摘要:本文以現代建筑物雷電防護為研究對象，對現代建筑物的綜合防雷技術進行了探討分析,從雷電所導致的危害入手，對現代建筑的綜合防雷技術進行了探討分析，具有一定的參考價值。
　　關鍵詞:雷電；雷電危害；建筑物；防雷設計；防雷施工
　　1雷電入侵途徑的類型
　　1.1直擊雷
　　即雷電直接擊在建筑物或設備上產生的熱效應和電動勢作用。由于雷擊時，直擊雷電壓高達幾百萬～2000KV或更高；雷擊電流高達數十至～幾百千安、雷電通道可產生最高達2000℃的溫度，在強大的雷電流作用下，物體縫隙中的氣體劇烈膨脹、水份急劇蒸發，產生強大的熱效應和機械效應，從而使被擊物或人、畜受到嚴重的損壞，同時可能會引起火災。
　　1.2雷電感應
　　雷電感應是指閃電放電時，在附近導體上產生靜電感應和電磁感應，也稱間接雷或叫二次雷害；它沒有直擊雷那么猛烈，但它發生的機率比直擊雷高的多。當空間有帶電的雷云出現時，地面上的一切物體，尤其是導體，由于靜電感應作用，帶上與雷云極性相反的大量束縛電荷，在雷云對地或對另一雷云閃擊放電后，導體上的束縛電荷變成自由電荷，向導體的兩端移動，從而產生出很高的靜電感應電壓，其過電壓幅值可達幾萬到幾十萬伏，這種靜電感應產生的過電壓對接地不良的電氣系統有破壞作用，對建筑物內的導線，接地不良的金屬物導體和大型的金屬設備放電容易產生電火花而引起火災；對存放易燃易爆物品的建筑物有引起爆炸的危險，危及人身安全。另外，在雷電閃擊時，由于雷電流有極大峰值和陡度，在雷電流通道周圍的空間產生有強大的脈沖電磁場，實驗證明，當雷電流形成的磁場強度達2．4G時，就可以使一般微電子設備發生永久性破壞，即使磁場強度降到0．07G也能造成它們誤動作，而處在電磁場中的導體也會感應出較大的電動勢，對建筑物內的電子設備造成干擾、破壞，又或者使周圍的金屬構件產生感應電流，從而產生大量的熱而引起火災。
　　1.3雷電波侵入與雷電反擊作用
　　當架空線或金屬管道遭受直擊雷或感應雷后，所產生的雷電波沿著這些金屬管道、管路，特別是沿輸電線、通信電纜、無線電天線等侵入，形成所謂高電位引入，而造成火災或人身傷亡事故。另外，當雷電流通過金屬物體落地時，由該物體的波阻抗及其接地電阻產生電位升高，其值：
　　Vx＝LoHdi／dt十ir十iR
　　式中：r為測試點至接地體的電阻
　　i通過引下線的雷電流100kA
　　Lo為引下線單位長度電感
　　Lo＝1．67／μH／m
　　H為測試點距大地的高度，取H＝l0
　　R為接地電阻
　　當r＝0，R＝10Ω時，Vx＝1．6MV
　　當r＝0，R＝0時，Vx＝0．6MV
　　Vx一般高達數十千伏至數百千伏，當它擊穿附近的空氣或土壤間隙，把高電位傳送到其它物體上，便形成對別的物體的反擊，因空氣間隙的擊穿電壓很高，所以反擊一般僅限于幾米范圍內，反擊的發生，可能使電氣設備絕緣被破壞，金屬管道被燒穿，甚至會引起火災、傷亡事故。
　　2現代建筑物防雷設計思路
　　2.1設計的全面性
　　建筑物防雷系統由接閃、分流、均壓、屏蔽、布線和接地6項要素組成,這些要素自身結構與建筑物的結構有機地組成一個整體,這個整體與外部環境有著多方面的聯系[1]。雷電對建筑物及其內部設備的作用是多途徑的,有直擊雷擊,有沿金屬管路、各種線路引入的瞬時過電壓,還有空中傳播的LEMP,因此對建筑物的防雷設計不能片面,而應全面系統地對不同形式的雷電采用不同防護措施。
