高层建筑怎样防雷

高层建筑怎样防雷

张玉良1张梦琦2于奇3

1伊通满族自治县气象局2梨树县气象局3四平市气象局

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。本文详尽介绍了各种雷的产生及防护，设计、施工的具体方法。

关键词：直击雷；侧击雷；感应雷；雷电波入侵

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、雷电波侵入。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、其他物体、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现象。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》GB50057-2010、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012、《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008、《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010等。通常都是采用接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网或金属构件作为接闪器，将雷电流引下来，并通过做引下线的金属导线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，均压环是高层建筑为防止侧击雷而设计的环建筑物周边的水平接闪带。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。

防护感应雷由电源防雷，信号系统防雷，等电位连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，由于浪涌保护器生产厂家的设计思想各不相同，相应其浪涌保护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浪涌保护器防雷。目前，计算机远程联网常采用的方式有电话线、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、线路电平等选择相应浪涌保护器，将通讯浪涌保护器串联在通讯线路上。等电位连接是减少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、设施管道、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。

雷电波侵入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3X108m/s。雷电波侵入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。属于雷电波侵入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电话时突然遭雷击伤亡都属于这类事故。为了防止雷电波侵入沿低电压线路进入室内，低压项链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，不影响系统运行，当因雷击，由于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，一边系统正常运行。

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、接闪网格、接闪带、接闪杆、均压环、等电位、浪涌保护器（SPD）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。