談雷電的危害及建筑防雷方法與技術(shù)

摘要：我國是一個(gè)雷電多發(fā)國家，每年因雷電造成的災(zāi)害很多，雷電會(huì)引起建筑物的損壞、人員傷亡，對(duì)電力、電訊等設(shè)備造成損壞。因此，我們?cè)诮ㄖ镌O(shè)計(jì)與施工過程中一定要重視防雷措施的應(yīng)用。本文主要圍繞雷電的危害及建筑物防雷方法與技術(shù)等方面談?wù)勎覀€(gè)人的看法。

關(guān)鍵詞：建筑物;雷電;防雷措施

1引言

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已越來越廣泛。我們對(duì)復(fù)雜的雷電機(jī)理還在進(jìn)一步深入了解研究，目前的防雷方案也許還有一定的局限性，還難以完全有效地防止雷電的破壞。我們將繼續(xù)不懈地研究和探討，盡量將雷擊可能造成的損害減少到最低限度，以保障各建筑物、人及設(shè)備的安全。

雷電是大氣中自然放電現(xiàn)象，雷電活動(dòng)的強(qiáng)度通常是由年平均雷暴日來表示。從國家有關(guān)氣象資料的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，我市屬于多雷區(qū)。所謂雷暴，就是當(dāng)天空中帶有大量電磁的雷云層之間，或云層向大地迅速放電，而產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃光，并伴有巨大的雷擊聲音。云層之間的放電，主要對(duì)飛行器發(fā)生危害，云層對(duì)大地的放電，則對(duì)建筑物和人畜危害極大。

2雷電的危害

雷電的危害一般分為兩類：一是雷直接擊在建筑物上發(fā)生熱效應(yīng)作用和電動(dòng)力作用;二是雷電的二次作用，即雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。雷電的具體危害表現(xiàn)如下：

1.雷電流高壓效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)數(shù)萬伏甚至數(shù)十萬伏的沖擊電壓，如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設(shè)備，足以擊穿絕緣使設(shè)備發(fā)生短路，導(dǎo)致燃燒、爆炸等直接災(zāi)害。

2.雷電流高熱效應(yīng)會(huì)放出幾十至上千安的強(qiáng)大電流，并產(chǎn)生大量熱能，在雷擊點(diǎn)的熱量會(huì)很高，可導(dǎo)致金屬熔化，引發(fā)火災(zāi)和爆炸。

3.雷電流機(jī)械效應(yīng)主要

雷電的危害一般分為兩類：一是雷直接擊在建筑物上發(fā)生熱效應(yīng)作用和電動(dòng)力作用;二是雷電的二次作用，即雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。雷電的具體危害表現(xiàn)如下：

①雷電流高壓效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)數(shù)萬伏甚至數(shù)十萬伏的沖擊電壓，如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設(shè)備，足以擊穿絕緣使設(shè)備發(fā)生短路，導(dǎo)致燃燒、爆炸等直接災(zāi)害。

②雷電流高熱效應(yīng)會(huì)放出幾十至上千安的強(qiáng)大電流，并產(chǎn)生大量熱能，在雷擊點(diǎn)的熱量會(huì)很高，可導(dǎo)致金屬熔化，引發(fā)火災(zāi)和爆炸。

③雷電流機(jī)械效應(yīng)主要表現(xiàn)為被雷擊物體發(fā)生爆炸、扭曲、崩潰、撕裂等現(xiàn)象導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。

④雷電流靜電感應(yīng)可使被擊物導(dǎo)體感生出與雷電性質(zhì)相反的大量電荷，當(dāng)雷電消失來不及流散時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生很高電壓發(fā)生放電現(xiàn)象從而導(dǎo)致火災(zāi)。

⑤雷電流電磁感應(yīng)會(huì)在雷擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，其感生出的電流可引起變電器局部過熱而導(dǎo)致火災(zāi)。

⑥雷電波的侵入和防雷裝置上的高電壓對(duì)建筑物的反擊作用也會(huì)引起配電裝置或電氣線路斷路而燃燒導(dǎo)致火災(zāi)。

為了防止這一系列的危害發(fā)生，我們就要防雷。那么在建筑物中我們?cè)鯓臃览啄兀?/p>

3建筑物防雷方法和技術(shù)

