高层建筑防雷

【摘 要】随着国民经济的快速发展,工程建设规模逐年扩大,城市中高层建筑逐年增多.建筑物越高,受雷击的可能性就越大.高层建筑物防雷就成为越来越重要的问题.详尽介绍了各种雷的产生及防护,设计、施工的具体方法.

【关键字】直；侧击雷；感应雷；雷电侵入波；防雷

随着国民经济的快速发展,工程建设规模逐年扩大,城市中高层建筑逐年增多.建筑物越高,受雷击的可能性就越大.高层建筑物防雷就成为越来越重要的问题.为防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和电器产品的财产损失,并做到安全可靠、技术先进、经济合理的设计和施工,采取的防雷措施也各不相同.

高层建筑物的雷电种类主要包括：直、侧击雷,感应雷和雷电侵入波.针对雷电的不同形式我们主要采用接闪、分流、屏蔽、均压、等电位、接地等技术措施.

直击雷是带电云层与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象,并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用.主要危害建筑物、建筑物内的电子设备和人.直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏,电流峰值可达几万至几十万安培,雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几微妙到几百微妙）就释放出来,此时瞬间功率是巨大的,破坏性很强.

直击雷的防护：防护直击雷主要依据国际电工委员会IEC1312-1~3《雷电电磁脉冲的防护》、《建筑物防雷设计规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、《电子计算机机房设计规范》、《电子设备雷击导则》《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》等.通常都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器,将雷电流接收下来,并通过做引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地.保护建筑物本身不受雷电损害,以及减弱雷击时巨大的雷电流沿着建筑物泄入大地时对建筑物内部空间产生的各种影响.

根据建筑物的建筑高度还要考虑防护侧击雷,均压环是高层建筑物为防止侧击雷而设计的环绕建筑物周边的水平避雷带.在建筑设计中当高层超过滚球半径时（一类30米,二类45米,三类60米）,每隔6米设一均压环.均压环可利用圈梁内两条主筋焊接成闭合圈,此闭合圈必须与所有的引下线连接.要求每隔6米设一均压环,其目的是便于将6米高度内上下两层的金属门、窗与均压环连接.

感应雷是室内弱电设备的天敌.直击雷放电过程中,强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以及发生闪击的现象,主要危害建筑物内电子设备.闪电放电瞬间,在附近导体会产生静电感应和电磁感应.静电感应:由于雷云的作用使附近导体感应并积聚大量与雷云相反极性的束缚电荷,当雷云主放电时,雷电先导通道中的电荷迅速中和,原来处于雷云附近导体中与雷云相反极性的束缚电荷被释放出来,形成自由电荷,如不就近泄散入地就会产生很高的电位.电磁感应：由于雷电流迅速变化（瞬态脉冲）在其周围空间产生瞬变的强电磁场,使附近导体上感应出很高的电动势.

防护感应雷有电源防雷,信号系统防雷,等电位联接和金属屏蔽及重复接地.电源防雷是根据楼房建设的要求,配电系统电源防雷应采用一体化防护,由于避雷器生产厂家的设计思想各不相同,相应其避雷器的性能特点也不尽一致.信号系统防雷与电源防雷一样,通讯网络的防雷主要采用通讯避雷器防雷.目前,计算机远程联网常采用的方式有线、专线、X.25、DDN和帧中继等,通讯网络设备主要为MODEM、DTU、路由器和远程中断控制器等.通常根据通讯线路的类型、通讯频带、线路电平等选择通讯避雷器,将通讯避雷器串联在通讯线路上.等电位连接是减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差.防止雷电反击将机房内的主机金属外壳,UPS及电池箱金属外壳、金属地板框架、金属门框架、设施管路、电缆桥架、铝合金窗的等电位连接,并以最短的线路连到最近的等电位连接带或其它已做了等电位连接的金属物上,且各导电物之间尽量附加多次相互连接.金属屏蔽及重复接地是在做好以上措施基础上,还应采用有效屏蔽,重复接地等办法,避免架空导线直接进入建筑物楼内和机房设备,尽可能埋地缆进入,并用金属导管屏蔽,屏蔽金属管在进入建筑物或机房前重复接地,最大限度衰减从各种导线上引入雷电高电压.

雷电侵入波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波.其传播速度为3×108m/s.雷电侵入波可损坏电气设备的绝缘,使高压窜入低压,造成严重的触电事故.属于雷电侵入波造成的雷电事故很多,在低压系统这类事故约占总雷害事故的70％.例如,雷雨天,室内电气设备突然爆炸起火或损坏,人在屋内使用电器或打时突然遭电击伤亡都属于这类事故.为了防止雷电侵入波沿低电压线路进入室内,低压线路最好采用地下电缆供电,并将电缆的金属外皮接地.采用架空线供电时,在进户外装设一组低压阀型避雷器或2～3mm的保护间隙,并与绝缘子铁脚一起接地.接地装置可以与电气设备的接地装置并用.接地电阻不得大于5～30Ω.阀型避雷器装在被保护物的引入端.其上端接在线路上,下端接地.正常时,避雷器的间隙保持绝缘状态,不影响系统的运行,当因雷击,有高压冲击波沿线路袭来时,避雷器间隙击穿而接地,从而强行切断冲击波,这时进入被保护物的电压仅为雷电流通过避雷器及其引线和接地装置产生的残压.雷电流通过以后避雷器间隙又恢复绝缘状态,以便系统正常运行.

一套完善的防雷设施,为了实现其对不同雷害的防护目的,防雷设施应包括接地体、引下线、避雷网格、避雷带、避雷针、均压环、等电位、避雷器等八个技术环节.这些防雷设施是相互关联的,从设计到施工都要考虑其整体性.因此对于一个完整的建筑物要从其整体综合的给出一套恰当的防雷方案.