高層建筑雷電危害及防護措施分析

■　黃治國

（湖北省宜昌市遠安縣氣象局湖北宜昌444200）

高層建筑雷電危害及防護措施分析

■黃治國

（湖北省宜昌市遠安縣氣象局湖北宜昌444200）

隨著國民經濟的快速發展，工程建設規模逐年擴大，城市中高層建筑逐年增多。建筑物越高，受雷擊的可能性就越大。高層建筑物防雷就成為越來越重要的問題。為防止或減少雷擊建筑物所發生的人身傷亡和電器產品的財產損失，并做到安全可靠、技術先進、經濟合理的設計和施工，必須加強高層建筑防雷技術研究。本文首先介紹了雷電及其災害形成過程，并對常見的幾種雷電危害防護措施進行了探討分析，旨在為今后防雷工作提供參考依據。

高層建筑防雷直接雷雷電波措施

我國2005年起規定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。高層建筑結構的主要類型主要有框架、框剪、剪力墻、框筒、鋼結構等。高層建筑物的主要損害來源于雷電造成的雷電感應及雷電波侵入，因此，不僅僅要保障電氣設備、通信設備的安全，對高層建筑物內的人員，建立一個雷電安全的空間也很重要。

1　雷電介紹及雷擊災害形成

1.1雷電介紹

雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現象。雷電一般產生于對流發展旺盛的積雨云中，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。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空氣對流等過程，使云中產生電荷。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，就會產生放電，這就是我們常見的閃電現象。

1.2雷擊災害的形成

云內和云與云之間的放電，叫云間閃電或云閃，云與大地之間的放電，叫云地閃電或地閃。云閃因其不能到達地面，一般不會對人類活動造成影響，對人類活動造成影響的主要是地閃。地閃發生時，產生的雷電流從云中泄放到大地，在其泄放通道上造成的危害即雷擊災害。當雷電流從云中泄放到大地時，直接打在建筑物、構筑物及人畜身上，產生電效應、熱效應和機械力，造成毀壞和傷亡，稱之為“直擊雷”；當雷電流從云中泄放到大地時，在其泄放通道周圍產生電磁感應向外傳播或直接通過導體傳導，導致在影響范圍內的金屬部件、電子元件和電氣裝置，受到電磁脈沖的干擾而毀壞，稱之為“雷擊電磁脈沖”。

2　高層建筑雷電種類及防護措施

高層建筑物的雷電種類主要包括：直、側擊雷，感應雷和雷電侵入波。針對雷電的不同形式我們主要采用接閃、分流、屏蔽、均壓、等電位、接地等技術措施。

2.1直接雷防護

直擊雷是帶電云層與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發生的迅猛放電現象，并由此伴隨而產生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用。主要危害建筑物、建筑物內的電子設備和人。直擊雷的電壓峰值通常可達幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達幾萬至幾十萬安培，雷云所蘊藏的能量在極短的時間（其持續時間通常只有幾微妙到幾百微妙）就釋放出來，此時瞬間功率是巨大的，破壞性很強。

直擊雷的防護：防護直擊雷主要依據國際電工委員會IEC1312-1～3《雷電電磁脈沖的防護》、《建筑物防雷設計規范》、《建筑物電子信息系統防雷技術規范》、《電子計算機機房設計規范》、《電子設備雷擊導則》《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》等。通常都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過做引下線的金屬導體導引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。保護建筑物本身不受雷電損害，以及減弱雷擊時巨大的雷電流沿著建筑物泄入大地時對建筑物內部空間產生的各種影響。

2.2側擊雷防護措施

由于高層建筑一般比較高，雷電可能從高層建筑物側部將建筑物擊中，側雷擊的保護一般不需專設接閃器。先判斷高層建筑是屬于一級還是二級防雷建筑物，然后在30 m或45 m以上將各層（或每隔三層）圈梁內的周邊主筋焊通，成為均壓環，并與防雷引下線焊接，同時將金屬門窗的框架、金屬欄桿、表面裝飾等較大金屬物與均壓環連接，達到防側擊雷的目的。

2.3感應雷防護措施

防感應雷的設計就是對整個高層建筑進行總等電位聯結。《建筑物防雷設計規范》（GB50057-94）第3.1.2條規定：“裝有防雷裝置的建筑物，在防雷裝置與其他設施和建筑物內人員無法隔離的情況下，應采取等電位聯結”。在防雷中，所謂等電位是指需要防雷的空間內發生雷擊時，所有各相關部分不存在電位差。當發生雷擊時，整個高層建筑物成為一個統一的帶電體，各部分電位差比不連接的時候要小得多，特別是各金屬物與其附近的金屬體之間的電位差近似為零，因此不會發生雷電反擊和破壞建筑物的事故。

2.4雷電侵入波防護

為了防止雷電侵入波沿低電壓線路進入室內，低壓線路最好采用地下鎧甲電纜供電，并將電纜的金屬外皮接地；采用無鎧甲電纜時，最好穿鋼管進入室內，鋼管兩端應做好接地，利用圓管的集膚效應來衰減雷電波入侵是目前防雷的主要手段之一；采用架空線供電時，在進戶外裝設一組低壓閥型避雷器或2～3mm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5～30Ω。閥型避雷器裝在被保護物的引入端。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，不影響系統的運行，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，從而強行切斷沖擊波，這時進入被保護物的電壓僅為雷電流通過避雷器及其引線和接地裝置產生的殘壓。雷電流通過以后避雷器間隙又恢復絕緣狀態，以便系統正常運行。

3　結語

高層建筑的防雷問題直接影響到建筑物的使用安全，威脅到人們的生命和財產安全，所以應當引起足夠的重視，由于高層建筑的高度越來越高，建筑越來越多，其防雷設計也存在一定的問題和缺陷，有待業內人士和相關人員進一步的研究和探討。

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S761.5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-398-2