防雷，是指通過組成攔截、疏導(dǎo)最后泄放入地的一體化系統(tǒng)方式以防止由直擊雷或雷電電磁脈沖對(duì)建筑物本身或其內(nèi)部設(shè)備造成損害的防護(hù)技術(shù)。建筑物防雷指的是建筑物上裝設(shè)避雷裝置。即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失。

建筑防雷的技術(shù)原則是強(qiáng)調(diào)全方位防護(hù)，綜合治理、多層設(shè)防，把防雷作為一個(gè)系統(tǒng)工程來設(shè)計(jì)。要使建筑物內(nèi)部設(shè)備不受雷電損害的根本辦法，就是使建筑物具有一套完善的防雷設(shè)施，為了實(shí)現(xiàn)其對(duì)不同雷害的防護(hù)目的，必須采用接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術(shù)措施，因此建筑物的防雷設(shè)施應(yīng)包括接地體、引下線、避雷網(wǎng)格、避雷帶、避雷針、均壓環(huán)、等電位、避雷器共八個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。

3.2接閃器

接閃器是直接截受雷擊的避雷帶（針、網(wǎng)、線），或由避雷針、帶、網(wǎng)、線混合組成的，以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等。接閃器應(yīng)依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目防雷類別來確定其形式及布置，按照滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍。對(duì)于易燃易爆場(chǎng)所等一類防雷標(biāo)準(zhǔn)的建筑物，應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的防雷裝置，此類建筑物的接閃器一般使用獨(dú)立避雷針、線或網(wǎng)。所保護(hù)的建筑物應(yīng)在避雷針、線、網(wǎng)的保護(hù)范圍之內(nèi);地下部分的安全距離、空中的安全距離應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求;對(duì)于二、三類防雷標(biāo)準(zhǔn)的建筑物，一般把接閃器直接裝在建筑物上，通常采用避雷帶、避雷短針、避雷網(wǎng)組合的方式作為接閃器。

避雷帶、避雷網(wǎng)一般敷設(shè)在屋面上，主要是防止屋面遭受雷擊。敷設(shè)要點(diǎn)：（1）避雷網(wǎng)格（二類防雷建筑物：10m×10m或8m×12m，三類防雷建筑物：20m×20m或16m×24m）、帶、針（保護(hù)范圍的估算）的布置、高度、材料（圓鋼直徑φ≥8mm）、焊接質(zhì)量、連接處（搭接）、轉(zhuǎn)彎處;（2）女兒墻上的避雷網(wǎng)帶：墻寬為20cm，帶高至少15cm，墻寬為30cm，帶高至少20cm，避雷帶支架采用φ10的圓鋼;（3）突出天面的金屬物與防雷裝置連接不少于兩處;如通風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)、電梯機(jī)房、金屬水管，透氣管、天線桿、旗桿、水箱等。

3.2引下線

通常是采用引下線柱內(nèi)2根對(duì)角主筋通長(zhǎng)焊接作為防雷引下線，不同防雷級(jí)別建筑物其引下線利用主筋數(shù)及主筋規(guī)格要求不同，如不符合建筑物對(duì)防雷引下線利用柱主筋數(shù)及主筋規(guī)格的最低要求，應(yīng)要求修改此項(xiàng)設(shè)計(jì)，引下線上端與接閃器連接，下端與接地體焊接。對(duì)引下線的評(píng)價(jià)審查，首先要查看引下線的布設(shè)位置，引下線應(yīng)沿建筑物四周盡可能均勻?qū)ΨQ分布。考慮到分流系數(shù)kc對(duì)雷電電磁場(chǎng)的影響，根據(jù)建筑物情況適當(dāng)加密引下線的設(shè)置，引下線從屋頂至地面應(yīng)通過梁主筋相互連接，充分利用建筑物的鋼筋體焊接連接（注意焊接部位、焊接質(zhì)量和焊接長(zhǎng)度）提供可靠的電氣貫通，提高分流效果。其次，根據(jù)雷電的尖端效應(yīng)，建筑物的陽角應(yīng)首先考慮設(shè)置引下線，再根據(jù)防雷類別檢查引下線的間距或平均間距是否達(dá)到規(guī)范要求（二類防雷：間距≤18m，三類防雷：間距≤25m），用材規(guī)格（圓鋼直徑φ≥10mm，扁鋼截面≥48mm2），但要注意，在計(jì)算引下線間距時(shí)，應(yīng)計(jì)及拐彎處的長(zhǎng)度。

