浅谈建筑防雷技术及其要点
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摘要：防雷设计的技术措施应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》进行防雷分类，参照《建筑物防雷设计规范》的相应要求，采用滚球法计算避雷针的保护范围，采用等电位联结这一保障安全的最重要措施。
关键词：民用建筑 防雷技术 设计要点
中图分类号：S611文献标识码： A
前言
在建筑物防雷设计中，设计人员对一、二级防雷建筑物的防雷设计比较重视，疏漏差错很少，但对大量的三级防雷建筑物的防雷设计却常有忽视。由于设计质量管理规定：对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书，因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计，不再进行设计计算，仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算，因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性，使有些工程提高了防雷级别，增加了工程造价，而有些工程却未按规范设计、施工，造成漏错，带来很大隐患和不应有的损失。
1、有关概念
把电气设备与接地装置连接起来，称为接地。电气设备的接地是保证人身安全及电气设备正常工作的重要部分，也是防雷技术最重要的环节。接地按其作用可分为三类：
（1）防雷接地，指过电压保护装置或设备的金属结构的接地。如避雷器的接地、避雷针构架的接地等，也称过电压保护接地。
（2）保护接地，指正常情况下将电气设备外壳及不带电金属部分的接地。如发电机、变压器等电气设备外壳的接地。
（3）工作接地，指电力、通讯等系统中利用大地做导线或为保证其正常运行所进行的接地。如供电系统中的三相四线制中的地线，某些变压器中性点接地等。
接地装置由接地体和接地线组成。
接地电阻，指电流通过接地装置流向大地受到的阻碍作用。在数值上，接地电阻是电气设备的接地体对接地体无穷远处的电压与接地电流之比，即
Re＝Uj／Ie
式中：Re――接地电阻（Ω）
Ie――接地电流（A）
Uj――接地体对接地体无穷远处的电压（V）
影响接地电阻的主要原因有土壤电阻率、接地体的尺寸、形状及埋入深度、接地线与接地体的连接等。
2、防雷接地
简单地说，防雷就是建筑物，通过预先设置的接闪器（突出屋面的金属物，如明装避雷带、避雷针），把雷电引入大地的一个过程，它可以有效地保护建筑物内部不受雷电打击造成损害。大家可能经常会看到，我们的建筑物屋面女儿墙，沿墙压顶有设置一道钢筋（通常是经热镀锌处理过的），这在建筑电气上称为明装避雷带，我们将刚性屋面或者结构层上的钢筋，和明装避雷带进行焊接连接，可以使屋面形成一定规格（一级防雷为5m×5m，二级防雷为10m×10m，三级防雷为20m×20m）的避雷网格，再将屋面避雷网与选定作为引线的柱筋进行焊接，再传入基础通过接地装置而引入大地。标高高于30m的建筑物，还应设置均压环（非屋面框梁或圈梁钢筋通焊一圈），可以有效地防侧击雷。直接设置避雷针的做法基本已经淘汰，因为避雷针的防雷模型可以看做是伞状防护，它会存在避雷盲区，也不能防侧击雷，但由于其引雷电的功能强大，在一级防雷的地区的建筑物就会采用避雷针、避雷带加设均压环混合安装做法。通过以上安装施工，我们人为把建筑物构成了钢筋避雷笼子，可以全方位的避免建筑物遭雷击时受到损害。
3、防雷接地装置的结构
无论是防直击雷或感应雷，最终都是通过接地装置将雷电流送入大地。所以，没有完善的接地装置是无法完成避雷任务的。
在防雷工程设计、施工、验收中，人们往往习惯单方面追求接地电阻的数值，将接地电阻的大小，作为衡量防雷工程质量的最重要指标，认为接地电阻越小，防雷效果越好，被保护的对象就越安全。对避雷系统接地装置的接地电阻值有一定的要求是无可非议的，因为接地电阻越小，散流越快，落雷物体高电位保持时间就越短，危险越小，以至于跨步电压、接触电压也越小。然而，理论和实践证明，接地网的结构较接地电阻更应受到重视。
