试论现代建筑物综合防雷技术

1、试论现代建筑物综合防雷技术摘要随着国民经济的迅猛发展，现代民用建筑日益 向高层化、智能化方向发展。为了防止雷电伤及建筑物，引发 火灾甚至爆炸，造成建筑物倒塌、设备毁坏及人身伤害的重大 事故，科学家和工程师们对建筑物防雷保护技术的研究从未 停歇过。现代建筑物对防雷标准的要求日趋严格，海南省是雷电频发区，更加应该重视建筑物的防雷。文章对现代建筑物的综合防雷技术进行探讨，以供大家参考。关键词雷电危害;建筑物；综合防雷作者简介蔡国忠，海南泰盛建筑工程有限公司，海南海 口 ,570206中图分类号TU2 文献标识码A 文章编号1007-7723(2010)06-0054-0002雷电是大气中的放电现象。

2、雷电产生于雷雨云之中，雷雨云是发生雷电的先决条件。气象学中，雷雨云叫积雨云。雷电所产生的强大闪电电流、炽热的高温、猛烈的冲击波效应、瞬变静电场和强烈的电磁辐射等物理机械效应，给人类生活带来种种危害。自从 200多年前美国发明家富兰克林发明避 雷针以来，人类社会在防雷技术方面已取得了长足的进步，但仍不能做到完全避免雷击灾害的发生。进入21世纪，人类活动加剧，经济全球化，随着各种高科技产品尤其是计算机网络和微电子技术在各行各业的广泛应用，给现代防雷提生了更高更新的要求。现代建筑物外部防雷装置都已具备 ，但对内部 很多现代化设备的防护，社会还缺少相应的知识和意识。加上 侥幸心理作祟，所以极易发生雷击

3、事故。 这就要求我们依照整 体规划、综合治理、全方位防护、精细施工、多层次设防的 原则,把现代防雷作为一个系统的综合防雷工程来设计施工。一、雷电入侵途径的类型雷电造成危害的基本种类是：直击雷、感应雷、雷电波侵入与雷电反击等种类的作用。（一）直击雷的作用即雷电直接击在建筑物或设备上产生的热效应和电动势作用。由于雷击时，直击雷电压高达几百万 2000KV或更 高;雷击电流高达数十几百千安、雷电通道可产生最高达2000 c的温度，在强大的雷电流作用下，物体缝隙中的气体剧烈膨胀、水分急剧蒸发，产生强大的热效应和机械效应 ，从而使被击物或人畜遭到严重的损坏 ，同时可能会引起火灾。（二）雷电感应雷电感应是

4、指闪电放电时，在附近导体上产生静电感应 和电磁感应，也称间接雷或叫二次雷害；它没有直击雷那么猛 烈,但它发生的几率比直击雷高得多。 当空间有带电的雷云由 现时，地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应作用，带上与雷云极性相反的大量束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，导体上的束缚电荷变成自由电荷，向导体的两端移动，从而产生由很高的静电感应电压，具过电压幅值可达 TOC o 1-5 h z 几万到几十万伏。这种静电感应产生的过电压对接地不良的 电气系统有破坏作用，对建筑物内的导线、接地不良的金属物 导体和大型的金属设备放电容易发生电火花而引起火灾；对存放易燃易爆物品的建筑物有引起爆炸的危

5、险，危及人身安全。另外，在雷电闪击时，由于雷电流有极大峰值和陡度，在雷 电流通道周围的空间产生有强大的脉冲电磁场。实验证明，当雷电流形成的磁场强度达2.4G时，就可以使一般微电子设备发生永久性破坏。即使磁场强度降到0.07G也能造成它们误动作，而处在电磁场中的导体也会感应由较大的电动势，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，或者使周围的金属构件产生感应电流，从而产生大量的热而引起火灾。（三）雷电波侵入与雷电反击作用当架空线或金属管道遭受直击雷或感应雷后，所产生的雷电波沿着这些金属管道、管路，特别是沿输电线、通信电缆、无线电天线等侵入，形成所谓高电位引入，而造成火灾或人身 伤亡事故。另外，当雷电流

