高层建筑电气设计中的防雷技术分析

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【摘要】：工程技术的不断发展催生了高层建筑建设进程持续深化，随着人们对居住环境的要求逐步增高，高层建筑里面的电气设备种类很多，但是这在客观上增加了建筑物在雷电天气下出现雷击事故的风险，文章分析了雷击的破坏作用，并着重分析了高层建筑物外部与内部的防雷设计特点。

【关键词】：电气设计；防雷技术；高层建筑

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

随着城市土地资源的日趋紧张，近年来各个大中型城市的高层建筑开发进行的如火如荼。为了满足建筑需求，在高层建筑中安装的电气设备林林总总，如控制系统、通信系统、消防系统、智能系统等，高层建筑的设计标高一般50米-100米不等，在雷电天气下，这种高密集的电气设备容易受到雷击而发生一定程度上的破坏，分析高层建筑电气设计是具有很大的实际意义的。

1 雷击的破坏作用

云层之间含有不均匀量的正、负电荷，大地中也积有大量的负电荷，一旦云层活动频繁，云层就可能发生相撞，正负电荷的接触就会引起强大的放电现象，也就是雷击现象。雷击现象不但会出现在云层间，而且还会发生在云层同大地之间，现实生活中我们所进行的避雷活动，主要是针对的对象就是云层同大地间的雷击，因为这种雷击可能会严重威胁到建筑物或者人、畜的安全，因此，为了能够尽量减少雷击的危害，必须做好提前的应对防护措施。通常，雷击具有下列几个特点：

1.1直击雷。指的是雷电同高层建筑物的楼顶发生直接接触，在瞬时会出现强大的放电现象，电流会随着导体直接进入建筑内部，严重威胁到人们的生命财产安全，因此，如果能够做好避雷措施，比如设置避雷针等，将电流引入地表，就可以将雷击对高层建筑的危害降到最低。

1.2雷击波冲击。指的是雷击产生的瞬间强大电流随着电线、天线等外部设备进入建筑内部，这种情况下，建筑物内部的电气设备会受到直接的破坏，此外电路的短路等，也可能引起建筑物内部的着火等恶劣现象。

1.3感应性电压。建筑物外部设备除了电缆、天线外，还会有金属管道或者其他的设备，一旦出现雷击，雷电瞬间的电流会被避雷针引入地下，然而这个过程中建筑物周围会出现强烈的电磁场，此外，建筑物外部设备在雷电的作用下，同样也会出现感应性电压，这个电压同建筑物周围的电磁场就会产生瞬间的交互作用，这个交互作用可能会导致电子设备存储的数据、资料等丢失。

1.4地电位反击。虽然避雷针可以瞬间将雷电的强大电流引入地表，但是地表的雷电会产生反击的作用，造成地表防护网要瞬间经历高压的作用，这就可能对地表的接电设施产生严重危害。

2建筑物的外部避雷

为了防止建筑物遭受外部雷击诸如侧击雷、直击雷的危害，通常要设置接闪器、引下线还有其他的接地装置来实现。

2.1接闪器。接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被保护物的突出部位把雷电引向自身，承接直击雷放电。避雷网应设置在拐角等易遭受雷击的部位。接闪器由下列各形式之一或任意组合而成：独立避雷针；直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网；屋顶上的永久性金属物及金属屋面；混凝土构件内钢筋。除利用混凝土构件内钢筋外，接闪器应镀（浸）锌，焊接处应涂防腐漆。在腐蚀性较强的场所，还应适当加大其截面或采取其他防腐措施。

2.2引下线。引下线指连接接闪器与接地装置的金属导体，其目的是让电流形成回路，防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求，以此来增大电流的通畅度，引下线一般采用圆钢或扁钢，其尺寸和防腐蚀要求与避雷网、避雷带相同；用钢绞线作引下线，其截面积不得小于25mm2；用有色金属导线做引下线时，应采用截面积不小于16mm2的铜导线。引下线应沿建筑物外墙敷设，并应避免弯曲，经最短途径接地；采用多条引下线时，为了便于接地电阻和检查引下线、接地线的连接情况，宜在各引下线距地面高约1.8m处设断接卡；采用多条引下线时，第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物至少应有两条引下线，其间距离分别不得大于12m和18m；第三类防雷建筑物周长超过25m或高度超过40m时，也应有两条引下线，其间距离不得大于25m，此外，引下线截面锈蚀30% 以上者应予以更换，必须对引下线的质量做好实施的监控，建筑物内部的柱体上面的引线下数量，应该确保每根柱子至少两根，钢筋连接尽量采用焊接工艺，焊接处要保证平整，尽量减少焊接缝隙，以此来减少电路中的电阻值。

3 建筑物内部防雷

建筑物内部防雷主要的防止对象是反击累、电波还有雷电感应等。因为一旦出现了上述三种雷击灾害，建筑物内部的设备会遭到严重的损害，电气设备也会在瞬间高电流的作用下瘫痪，此外还可能附带的产生电磁脉冲、跨步电压等二次危害，为了减少人身财产损失，通常对此的防护措施有等电位连接和屏蔽等。

3.1等电位连接。等电位连接指的是将各金属体做永久的连接以形成导电通路，它应保证电气的连续导通性并将预期可能加于其上的电流安全导走，以此来减少电流对人、物的危害。在电气安全技术不断地发展和更新的进程中，人们注意到，大量电气事故是由过大的电位差引起的，为防止因此而导致的种种电气事故，20世纪60年起，国际上推广等电位联结安全技术的应用，现在，新建建筑物中基本上都采用了等电位联结。

等电位联结只是简单的导线的连接，并无深奥的理论和复杂的技术要求。其所用设备仅是等电位箱和铜导线，投资不大，却能极大地消除安全隐患，局部电位箱同等电位连接干线之间会形成一个环形的网络，环形网络可以就近同电位箱或者干线接口相连，总的电位连接点应该设置在地下室或者接近地面的地点，将建筑物的外部金属管道、电源线、接地线还有外部天线、信号线等连接起来。

3.2合理的屏蔽。对于放有大量微电子设备仪器的房间，应该做好充分的屏蔽措施，尽量减少对这些贵重仪器的损害，屏蔽的成功与否受屏蔽体材料、电子设备仪器的电源线、信号线、接地设施还有等电位连接有关。金属管道所布置的通道不仅具有强的防雷能力，对电磁脉冲也有很好的削弱作用。通常，我们将电气路线的核心部分安排在建筑物的内部中心位置，因为这里的电磁干扰作用最小，此外为了最大限度的屏蔽电磁干扰，接线时还应该将各楼层的接地线同穿线金属管相连接。

4 小结

综上可知，在进行高层建筑电气设备的防雷设计时应统筹建筑外部与内部的防雷方案，将其有机统一起来，通过分流、均压、屏蔽、接地线等技术措施，全方位的进行设计，这样才可以真正的提高高层建设电气设备设计的防雷能力。

参考文献:

[1]建筑物防雷设计规范[M],1994

[2]张郁芳.浅谈某高层住宅电气设计中的防雷接地设计[J].山西建筑，2008

[3]宋敏哲,刘祺,谢晓曦.浅谈建筑电气设计工程技术[J].城市建设理论研究，2011