（2）接地裝置

接地體分為人工接地體和自然接地體，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，接地體一般利用建筑物地梁內(nèi)二根Φ≥16的主筋焊接成閉合環(huán)形地網(wǎng)，部分樁基（承臺(tái)）與環(huán)形地網(wǎng)相連，所有用作引下線的樁基柱筋與接地體相連。并把進(jìn)入建筑物內(nèi)的各種金屬管道、電纜金屬外皮，通過總等電位端子箱與基礎(chǔ)接地網(wǎng)相連，從而形成等電位接地網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)實(shí)的工程中，施工單位在做人工接地體時(shí)，往往忽略人工垂直接地體的長(zhǎng)度和間距，有些設(shè)計(jì)單位和施工單位只追求阻值，而不考慮現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定等因素，人工接地體只是簡(jiǎn)單的敷設(shè)，沒有形成環(huán)形接地網(wǎng)，經(jīng)常遭受雷電反擊，造成設(shè)備的損壞。

（3）均壓連接

接閃裝置在捕獲雷電時(shí)，引下線立即升至高電位，會(huì)對(duì)防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，并使其電位升高，進(jìn)而對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險(xiǎn)，最簡(jiǎn)單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來，一直到接地裝置。金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備，如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體，特別是接閃裝置的距離達(dá)不到規(guī)定的安全要求時(shí)，則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。這樣在閃電電流通過時(shí)，所有設(shè)施立即形成一個(gè)“等電位島”，保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。

（4）分流

分流就是在一切從室外來的導(dǎo)線與接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼鳌．?dāng)直接雷或感應(yīng)雷在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí)，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。分流是現(xiàn)代防雷技術(shù)中迅猛發(fā)展的重點(diǎn)，是防護(hù)各種電氣電子設(shè)備的關(guān)鍵措施。由于雷電流在分流之后，仍會(huì)有少部分沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，這對(duì)于不耐高壓的微電子設(shè)備來說仍是很危險(xiǎn)的，所以對(duì)于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前應(yīng)進(jìn)行多級(jí)分流。采用分流這一防雷措施時(shí)，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因?yàn)楦郊釉O(shè)施的安裝或多或少地會(huì)影響系統(tǒng)的性能。

（5）屏蔽

建筑物內(nèi)設(shè)有機(jī)房等重要功能室時(shí)，應(yīng)在室外設(shè)置“法拉弟”籠式結(jié)構(gòu)屏蔽網(wǎng)格空間。為了減少雷電電磁干擾的感應(yīng)效應(yīng)，宜采取的基本屏蔽

措施有建筑物外部屏蔽措施、線路敷設(shè)的屏蔽和設(shè)備自身的屏蔽措施，可利用建筑物柱筋、梁筋焊接而成，也可利用建筑物鋼架直接形成自然屏蔽網(wǎng)。

有效利用建筑物架構(gòu)相互焊接成網(wǎng)，做好籠式屏蔽和等電位處理。這種設(shè)計(jì)不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)惠而且符合現(xiàn)代防雷的思路，為電氣和電子設(shè)備防止雷電電磁脈沖（LEMP）破壞提供了基礎(chǔ)條件，利用建筑物的基礎(chǔ)樁、梁柱等結(jié)構(gòu)鋼筋，作為引下線和接地裝置，具有經(jīng)濟(jì)、美觀和利于雷電流散流以及不必維護(hù)和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。將建筑物的樁筋、地梁內(nèi)的主筋和柱內(nèi)的主筋焊接起來，并把地梁外圈梁中間（網(wǎng)格）鋼筋焊接成一個(gè)閉合環(huán)路，組成一個(gè)完整的接地系統(tǒng)。這種接地系統(tǒng)與大地接觸面廣，接地電阻低，而且鋼筋得到混凝土的保護(hù)，受侵蝕作用減少，接地電阻比較穩(wěn)定。

4結(jié)束語

電災(zāi)害對(duì)建筑物的危害是一種常見的自然災(zāi)害，為避免雷電對(duì)其危害，從事防雷設(shè)計(jì)、審核和防雷質(zhì)量的工程技術(shù)人員必須加大政策法規(guī)宣傳力度，遵章守法，按規(guī)范中建筑物防雷分類要求做好一切相應(yīng)的防雷措施，重視各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，最終使建筑物的防雷設(shè)施真正發(fā)揮出保護(hù)建筑物及建筑物內(nèi)人和設(shè)備安全的作用。

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