6、通过金属物体落地时，由该物体的 波阻抗及其接地电阻产生电位升高，其值Vx=LoHdi/dt+ir+Ir（式中r为测试点至接地体的电阻，i为通过 引下线的雷电流100kA,Lo为引下线单位长度电感,H为测试点距大地的高度，R为接地电阻）。Vx 一般高达数十千伏至数 百千伏，当它击穿附近的空气或土壤间隙 ，把高电位传送到其 他物体上，便形成对别的物体的反击。 因空气间隙的击穿电压 很高,所以反击一般仅限于几米范围内。反击的发生，可能使电气设备绝缘被破坏，金属管道被烧穿，甚至会引起火灾、伤 亡事故。二、综合防雷技术根据上面对直击雷、感应雷和雷电波侵入雷害的分析 , 要使建筑物内部设备不受雷电侵害或使

7、雷击损害降到最低 程度的根本办法，就是使建筑物具有一套完善的综合防雷装 置。为了实现其对不同雷害的防护目的 ，必须采用合理的防直 击雷装置、带有分流的多引下线系统、适宜的屏蔽和均压措 施、良好的接地装置、加装电涌保护器等技术措施。因此 ， 建筑物的防雷装置应包括接地体、引下线、避雷网格、避雷 带、避雷针、避雷线、均压环、等电位屏蔽、电涌保护器共 九个技术环节。（一）接地和引下线接地就是让已经纳入防雷装置的闪电能量泄放入地，良好的接地装置是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过 电压值越低。现代建筑物防直击雷已广泛采用避雷带、避雷 网和多引下线系统。实践证明，利用建筑物深埋地下的基础 桩、梁、柱

8、等结构钢筋，形成一个网格的接地体装置，作为多 引下线和接地装置，具有经济、美观和利于雷电流散流以及不 必维护和寿命长的优点。将建筑物内的桩筋、地梁内的主筋 和柱内的主筋焊接起来，并把地梁外圈梁中间（网格）钢筋焊接 成一个闭合环路，组成一个完整的接地系统。这种接地系统与 大地接触面广，接地电阻低，而且钢筋得到混凝土的保护，受侵 蚀作用减少，接地电阻比较稳定，防直击雷是相当有效和安全 可靠的。（二）屏蔽与均压现代钢筋水泥的建筑物内有纵横交错的钢筋，有效利用建在屋顶的避雷带、网和四周墙面内的柱钢筋作为引下线，以及梁钢筋相互焊接，把进入建筑物的金属管道及金属构件 作良好电气连接，连接中要注意各信息系统

9、间的电磁兼容问 题。这样，整座建筑物就形成了一个理想的“法拉第笼”屏蔽 网，十分有利于消弱建筑物内部的电磁地。不但能使雷电流有良好的散流途径，均压分流、接地电阻小，而且整座建筑物形 成统一的等电位系统，保持均压作用，并可以避免建筑物产生 雷电反击的危害。这种设计不仅经济实惠而且符合现代防雷 的思路，为电气和电子设备防止雷电磁脉冲（LEMP）破坏提供了基础条件。（三）防侧击在高层的建筑物防雷中，考虑到雷电流的散流途径长、从接闪器到引下线到接地装置的电位梯度大，为了均衡电位 降低电位梯度，气象防雷部门在施工方案中都有一个统一的 认识:即在30m以上高度，每隔一层，沿建筑物四周敷设一道避 雷带与各根引下线焊接或直接利用外圈梁的钢筋焊接成闭 合回路，构成水平避雷带，可有效地防范雷电侧击。(四)电源线与信号线的防护随着信息技术的迅速发展，现代高科技电子设备广泛使 用,由于其灵敏度高、耐压低 彳艮容易受到雷电电磁脉冲感应。 因此，除建筑物必须在低压侧装设低压电涌保护器及各种楼 层设置相应的电涌保护器以及电器汇流排外，还要把电线、电缆穿插金属管埋地并与接地装置相连。各种电涌保护器(SPD)的接地线以最直和最短的距离与电器汇流排进行电气连接。 这样可大大减小设备的损坏，实践证明其安全效果相当显著。三、结语总之,建筑物防雷是一项系统工程，防雷装置也不是一 劳永逸的，