　　2.2設計的合理性
　　現代建筑物大量采用鋼結構和鋼筋混凝土結構,而且體積高大,本身具有較強的耐雷擊能力,因此設計時應把防雷諸要素與建筑物的結構有機地結合起來,利用鋼筋構成協調的防雷結構,使之發揮出整體的最優防雷功能。主要思路為:
　�、僭诮ㄖ�物屋面采用避雷網,在屋面突出部分或通訊設施上安裝避雷針或帶。
　　②利用建筑物的結構鋼筋作引下線,并適當增加引下線的數量,對減少各層的反擊電壓和減少各分支電流的電磁感應都有良好的作用。
　�、劾�用各層樓板鋼筋或高(多)層建筑物均壓環與作引下線的主筋連接,有利于均壓的形成,有效降低室內反擊電壓和有利于對空中電磁場的屏蔽。
　　④從各層梁、板、柱內主筋焊出接頭,便于與室內設備接地母線連接。
　�、堇�用四周圈式接地體和基礎鋼筋接地網,便于與引入建筑物的各種金屬管道、電纜屏蔽層連接。
　�、逓楸苊饬鹘浗ㄖ�物外墻柱內鋼筋的雷電流產生的電磁感應,設計時應將信息系統及各種電氣線路放置或敷設在建筑物內的中心部位,把防雷系統諸多要素與建筑物結構有機結合,不但可以降低建設投資,還能獲得最佳的防雷效果。
　　2.3設計的層次性
　　建筑物防雷系統設計的層次性是指將建筑物需要保護的空間劃分為幾個防雷保護區,指明對LEMP有不同敏感度的空間,根據設備的敏感性確定合適的連接點�？梢愿鶕�不同防雷保護區雷電磁場衰減的分布情況,確定不同性質設備的布設位置;對所有穿過不同保護區界面的金屬物進行等電位連接,并在每個界面處加設屏蔽措施;合理布線并對進入不同保護區的電纜、線路在不同界面處選擇不同特性的過壓保護器,進行分流和限壓。通過層層防設使侵入到信息系統防雷保護區的雷電干擾信號降到最低程度。
　　2.4設計的目的性
　　在了解建筑物的結構和功能之后,按照需要保護的程度確定防雷設計,如在對建筑物外部防雷設計時要參考當地的土壤、氣象、地理環境等自然條件,及雷擊規律、雷電參數和年預計雷擊次數。內部防雷設計時要參考設備允許電壓脈沖的參數。在建筑物防雷設計時要參考建筑物受雷擊能力和雷擊事故損失的性質和大小,還應對建筑物與建筑物,同一個建筑物中的房間與房間、設備與設備,所采取的防雷措施都應區別對待,以達到整體優化設計。
　　3現代建筑物防雷系統的施工建議
　　除按圖紙設計、國家規范及國家建筑標準設計圖施工外,施工中還應注意以下幾點:
　　3.1基礎防雷圖的施工事項
　　在利用樁、承臺、地梁、引下線形成良好的基礎接地時,它們之間的焊接較復雜,施工單位應對防雷用的鋼筋用油漆標明。引下線與引下線之間的連接最好用地梁(或地板筋)連接,盡量不用扁鐵連接。進入建筑物的主配電箱的接地也應與防雷接地接到一起(防止雷電反擊)。搭接焊指數要求為單面焊12d,雙面焊6d,焊接角度<90°。
　　3.2立面防雷圖的施工事項
　　均壓環主要是用于高層建筑物的防雷,它的施工要求是在某個樓層(十層以上,包括十層)平面內形成等電位,即建筑物遭受雷擊后在這個平面內的任一點的瞬時過電壓都是相等的。但要注意在有窗戶及陽臺金屬欄桿的地方做等電位連接(預留接地端子),它們的連接最好是用鏍絲,這樣做的目的主要是防側擊雷。
