基于高层建筑的防雷接地问题分析与探究
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摘要：随着改革开放使我国各地的基本建设飞跃的发展，雷电是一种宏伟的自然现象，高层建筑的防雷接地也就成了一个新的课题，本文首先论述了高层建筑的特点，然后分析了高层建筑的防雷接地措施，在防雷系统设计和施工过程中，将外部防雷装置与内部防雷装置组成统一的防雷接地系统。从而提高了高层建筑物防雷的可靠性，本文是个人的一些见解，可供同行参考。
关键词： 高层建筑防雷； 防雷保护装置； 等电位连接
Abstract: with the reform and opening-up make our country basic construction of the development of the leap, lightning is a magnificent natural phenomenon, of high-rise building lightningproof grounding also became a new subject, this paper first discusses the characteristics of high buildings, and then analyzes the high-rise building lightningproof grounding measures, in the lightning protection system design and construction process, the external lightning protection device and internal lightning protection device component unified lightningproof grounding system. So as to enhance the reliability of the high-rise building lightningproof, this paper is a man of some opinions, and available for reference to fellow.
Keywords: high building lightning protection; Lightning protection device; Equipotential connection
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
前言
随着国家国民服务经济的实质性突破发展与其有利促进下，我国陆续兴建了不少高层建筑，这些建筑物大多也配置了相关的电子、电气设施。但由于这些设备的抗电压能力有限，极易受到雷电电磁波的干扰与影响，从而使设备造成永久性损坏，这同时也是引起火灾灾害的重要原因之一。高层建筑相对于普通民用建筑易受到的雷电袭击次数更为频繁，损失程度更严重。所以防雷与接地系统对高层建筑物的安全使用及电气设备的正常运行有着至关重要的作用。
一、高层建筑防雷工作的重要性分析
搞好高层建筑防雷工作是保护人民生命财产安全的重要措施,雷电会引起建筑物的损坏、人员伤亡,对电力、电讯等设备造成损坏。雷电的破坏主要有两种:一是直接击在建筑物上,产生热效作用和电动力作用；二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用以及雷电波侵入作用。高层建筑更易遭受到雷击,加之高层建筑正向智能化方向发展,大量电子设备和网络系统一旦遭受雷击,损失将很严重,所以防雷系统可靠运行与否是极为重要的。高层建筑防雷是依据“法拉第笼”原理采用笼式防雷系统,就是将建筑物层面避雷网(带)引下线和接地装置三部分联结成一个整体的钢铁大网笼。从防直击雷、防侧击雷、防雷电感应和防雷电波侵入等方面,综合考虑接闪功能、分流影响、均衡电位,屏蔽作用、合理布线和接地等因素,做到从整体上兼顾建筑物外部防雷和内部防雷等功能,达到安全防雷的目的。
高层建筑物的外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷,其作用是保护建筑物本身不遭受雷击,主要由接闪器、引下线和接地装置组成。
1、接闪器。接闪器是防直击雷接受雷电流的金属导体,其形式有避雷针、避雷带(网)和消雷器等几种,采取何种方式应根据建筑物的造型及避雷效果而定,目前一般高层建筑较多采用避雷针,明装避雷带和暗装避雷网相结合的方式。接闪器的布置应符合下列要求,建筑物30m以上部分,每三层在用扁钢作暗敷水平避雷带(可兼做均压环及金属预埋件),楼顶可利用梁、板内钢筋相互焊接成尺寸不大于10m×10m暗装避雷网。此外,高层建筑屋顶的风冒、透气管,水管等设备必须与就近的避雷带,避雷网焊接。采用不锈钢栏杆楼梯的上人屋面女儿墙,可在其下暗敷扁钢与支架和引下线焊接牢靠,栏杆间与支架也应焊接。
