雷电对建筑物的危害及等电位连接在建筑防雷中的意义研究

【摘 要】雷电作为一种自然现象，其破坏力非常强大。尤其雷电袭击没有采取防雷措施的建筑物，将严重威胁建筑物的安全及人们的生命与财产。因此，客观分析建筑物的常见雷电危害，意识到等电位连接在建筑防雷中的重要意义，具有一定必要性。

【关键词】建筑物；雷电；危害；等电位连接；意义

在现代建筑发展过程中，内部安装了各种各样的电子设备和电气设备，做好建筑物的防雷保护工作非常重要。如果强大的电流经过建筑物，将产生剧烈的机械力及热效应，对建筑物及相关设备造成损害。因此，当前建筑物的雷电事故频繁发生，产生了较大的损失，除了采用传统的雷电防护技术措施以外，选用等电位连接技术，是实现雷电综合防护技术的重要选择，具有经济性、实用性优势。以下将对相关内容进行分析：

1、雷电对建筑物的危害

雷电的破坏作用主要源自雷电流，其危害主要包括：一方面，在建筑物中产生直接的电动力和热效应；另一方面，发生二次作用，即静电感应、电磁感应等，当雷电流通过导体之后产生热量，造成金属的融化或飞溅，进而发生火灾及爆炸事件。如果输电线路、金属屋顶等导体处于雷云及大地之间，那么导体就会产生和雷云性质相反的负荷；当雷云完成放电之后，雷云和大地之间的电场就会快速消失，此时导体中存在的电荷尚未消散，就会形成较大的对地电位，即“静电感应电压”。如果电荷传播到导体的两侧，而线路刚好进入建筑物之后，就会将高电位也带入室内，对设备及人身安全造成危害。

2、等电位连接在建筑防雷中的意义

2.1 等电位连接在建筑屋顶的应用

为了避免由于雷电侵袭建筑物而产生破坏，根据雷电电流特性，需要在建筑中安装防雷保护装置，但是单纯的防雷保护装置不足以抵挡复杂的雷电侵害，还需要在建筑内部进行等电位连接，避免高电位进入室内而发生跳闪或者反击。当前大多建筑物是钢筋混凝土结构，内部钢筋相互交错，应该将其有效连接并保持网格尺寸的适合性，进而形成雷电电流的导通电路，并且在建筑屋顶形成等电位平面。如果能够将屋顶的钢筋网与大地连接，在建筑中形成闭合的笼子状，当雷电入侵到屋顶之后，可以瞬间将电流分散给大地，进而保障建筑物中的设备及人员安全。随着各种建筑物中屋顶设备、管线等越来越复杂，只有发挥屋顶等电位连接的作用，安装综合接闪器，才能有效避免发生跳闪问题，减少由于高电位入侵而产生的破坏作用。

2.2等电位连接在建筑结构的应用

从现代建筑物的内部结构来看，大多以承重墙或者构造柱的结构主筋作为引下线，并以此进行引下线接地。建筑中构造柱的钢筋连接性较好，也可实现结构基础钢筋和内部钢筋的可靠性连接；再加上柱子的数量比较多，涉及钢筋数量也比较多，可以形成雷电电流流通中的有效通道。当雷电电流进入建筑之后，在楼板中形成了等电位平面，就不会影响设备运行和人员安全；对于竖向金属管道来说，由于其电位相对较高，如果不能妥善处理，就可能发生跳闪问题。因此，将金属管道和建筑物结构中的主筋连接起来，就可实现“均压”。这种情况下，无论建筑物处于任何一个平面，当雷电电流经过之后，就会形成等电位平面，进而保护设备安全与人员安全。利用接地体的作用，可以将雷电电流导入到大地中，当雷电电流通过之后，接地体电位、相邻金属导体等上升，可能引发跳闪。采取联合接地方法，确保其处于同一个电位，就可较好地避免这一问题发生。

2.3等电位连接在建筑配电系统的应用

在建筑物的供配电系统中，通过城市电网可引入交流电源；如果发生雷电作用并直击电网，在线路中就会形成过电压波，当过电压波沿着线路进入到建筑内部，再经过交流电源进入电力设备，就会对设备运行造成干扰或者产生破坏作用。同时，雷电的过电压波也可能通过通信线路或者交流电测传播到直流电源系统中，对直流电源和负载电路的运行安全造成威胁；在建筑的防雷界面进行等电位连接，利用等电位端子板将接地线和基础接地连接起来，由电源线路而产生的雷电流进入到大地中，此时等电位连接可以避免局部电位升高，进而形成电位差。

结合国家的相关规范和标准，在建筑物的电源及设备之间实行防雷接地，采取等电位连接方法；由于雷电流产生的峰值相对较大，其经过的地方就会发生电位升高现象，容易引发设备或者人身事故。因此，采取等电位连接方式，已成为建筑物配电系统防雷的重要技术手段；以建筑物供配电系统的TN系统模式为例，在该系统中应用等电位连接，可以将TN系统中沿着PE线或者PEN线传导的故障及时清除，避免由此引发电气事故。在建筑物的电源进线位置，应设置电气接地母排，同时将金属保护管、设备外壳、建筑物地下钢筋等，与接地母排进行可靠连接。当总等电位连接到同一个电位中，建筑物就不会产生电位差，可通过总等电位连接消除TN系统产生的故障电压，避免发生电击事故。

2.4等电位连接在建筑信息系统的应用

现代智能建筑中的信息系统非常复杂，对于其外露的可导电部分，应该构建等电位的连接网络，实现和接地系统的连接。这种情况下，等电位连接结构可概括为两种模式：其一，S型。即星型结构信息系统，其中所有的金属组件以某个点作为核心，与共用的接地系统相连接，形成“Ss等电位连接网络”。这种等电位连接网络适合在较小的局部系统中使用，所有的设施管线及电缆都将通过接地基准点而进入信息系统中；其二，M型。即网型结构信息系统，其中所有的金属组件通过若干点连接到接地系统中，形成“Mm等电位连接网络”。M型等电位连接网络适合在开放性的系统中使用，在设备之间敷设电缆及线路，其中电缆、设施等从多处进入到信息系统中。另外，对于特别复杂的信息系统来说，可以选用综合性结构方法，将S型局部等电位连接网络与M型网状结构结合起来。

2.5等电位连接在建筑功能部位的应用

在建筑的电梯机房、监控机房、计算机机房中，应该进行局部等电位连接；将范围内的钢筋、金属管道、电源保护线等利用铜芯导线联通起来，通过局部等电位连接，可以将总等电位连接之后的金属管道传导故障、PEN沿线故障电压等消除，降低可能产生的接触电压。例如，建筑中的浴室是电击危险较大的场所，以往雷击事故时有发生，因此在浴室中进行局部等电位连接，非常必要。在相对较小的范围中实现等电位连接，其施工过程较为简单、方便，利于维护和管理，安全效果良好；另外，实行局部等电位连接，也可有效避免建筑物防雷及电子信息设备防雷产生的干扰问题。

由上可见，雷电已成为破坏建筑物的主要原因之一，而等电位连接技术则在建筑防雷中起到积极作用，既可以避免由于雷击而破坏建筑物，也可避免高电流入侵到建筑室内，对人员安全和设备安全造成损害。因此，在建筑施工中意识到防雷保护工作的重要性，采用等电位连接技术，确保综合防雷质量水平，延长建筑物的使用寿命。

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