　　3.3天面防雷圖的施工事項
　　天面防雷主要包括天面網格、避雷針、帶(建筑物的接閃部分),只有將天面網格、避雷針、帶與引下線良好的連接起來,才能保證建筑物遭雷擊后造成的損失降到最底。30多年的運行經驗證明,充分利用建筑物結構鋼筋設計成“法拉第籠”式防雷網是目前國內外公認的經濟可靠的防雷方式。
　　4防雷技術
　　4.1接地和引下線
　　接地就是讓已經納入防雷裝置的閃電能量泄放入地，良好的接地裝置是防雷中至關重要的一環。接地電阻值越小過電壓值越低�，F代建筑物防直擊雷已廣泛采用避雷帶、避雷網和多引下線系統，實踐證明利用建筑物深埋地下的基礎樁、梁、柱等結構鋼筋，形成一個網格的接地體裝置，作為多引下線和接地裝置，具有經濟、美觀和利于雷電流散流以及不必維護和壽命長的優點。將建筑物內的樁筋、地梁內的主筋和柱內的主筋焊接起來，并把地梁外圈梁中間(網格)鋼筋焊接成一個閉合環路，組成一個完整的接地系統。這種接地系統與大地接觸面廣，接地電阻低，而且鋼筋得到混凝土的保護，受侵蝕作用減少，接地電阻比較穩定，防直擊雷是相當有效和安全可靠的。
　　4.2屏蔽與均壓
　　現代鋼筋水泥的建筑物內有縱橫交錯的鋼筋，有效利用建于屋頂的避雷帶、網和四周墻面內的柱鋼筋作為引下線，以及梁鋼筋相互焊接，把進入建筑物的金屬管道及金屬構件作良好電氣連接，連接中要注意各信息系統間的電磁兼容問題。這樣，整座建筑物就形成了一個理想的“法拉第籠”屏蔽網，十分有利于消弱建筑物內部的電磁場。不但能使雷電流有良好的散流途徑，均壓分流、接地電阻小，而且整座建筑物形成統—的等電位系統，保持均壓作用，并可以避免建筑物產生雷電反擊的危害。這種設計不僅經濟實惠而且符合現代防雷的思路，為電氣和電子設備防止雷電磁脈沖（LEMP）破壞提供了基礎條件。
　　4.3防側擊
　　在高層的建筑物防雷中，考慮到雷電流的散流途徑長、從接閃器到引下線到接地裝置的電位梯度大，為了均衡電位，降低電位梯度，廣東氣象防雷部門在施工方案中都有一個統一的認識：即在30m以上高度，每隔一層，沿建筑物四周敷設一道避雷帶與各根引下線焊接或直接利用外圈梁的鋼筋焊接成閉合回路，構成水平避雷帶，可有效地防范雷電側擊。
　　4.4電源線與信號線的防護
　　隨著信息技術的迅速發展，現代高科技電子設備廣泛使用，由于其靈敏度高、耐壓低，很容易受到雷電電磁脈沖感應。因此，除建筑物必須在低壓側裝設低壓電涌保護器及各樓層設置相應的電涌保護器以及電器匯流排外，還要把電線、電纜穿金屬管埋地并與接地裝置相連。各種電涌保護器（SPD）的接地線以最直和最短的距離與電器匯流排進行電氣連接，這樣可大大減小設備的損壞，實踐證明其安全效果相當顯著。
　　5結束語
　　總之，新建筑物防雷是一項系統工程，防雷裝置也不是一勞永逸的，要結合實際因地制宜，靈活應用，采取具體措施，重視各個環節的質量，構成一個完整的綜合防護體系，才能收到預期的效果，最終使建筑物的防雷裝置真正發揮出保護建筑物內人和設備安全的作用。
　　參考文獻:
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