高層建筑電氣設計中的防雷技術

林曜輝 （華美（福建）建筑設計院有限公司，福建 福州 350000）

0 前言

高層建筑的增加代表了國民經濟水平正在逐步的提高，但是從另一方面看，也為雷雨天氣下高層建筑物的安全性帶來了一定的安全隱患，同時，高層建筑中電氣機械設備的數量十分龐大，這些電氣設備也增加了建筑物遭受雷擊的風險。由于在高層建筑電氣設計中應用防雷技術對于高層建筑的安全性非常重要，因此，在高層建筑電氣設計中，必須要采取一定的防雷技術，增加高層建筑的防雷性能，避免在雷電天氣下建筑物遭受雷擊，損害建筑物并危及人們的生命財產安全。

1 高層建筑中雷擊的破壞作用

1.1 直擊雷

直擊雷是指帶電的云層與地面的高層建筑之間出現直接放電的雷擊現象，當出現直接放電時，就會在瞬間產生非常強大的電流，因此，直擊雷具有很大的破壞性。如果在進行高層建筑電氣設計時沒有做好防雷設計工作，在發生直擊雷現象時，就會導致高層建筑中的電氣設備受到極大的損害，甚至會威脅到建筑物內部人員的安全，嚴重的甚至會造成建筑物徹底摧毀或者是發生重大火災。

1.2 雷擊波沖擊

雷電波沖擊指的是在建筑物內部會布有很多重要的天線、電纜，而雷電會經由天線、電纜等發生放電，一旦出現放電現象就會產生十分強大的瞬時電流，電流會根據各種線路的走向侵入到高層建筑的內部，而線路上往往連接著很多的電氣設備，一旦電流沿著線路侵入，就會導致這些電氣設備發生重大損壞，嚴重時，甚至會引發火災。

1.3 感應過電壓

高層建筑物會有一些電源、金屬管道和線纜，而感應過電壓就是指雷電釋放電荷，造成這些電源、金屬管道和線纜產生感應電壓。當雷電天氣時，雷擊如果對帶有避雷設施的高層建筑進行放電，就會在引下線周圍形成強大的磁場，導致電子設備的數據丟失，甚至會直接導致系統癱瘓。

1.4 地電位反擊

如果高層建筑內有避雷設備，那么一旦出現雷電直接擊中建筑物的現象，就會使接地網的地電位瞬間提升，甚至可以達到數十萬伏，這種高度的破壞性會以各種裝置的接地部分為基礎，通過這些接地部分對高層建筑產生巨大的破壞。

2 外部防雷技術

2.1 設置接閃器

為了避免建筑物遭受到側擊雷、直擊雷等外部雷擊的危害，一般會在防雷裝置上設置接閃器，接閃器在防雷裝置的頂部位置，主要是利用其比高層建筑物高出的一部分，來實現把雷電引向接閃器，承接直擊雷放電。接閃器主要有下列幾種形式，或者是這幾種形式的任意組合：一是獨立避雷針；二是直接安裝在建筑物頂部的避雷針、避雷網（圖1）；三是高層建筑物屋頂的永久性金屬物以及金屬屋面；四是混凝土構建內鋼筋。另外，在設置避雷網的時候，要注意將避雷網設置在容易遭受到雷擊的位置，例如拐角等，除了要將混凝土構件內鋼筋進行充分利用，還要確保接閃器熱鍍鋅，在焊接的位置要涂抹一定的防腐漆，如果是處于腐蝕性比較強的地方，還要將截面進行合理的加大，或者是使用其他防腐方法。

