現(xiàn)代建筑的電氣防雷設計分析

1、現(xiàn)代建筑的電氣防雷設計分析摘要：由于雷擊而造成建筑物內(nèi)電氣設備損壞的事件在我國每年都有發(fā)生，造成了非常嚴重的損失。所以，建筑物的防雷措施就顯得尤為重要。防雷，簡而言之就是為了避免建筑物自身直接受到雷電的襲擊，在建筑物上安裝避雷針（線、網(wǎng)、帶）等或者其他的金屬物等在將雷電引導入地下。我國也是一個雷電災害頻發(fā)的國家。因此，了解雷電的規(guī)律，掌握正確的預防措施和自救方法是十分必要的。關鍵詞：建筑物防雷；雷電；整體防護1 雷電的產(chǎn)生以及防護措施 1.1 雷電的形成 雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中，因此常伴有強烈的陣風和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風。積雨云頂部一般較高，可達20公里，云的上部常有冰晶

2、。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空氣對流等過程，使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復雜，但總體而言，云的上部以正電荷為主，下部以負電荷為主。因此，云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后，就會產(chǎn)生放電，這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。閃電的平均電流是3萬安培，最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高，約為1億至10億伏特。一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦，相當于一座小型核電站的輸出功率。放電過程中，由于閃道中溫度驟增，使空氣體積急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，導致強烈的雷鳴。帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時，它們之間就發(fā)生激烈的放電。雷電流可達幾十萬安,其能量巨大,可損壞建筑物,中斷通信,危害人

3、身安全。雷過電壓分為兩種:直擊雷過電壓及雷電感應過電壓。 (1)直擊雷過電壓(傳導過電壓)。架空線路直接遭受雷擊后,高壓沖擊波形成的過電壓沿線路傳播損壞設備稱為傳導過電壓,傳導過電壓會導致設備與大地間的絕緣損壞。 (2)雷電感應過電壓。由于雷電是高頻脈沖電流,持續(xù)時間不超過100s,雷擊點附近的線路由于電磁感應會產(chǎn)生脈沖浪涌。脈沖浪涌通過線路侵入設備系統(tǒng),會造成設備失靈或永久性損壞。此外,雷電流流入大地時,由于存在散流電阻,該區(qū)域不同地點會有不同的電位,即使在很短的距離內(nèi)也會產(chǎn)生電位差,在低壓配電裝置中也會產(chǎn)生過電壓。 1.2 直擊雷的防護 直擊雷的防護主要是依照國際電工委員會IEC1312_

4、13雷電電磁脈沖的防護、電子計算機機房設計規(guī)范、電子設備雷擊導則、建筑物防雷設計規(guī)范等。避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或者金屬物件等都是經(jīng)常被采用的作為接閃器的材料，他們的作用是將雷電流接收，并通過作引下線的金屬導體導引到埋在大地起散流作用的接地裝置再散發(fā)入地。 1.3 感應雷的防護 電源防雷。依照房屋結(jié)構(gòu)要求，應該對配電系統(tǒng)電源采用一體化防雷措施，由于避雷器生產(chǎn)廠家的設計思想各不相同，相應其避雷器的性能特點也不盡一致。 信號系統(tǒng)防雷。和電源防雷相類似，通訊網(wǎng)絡主要通過設置避雷器來進行防護。目前，計算機遠程聯(lián)網(wǎng)常采用的方式有電話線、專線、X.25、DDN 和幀中繼等，通訊網(wǎng)絡設備主要為 MOD

5、EM、DTU、路由器和遠程中斷控制器等。通常根據(jù)通訊線路的類型、通訊頻帶、線路電平等選擇通訊避雷器，將通訊避雷器串聯(lián)在通訊線路上。 等電位聯(lián)接。等電位聯(lián)接的目的，在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差。為防止雷電反擊，將機房內(nèi)的主機金屬外殼、UPS 及電池箱金屬外殼、金屬地板框架、金屬門框架、設施管路、電纜橋架、鋁合金窗的等電位連接，并以最短的線路連到最近的等電位連接帶或其它已做了等電位連接的金屬物上，且各導電物之間的盡量附加多次相互連接。 金屬屏蔽及重復接地。在做好以上措施的基礎上，還應采用有效屏蔽、重復接地等辦法，避免架空導線直接進入建筑物樓內(nèi)和機房設備，盡可能埋地纜進入，