2、引下线均压环。引下线的作用是将避雷带(网)与接地装置连接在一起,使雷电流构成通路,高层建筑柱主筋和梁板钢筋可直接利用作为引下线和均压环,但应注意引下线接地装置、均压环和接闪器间的可靠连接。当建筑物高度超过30m时,每三层沿建筑四周设置均压坏,30m以上外墙栏杆、金属门窗等较大金属物通过预埋件与均压环或引下线相连；建筑物内的各种竖向金属管道每三层要与均压环连接一次,平行或交叉的管道间也应跨接。
3、接地装置。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地合在一起组成综合接地系统,接地电阻通常要求4Ω(鉴于目前高层建筑智能化设施日益增加,设计时接地电阻不宜大于1Ω)因为高层建筑的钢筋基础埋地深,与大地的接触面积大,其接地电阻比一般人工接地所得到的电阻低得多,容易满足以上要求,考虑到大部分高层建筑的基础做了防水处理,致使接地电阻增大,所以应尽量在建筑物周边做周圈式接地,周圈式接地可避开防水处理层。同时,由于接地体埋在基础的外边,也具有均衡电位的效果,因而提高了安全性。为防止跨步电压,当防直击雷的人工接地装置距建筑物的入口处以及人行道小于3m时,应采取局部加大深埋、包绝缘物、敷设沥清层以及做均压带等措施。
4、防侧击雷。侧面雷击的保护一般不需专设接闪器,是将窗钢架、栏杆、表面装饰物等较大的金属物连到建筑物的钢构架或钢筋体上进行接地。其次,金属门窗、栏杆等金属物利用均压环就近与防雷装置连接。通常根据建筑防雷类别,在30m、45m或60m以上将各层(或隔几层)圈梁内的周边主筋焊通成为均压环,并与防雷引下线相连,然后将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物与均压环连接,达到防侧击雷的要求。
三、建筑物内部防雷问题分析
内部防雷包括防雷电感应、防反击以及防雷电波侵入。良好的内部防雷能减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应,并能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电磁脉冲所造成的危害。内部防雷主要采取等电位联结、屏蔽等措施。
1、等电位联结。等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置等连接起来。为保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压,应当使建筑物地面,墙板和金属管线路等处于同一电位,为此钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置预埋与房屋结构内部防雷导体相连的等电位连接板,以便与接地主干线相连。由于电力、电讯线路不能直接接到地线上,电涌保护器(SPD)实现了电气设备,电子设备的等电位联结。建筑物等电位联结干线应从与接地装置有不少于两处直接连接的接地干线或总电位箱引出,等电位联结干线或局部等电位箱间的连接形成环形网络,环形网络应就近与等电位联结干线或局部等电位箱连接,支线间不应串联连接,总等电位联结一般设在地下室或靠近地平面处,将进出建筑物的金属管道、建筑物钢筋接地网、所有强弱电电源线、信号线的接地线进行联结。高层建筑物内各种金属导体和管道,如金属门窗、设备的金属外壳等作等电位连接；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位连接；建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体形成总等电位连接,最后与联合接地系统相连,形成一个理想的“法拉第笼”。
2、合理的屏蔽。建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的防护。对有大量微电子设备房间要采取屏蔽措施,使仪器处于无干扰的环境中,为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响,应采用金属管布线,这样防止雷电反击的能力强,对防各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位连接板和接地母线相联接,达到良好的屏蔽效果。用电设备、配电设备、配电线路应采用防雷电波侵入低压系统的措施,从配电盘引出的线路应穿钢管,钢管的一端应与配电盘外壳相连,另一端应与用电设备外壳、保护罩相连,并应就近与屋顶防雷装置相连,在配电盘内,应在开关电源侧与外壳之间装过电压保护器。
四、结语
总之，对于高层建筑物的防雷、避雷的施工问题，应当针对每一个不同的高层建筑的特点进行合理布局设计和敲定最后的具体施工方案。所以在对于高层的实际施工过程中，应针对于高层建筑物的实际情况进行探讨，在设计中不但要考虑外部防雷的问题处理，还要考虑施工过程中对于接地体、引下线、接闪器装置、引下线系统装置等的布置，从而确保整个高层防雷问题的施工过程的质量得以保证，谨防相应因安装质量引起的雷电事故发生。
参考文献：
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