圖1 避雷網

2.2 設置引下線

引下線可以利用建筑物內柱子2根直徑大于16mm的鋼筋或鋼結構建筑，通過防雷裝置的一個組成部分，用來將接閃器和接地裝置相互連接起來，主要目的是為了讓電流形成回路。在設置引下線時，要充分分析機械的強度，確保符合機械的強度要求，同時還要具備較好的耐腐蝕和熱穩定性能，這樣才能夠增加電流的通暢度。引下線通常是采用圓鋼或者是扁鋼，尺寸和耐腐蝕要求需要和避雷網、避雷帶一致。在選取引下線時，如果是采用鋼絞線作為引下線，那么其截面積要在25mm2以上才能符合防雷設計要求，如果是采用有色金屬導線，那么應當采用銅導線作為引下線，并且其截面積應大于16mm2。在進行引下線敷設時，需要沿著建筑物的外墻進行，盡量不要使引下線彎曲，如果使用了多條引下線，就需要在每個引下線與地面高1.8m的位置設斷接卡（圖2），從而方便進行引下線和接地線的檢查。

圖2 防雷斷接卡

如果使用多條引下線的方式，那么第一類防雷建筑物應布置不少于2條的引下線，并且2條引下線之間的距離應小于12m，布置第二類防雷建筑物的引下線時，也需要不低于2條，并且2條引下線之間的距離應不大于18m，如果第三類防雷建筑物的周長高于25m,或者是其高度高于40m，也需要布設2條引下線，2條引下線之間的距離應小于25m。另外，如果引下線截面有超過30%以上的銹蝕現象，要及時進行更換，在布設好引下線后，要對引下線的質量進行實時監控。在建筑物內部布設引下線時，每根柱子的引下線應不少于2條，鋼筋連接盡可能的選擇焊接工藝，這樣可以避免出現太多的焊接縫隙，從而減少電路中的電阻值。

3 內部防雷技術

在高層建筑電氣設計中的內部防雷中，主要防治的是反擊雷、電波以及雷電感應等，因為如果發生了反擊雷、電波以及雷電感應的現象，就會使高層建筑物內部的電氣設備受到十分嚴重的損壞，電氣設備也會由于瞬間高電流而導致瞬間癱瘓，并且還有可能會出現二次危害，例如產生電磁脈沖、跨步電壓等，這些都會對人們的生命財產安全產生威脅。因此，必須要在高層建筑電氣設計中做好內部防雷措施，主要有等電位連接、屏蔽這兩種方式。

其一，等電位連接。等電位連接主要是充分利用各個金屬體，實現金屬體之間的永久連接，從而形成一個導電通路，等電位連應當保障電器的連續導通性，同時還要能夠將可能會加到上面的電流用安全的方式來導走，從而減少電流，避免危害到高層建筑物內部的人和物品。在實際生活中，有很多電器事故的起因都是由于過大的電位差導致，因此，在高層建筑電氣設計中，一般會應用導電位聯接安全技術。導電位聯接安全技術是一種簡單的技術，主要是將導線進行連接，僅需要等電位箱與銅導線即可，這項技術成本低、效率高，因此在目前的高層建筑物電氣設計防雷中，得到了較為廣泛的應用。

其二，合理屏蔽。合理屏蔽也是高層建筑電氣設計中內部防雷措施的一種，在高層建筑物中會有一些放有較多微電子設備儀器的空間，對于這些區域，要進行合理的屏蔽，避免外界因素對這些貴重的儀器造成過多的損壞。為了達到最佳的屏蔽效果，必須要合理選擇屏蔽材料、合理選擇電子設備儀器電源線、接地設施等，從而確保屏蔽的成功率得到提升。在進行層建筑電氣設計時，要充分選擇電氣線路核心部分的安裝位置，正常情況下，會安排在高層建筑的內部中心，從而減少電磁干擾。同時，如果想要屏蔽電磁干擾的效果更佳，在進行接線的時候還可以把高層建筑內的每個樓層接地線與穿線金屬管之間連接起來。

4 結語

綜上所述，通過高層建筑電氣設計中的外部防雷技術和高層建筑電氣設計中的內部防雷技術這兩方面進行探討，外部防雷措施主要是設置接閃器和引下線，內部防雷措施主要是等電位連接和合理進行屏蔽。相關電氣設計工作人員必須要不斷增加對防雷技術的研究，從而提升高層建筑電氣設備的安全性和穩定性，推動電力行業和建筑行業的共同發展。