6、并用金屬導管屏蔽，屏蔽金屬管在進入建筑物或機房前重復接地，最大限度衰減從各種導線上引入雷電高電壓。 1.4 防范雷電侵入波 低電壓線路也可能成為雷電侵入波進入室內(nèi)的導體，為了防止這一點，最好采用地下電纜為低壓線路供電，在入戶端應將電纜的金屬外表面及金屬線槽等與地面相連。采用架空線供電時，在進戶外裝設一組低壓閥型避雷器或 23mm 的保護間隙，并與絕緣子鐵腳一起接地。接地裝置可以與電氣設備的接地裝置并用。接地電阻不得大于 530。閥型避雷器裝在被保護物的引人端。其上端接在線路上，下端接地。正常時，避雷器的間隙保持絕緣狀態(tài),不影響系統(tǒng)的運行，當因雷擊，有高壓沖擊波沿線路襲來時，避雷器間隙擊穿而接地

7、，從而強行切斷沖擊波，這時進入被保護物的電壓僅是雷電流通過避雷器及其引線和接地裝置產(chǎn)生的殘壓。雷電流通過以后避雷器間隙又恢復絕緣狀態(tài)，以便系統(tǒng)正常運行。對電纜進出線，應在進出端將電纜的金屬外支、鋼管等與電氣設備接地相連。當電纜轉(zhuǎn)換為架空線時，應在轉(zhuǎn)換處裝設避雷器；避雷器、電纜金屬外皮和絕緣子鐵腳、金具等應連在一起接地，其沖擊接地電阻不宜大于 10。對低壓架空進出線，應在進出處設置避雷器與絕緣子鐵腳、金具連在一起接到電氣設備的接地裝置上，當多回路架空進出線時，可僅在母線或總配電箱處裝設一組避雷器或其它型式的過電壓保護器，但絕緣子鐵腳、金具仍應接到接地裝置上。進出建筑物的架空金屬管道，在進出處應就

8、近接到防雷或電氣設備的接地裝置上，其沖擊接地阻不宜大于 10。通過大量的工作實例證明，其接地電阻測量值均在 4 左右，完全滿足住宅建筑防雷設計及規(guī)范的要求。技術上，達到規(guī)范、標準、可行；經(jīng)濟上，實用、美觀、大方；同時防雷效果也十分理想。 2 建筑物防雷設施 建筑物的防雷體現(xiàn)在防雷的整體性上。在設計和安裝建筑物防雷設施時，要對內(nèi)部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統(tǒng)一的考慮。整體觀念在建筑物外部的體現(xiàn)形式是：對一個院落、一個小區(qū)以及附近的環(huán)境來說，要做出全面的防雷規(guī)劃，同時還不能違反小區(qū)規(guī)劃的要求。比如說：所安裝的避雷針桿塔是否會對小區(qū)的美化造成影響，所用的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)是否與建筑物的立面相

9、配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護等等。與此同時，接地裝置也要列入統(tǒng)一考慮和部署的范圍。所以說建筑物的防雷設計和安裝應將外部和內(nèi)部的防雷設施以及建筑物外的環(huán)境甚至于全小區(qū)的防雷裝置做出整體統(tǒng)一的考慮。建筑物的防雷裝置，通常包括三個組成部分：接閃器：接閃器也叫做受雷裝置，是接受雷電流的金屬導體，即通常所指的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。當避雷針由于受到建筑物美觀要求的限制而不被允許時，可采用避雷帶或避雷網(wǎng)。利用直接敷設在屋頂和房屋突出部分的金屬條（圓鋼或扁鋼）作為接閃器。引下線：即所謂的引流器，它作為導體將雷電流引導到接地裝置上。一般敷設在外墻面或暗敷設于混凝土柱子內(nèi)。接地裝置：接地裝置是埋在地下的接地導體（即水平連接線）和垂直打入地內(nèi)的接地體的總稱。它起到把雷電流疏散到大地當中的作用。 3 結(jié)語 雷電對建筑物的危害是多方面的,具有非常大的破壞性,所以，應該在建筑物上設置周密的防護措施來防反雷電的危害。設計防雷裝置時,應該針對建筑物內(nèi)各種電氣設備的安裝位置、綜合布線等因素對雷電進行防反,從而大大降低雷電對建筑物的危害。隨著智能化技術的逐漸發(fā)展及智能建筑在我國的不斷普及,智能建筑的防雷技術也將不斷得到完善。 參考文獻