脈沖電壓較低，但其脈沖寬、持續時間長，強度仍然不小，但足以干擾和損壞電氣設備。

對于具有更復雜電子系統的建筑來說，雷擊對此類建筑的破壞一般不是通過電流，而是通過瞬時磁場來實現的。由此造成的損壞將導致電子信息系統無法正常工作，嚴重時甚至會造成損壞。它可能會損壞它或造成安全事故。因此，防雷技術的應用需要嘗試提供多層次的電子系統保護。需要設置的終端設備，終端設備之間的輸電線路和主設備，和附近的變壓器建設方面，可以充分釋放戶外感應過電壓，釋放內部感應過電壓和剩余電壓，釋放二級剩余電壓。第四級電源防雷防護一般選用電源防雷插座，對設備起到精細保護。電源浪涌保護器由于終端設備離前級浪涌保護器距離較大，從而使得該線路上容易產生振蕩過電壓或感應到其他過電壓。適用于終端設備的精細電源浪涌保護，與前級浪涌保護器配合使用，則保護效果更好。

現代計算機信息系統大多由大規模集成電路組成，微電子器件的絕緣強度低，而這些敏感電子設備的工作電壓卻在不斷降低，其數量和規模不斷擴大，因而它們受過電壓特別是雷電襲擊而受到損害的可能性就大大增加，其后果可能使整個系統運行中斷，并造成難以估量的經濟損失。雷電和浪涌電壓成為信息時代的一大公害。

綜上所述，建筑防雷技術的應用具有很高的必要性。在此基礎上，科學選擇防雷技術，闡明避雷針使用要點，整體防雷設計，外部防雷方案，內部防雷方案，直觀展示了防雷技術的應用路徑。

參考文獻：

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

[2]吳澤，韋亮忠，李榮迪.高層建筑物防雷裝置檢測實施要點分析[J].河南科技，2021，40（01）：127-129.