建筑物的防雷设计浅析

摘要：本文针对建筑物防雷设计的重要性，对建筑物防雷设计思路，感应雷电入侵及建筑物防雷设计重要因素进行了探析，为建筑物防雷保护设计提供进一步研究的理论基础。

关键词：建筑物；防雷设计；感应雷电

Abstract: in this paper the importance of building lightningproof design, building lightningproof design idea, induction lightning invasion and building lightningproof design important factors on this and for building lightningproof protection design provides further study of the theoretical basis.

Keywords: buildings; Lightning protection design; Induction lightning

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

自然界有众多的不可抗逆的灾害，其中雷击是一种严重的自然灾害。随着社会经济的不断发展，高层建筑物越来越多，建筑物中的电气设施也越来越复杂。每年因建筑物内电气设施被雷击的事件时有发生，造成的损失很大，危及到人们的人身安全和财产安全。因而，高层建筑物的防雷设计就显得非常重要。

1 建筑物防雷设计思路

雷击侵入建筑物内电气设施的两种形式是感应雷和直击雷。其中，感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电流和过电压形成的雷击；而直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设施入地的雷击过电流。依据国家有关防雷设计标准，建筑物的防雷区可划分为LPZOA,LPZOB,LPZI等区。根据建筑物的防雷区划分，这样就可以决定该区域内的电气设施采取何种电涌保护器以何种方式在何处实现与共同接地体等电位联结。

电气设计人员对建筑物直击雷的LPZOA的保护区的保护设计很熟悉，根据国家相关的建筑物防雷设计规范，设计由避雷针、避雷网等混合而成的接闪器，钢屋架与立柱基础的钢筋网、屋面板钢筋等构成一个整体，其中避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体，将强大的雷电流入大地[1]。建筑物的电气设施主要防雷保护重点是防止感应雷的入侵。这是由于感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的，感应雷电压形成的几率较高，对建筑物内的电气设备尤其是低压电子设备会产生巨大的威胁。

2 感应雷电入侵探析

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。高压电力线路遭直击雷袭击后，经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。（2）由建筑物内计算机通信等信息线路入侵，可分为三种情况：①当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。 ②雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播，涉及面广，危害范围大。 ③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。 （3）地电位反击电压通过接地体入侵。雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机，反而可能引入了雷电。

由此可见，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。目前，在感应雷的防护当中，电涌保护器的使用已日趋频繁，它能根据各种线路中出现的过电压、过电流及时作出反应，泄放线路的过电流，从而达到保护电气设备的目的。

3 建筑物防雷设计重要因素

3.1 接地效果

建筑物防雷效果的成功与否的一个重要保证是良好的接地效果。建筑物防雷设计中都要考虑采用何种接地方式最经济最好。当基础包在防水卷材内或达不到规范中规定的条件时，可以做周圈式接地装置，应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外面；当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时，应利用基础内的钢筋作为接地装置。接地体靠近基础内的钢筋有利于均衡电位，此外，还可以节省为挖深沟所花费的物力和人力[3]。在基础完工后再挖深沟会影响到基础的稳定性。对砖混或木结构的建筑物，应做独立引下线并采用独立接地方式。当土壤电阻较大，使用接地极很多时，可以做周围式接地装置。这是因为周围式接地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲击阻抗，而且也有利于改善建筑物内的电位分布，并减小跨步电压。采用独立式接地方式时，以钻孔深埋接地极的效果最好，深孔接地极易达到地下水位，并且可以减少接地极的用钢量。

3.2 接闪功能

接闪功能主要指的是实现接闪功能所应具备的条件,这其中包括耐流耐压能力、接闪器的形式、接闪器与建筑物的美学统一性和连续接闪效果造价等。

3.3 屏蔽作用

建筑物避雷的屏蔽作用的目的主要是使建筑物内的电子计算机、通信设备、精密仪器及自动化控制系统等免遭雷电电磁脉冲的损坏。建筑物内的这些设施，不仅由于其本身灵敏性好，耐压水平低，建筑物附近打雷或接闪时，会受到雷电的电磁辐射影响，而且在防雷装置接闪器时会受到电磁干扰，甚至其他建筑物接闪时，也会收到从该处传来的电磁波的影响。因而，在避雷设计时，应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋，建筑物内顶板、地板及柱内的钢筋，即笼式避雷网，实现屏蔽。由于建筑物内结构的不同，墙体的钢筋有疏密的不同，钢筋密度不够时，避雷设计时应按照各种设备的不同增加网格的密度。良好的避雷屏蔽不仅可以防御雷电电磁脉冲，也可以使分流和等电位两个问题迎刃而解。

3.4 分流影响

分流影响指的是引下线对分流效果的影响。引下线的数量和直径直接影响分流效果，引下线越多，每根引下线通过的雷电流就越小，其感应范围就相应越小[4]。引下线相互之间的距离不应小于规范中的规定。当建筑物比较高时，引下线很长时，应在建筑物的中间位置增加均压环，从而减小引下线的电感电压降。这不仅可以分流，还可以降低反击电压。

3.5 均衡电位

均衡电位指的是建筑物内的各个部位形成一个相等的电位，即等电位。如果建筑物内的各种金属管线和结构钢筋都能连接成统一的导电体，建筑物内便不会产生不同的电位，这样就可以保证建筑物内不会产生危及人身安全的跨步电压和接触电压，从而对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很多好处。由于钢筋混凝土结构的建筑物内部结构大部分都是焊接或捆绑在一起的，因而最具备等电位的条件。

4 结语

建筑物的防雷设计是一项较为复杂的工作，建筑物电气设计人员应该对防雷保护设计十分清楚。对建筑物的安全使用，电气设施的保护起到重要作用，在防雷设计时，设计人员应实地了解建筑物周边情况，以便更好地确定建筑物的防雷类别。所以电气设计人员应对避雷设计做进一步研究与探讨。同时应严格按照国家规范，精心设计，确保建筑物避雷设计可靠性。

参考文献

[1] 杨彩芳. 浅谈一般建筑物的防雷设计[J]. 山西建筑，2006,32(15):40-41.

[2] 林维勇. 建筑物防雷设计规范.北京：中国计划出版社[M].2001:2-71.

[3] 梅卫群，江燕如.建筑物防雷工程与设计[J].北京：气象出版社，2004:200-330.

[4] 王世杰.建筑物防雷设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2000:19-20.