随着科学技术的飞速发展，人们对现代建筑物这一名词已不陌生。所谓现代建筑物，即标志着建筑物内有供电、计算机、通讯等系统在运行。为了这些系统的安全运行，往往需要多种类别的接地装置，怎样合理、科学的处理其相互关系也就成为不可回避的问题。
4.防雷电感应的措施，应符合下列要求：
（）平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮的长金属物，其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。
（2）被保护建筑物内的金属物接地，是防雷电感应的主要措施。因此，建筑物内的设备外壳、管道、构架等主要金属物，应就近接到防雷接地装置或电气设备的保护接地装置上。
5、防雷电波入侵的措施，应符合下列要求：
（1）低压线路宜全线采用电缆直接埋地引入，在入户端将电缆金属外皮或保护钢管接到防雷接地装置上；若为架空线应换接50m电缆进户，线缆换接处应装设避雷器，并将其与电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等连在一起，其冲击接地电阻不应大于10欧。若采用架空线引入时，引入处应装设避雷器。
（2）架空和埋地的金属管道，应在进出建筑物处与防雷接地装置相连。
固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍灯及其他用电设备的线路，应根据建筑物的重要性采取相应的防雷电波侵入的措施：
a.无金属外壳或保护网罩的用电设备应在接闪器的保护范围内；
b.从配电箱引出的线路应穿钢管。钢管的一端与配电箱金属外壳相连；另一端与用电设备的金属外壳、保护罩相连，并就近与屋顶防雷装置相连。钢管中间断开时应设跨接线。
6、基础接地体的应用
基础接地体的应用存在各种不同的看法：有些人认为，在基础内的钢筋被混凝土包住，就不可能与大地沟通，这样怎样起接地体的作用呢？事实上干燥的混凝土是很好的绝缘体。而含有水分的混凝土却是另一种情况。在制造钢筋混凝土基础的过程，硅酸盐水泥和水互相作用，干涸后，混凝土中存在许多细小的分支毛细管。基础的混凝土保持与含水分的土壤接触时，毛细管将水分吸到混凝土里，因而降低了混凝土的电阻率。
这里有一点要强调，混凝土浇灌前，各钢筋之间必须构成电气连接。主要是作为接地体的桩筋与承台的连接，选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁柱筋驳接处必须作牢固的焊接，使之成为可靠的电气通道。有一种观点认为，建筑物由结构的钢筋经过绑扎即可达到电气连接的要求，并可望经过雷电流冲击后把绑扎点熔接起来，相当于点焊一样。事实上这种做法是不可靠的，据防雷设施检测、验收和灾情调查实例分析，对以上说法有三个疑问：其一是在潮湿多雨的南方，钢筋的锈蚀，水泥浇注时的振动，使钢筋绑扎接口成为不良接触，使应该作为防雷接地系统的各部分钢筋连接体未能形成良好的电气通路，不利于雷电流的泄放；其次，在选作接地装置的桩、梁、柱筋的绑接，各接口的过渡电阻值不同，影响了雷电流的平衡分布；其三，因为雷电冲击使绑扎点发生焊接的可能性是不均匀的，而每次雷电流的“点焊”结果，已经使建筑物经历了一次局部的灾害，无论是墙柱体爆裂，或者是“点焊”处周边产生的强烈电磁感应，对人体或设备的损害，特别是对高层建筑和现在所称的“智能大厦”，其危害是显然的。
综上所述，作为一座建筑物做地网设计时应遵循以下几条：
（1）若使用高频或超高频设备时，应采用机壳或就近用一金属平面做最短接线的多点接地，以减少高频干扰。
（2）尽量采用建筑物基础的钢筋和自然金属接地物统一连接，作为接地网；
（3）在建筑物中选作地网的桩基础、承台作引下线的柱筋，其驳接处应采取焊接而不应用绑扎代替；
（4）尽量以自然接地体为基础辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形；
（5）应采用同一接地网，用一点接地的方式接地；
总的说来，防雷接地是为了使建筑物在雷电打击避免被雷电造成损失，而接地系统则是为了防止用电器金属外壳带电伤人，它们最终需要用导体连接到接地装置，排除安全隐患。