建筑物防雷保护浅析

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摘要:我国每年建筑物因遭受雷击而导致电气设备破坏的事件时有发生，其所造成的损失也非常巨大，因此防雷保护工程日益受到重视，建筑物的防雷保护设计就显得尤为重要。本文将对建筑物防雷保护的相关原理进行分析探讨。

关键词:建筑物防雷,直击雷,电子过电压,防雷参数

Abstract: China building for each year to shock the electrical equipment damage incidents, its the loss has also very great, so more attention being paid to lightning protection engineering, building lightning protection design are particularly important. This paper will be to building the relevant principles of lightning protection is discussed.

Keywords: building lightningproof violent, ray, electronic overvoltage, lightning protection parameters

中图分类号：TU856文献标识码： A 文章编号：

1 引言

随着电子设备的广泛使用，雷电电磁脉冲的危害也相对严重起来。建筑物防雷就成为建筑物质量的重要组成部分，不仅应具备直击雷的防护措施，还应具备雷电电磁脉冲的防护措施。

1.1 直击雷的危害

闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力，其破坏作用很大，能直接造成被击建筑物燃烧、起火、爆炸，如果直接击中人畜则会造成人畜的伤亡。直击雷可直接作用在构筑物上，也可通过架空线路、露天的金属管路等途径侵入。

1.2 雷电感应及雷电电磁脉冲的危害

雷电感应及雷电电磁脉冲的危害是指闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花，对设备尤其是电子设备会生产很大的危害。

1.3 雷电过电压入侵建筑物电气设备的形式

雷云放电是大气中的一种自然现象，由雷电引起的过电压，称为大气过电压，又称雷电过电压。雷电过电压入侵电器设备的形式有两种：直接雷和感应雷。雷电直接击中线路并经过电器设备入地的雷击过电流称为直击雷；由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压、过电流形成的雷击称为感应雷。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径：(1)由供电电源线路入侵；(2)由建筑物内计算机通信等信息线路入侵；(3)地电位反击电压通过接地体入侵；对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容，设计的合理与否，对电气设备的安全使用与运行有着至关重要的作用。

因此建筑物的防雷设计必须将外部防雷和内部防雷作为整体统一考虑。那么，怎么样才能够起到保护建筑物和建筑物内人员和设备的安全？

2 防雷保护相关措施

2.1外部防雷

外部防雷主要指建筑物的防雷，一般是防止建筑物或设施(含室外独立电子设备) 免遭直击雷危害，其技术措施可分接闪器、引下线、接地体和法拉第笼。

(1)接闪器——根据建筑物的地理位置、现有结构、重要程度等，决定采用避雷针、避雷带、避雷网等相关联合接闪方式。

(2)引下线——断面积足够大, 连接牢固。（规范是从冲击接地电阻足够小上做要求，基本是每处不大于10欧姆）

(3)接地体——根据GB 50057—2010 《建筑物防雷设计规范》(2010年版)，建筑物的防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置(对于室外独立设备可以采用独立接地),并宜与埋地金属管道相连接；某些设备制造厂商有特殊接地要求， 将直流地与其它六个地分开以避免电磁干扰和零地电压升高。

2.2 内部防雷

(1)电源线路防雷：主要是防止雷电波通过电源线路对计算机及相关设备造成危害。为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压过大或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备，以及防止线缆遭受二次感应，一是在大楼电源的总进线处安装放电电流较大的首级电源避雷器，二是在重要楼层或重要设备电源的进线处加装次级或末级电源避雷器。为了确保遭受雷击时，高电压首先经过首级电源避雷器，然后再经过次级或末级电源避雷器,首级电源避雷器和次级电源避雷器之间的距离要大于5米，如果两者间距不够，可采用带线圈的防雷箱，这样可以避免次级或末级级电源避雷器首先遭受雷击而损坏。

(2)信号线路防雷：由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量，因此要求网络通信设备(包括消防报警设备、视频监控设备、计算机网络设备等)能够承受较高能量的瞬时冲击，而目前大部分通信设备由于电子元器件的高度集成化而致耐过压、耐过流水平下降，通信设备在雷电波冲击下遭受过电压而损坏的现象越来越多，其后果是可能造成整个通信系统的运行中断，消防系统失灵等。因此必须在网络通信接口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行。对通信系统进行防雷保护，选取适当保护装置非常重要，应充分考虑防雷产品与通信系统匹配。

通信接口避雷器考虑的主要因素如下：(1)线路上可能感应的浪涌形式(例如波形、时间参数和最大峰值)；(2)接口电路模拟雷电冲击击穿电压临界指标；(3)保护对象在正常工作状态下的数据信号电平；(4)保护装置在模拟雷电冲击下的残压参数指标；(5)保护装置的耐冲击能力；(6)系统的工作频率；(7)保护对象的接口方式；(8)工作电压。

3 防雷保护设计涉及的几个重要因素

(1)接闪功能：指实现接闪功能所应具备的条件，包括接闪器的形式(避雷针、避雷带和避雷网) 、耐流耐压能力、连续接闪效果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。

(2)分流影响： 指引下线对分流效果的影响。引下线的截面大小和数量直接影响分流效果，引下线多，每根引下线通过的雷电流就小，其感应范围就小。引下线相互之间的距离不应小于规范中的规定。当建筑物很高，引下线很长时，应在建筑物的相关部位（设置详见规范）增加均压环，以减小引下线的电感电压降。这不仅可以分流，而且还可以降低反击电压。

(3)均衡电位： 指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位， 即等电位（局部等电位）。具体做法包括接地体敷设成水平网格、均压环（均压带）、泳池的均衡导线等，这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压，对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好处。

(4)屏蔽作用：屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。建筑物内的这些设施，不仅在防雷装置接闪时会受到电磁干扰，而且由于它们本身灵敏性高且耐压水平低，有时附近打雷或接闪时，也会受到雷电波的电磁辐射的影响，甚至在其他建筑物接闪时，还会受到从该处传来的电磁波的影响。因此,我们应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋，即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋，使其构成一个立体的网笼（即笼式避雷网），从而实现屏蔽。由于结构构造的不同，墙内和楼板内的钢筋有疏有密，钢筋密度不够时，设计人应按各种设备的不同需要增加网格的密度。良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解， 而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。此外，建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。

(5)接地效果：指接地效果的好坏。良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。

(6)合理布线： 指如何布线才能获得最好的综合效果。现代化的建筑物都离不开照明、动力、电话、电视和计算机等设备的管线,，在防雷设计中, 必须考虑防雷系统与这些管线的关系。

4 结语

随着信息技术的迅速发展，建筑物雷电防护已提高了要求，信息系统的雷电保护成为考虑的重点，建筑物的防雷保护设计已经是一项多学科、跨部门的复杂系统工程，因此我们必须紧密结合信息工程技术和电磁兼容技术，采取综合治理、系统防护。设计中还必须严格遵循有关的规范和标准，对建筑物内的各种设备应该单独考虑，综合设计，使防雷设计做到科学性、实用性和经济性。

参考文献

[1]朱林根.21世纪建筑电气设计手册下册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]清华大学．建筑物内电气和电子系统[M]．北京：中国标准出版社，2008．

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