試論現(xiàn)代建筑物綜合防雷技術(shù)

1、試論現(xiàn)代建筑物綜合防雷技術(shù)摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代民用建筑日益 向高層化、智能化方向發(fā)展。為了防止雷電傷及建筑物，引發(fā) 火災(zāi)甚至爆炸，造成建筑物倒塌、設(shè)備毀壞及人身傷害的重大 事故，科學(xué)家和工程師們對(duì)建筑物防雷保護(hù)技術(shù)的研究從未 停歇過?，F(xiàn)代建筑物對(duì)防雷標(biāo)準(zhǔn)的要求日趨嚴(yán)格，海南省是雷電頻發(fā)區(qū)，更加應(yīng)該重視建筑物的防雷。文章對(duì)現(xiàn)代建筑物的綜合防雷技術(shù)進(jìn)行探討，以供大家參考。關(guān)鍵詞雷電危害;建筑物；綜合防雷作者簡(jiǎn)介蔡國(guó)忠，海南泰盛建筑工程有限公司，海南海 口 ,570206中圖分類號(hào)TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1007-7723(2010)06-0054-0002雷電是大氣中的放電現(xiàn)象。

2、雷電產(chǎn)生于雷雨云之中，雷雨云是發(fā)生雷電的先決條件。氣象學(xué)中，雷雨云叫積雨云。雷電所產(chǎn)生的強(qiáng)大閃電電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波效應(yīng)、瞬變靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理機(jī)械效應(yīng)，給人類生活帶來種種危害。自從 200多年前美國(guó)發(fā)明家富蘭克林發(fā)明避 雷針以來，人類社會(huì)在防雷技術(shù)方面已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍不能做到完全避免雷擊災(zāi)害的發(fā)生。進(jìn)入21世紀(jì)，人類活動(dòng)加劇，經(jīng)濟(jì)全球化，隨著各種高科技產(chǎn)品尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和微電子技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，給現(xiàn)代防雷提生了更高更新的要求。現(xiàn)代建筑物外部防雷裝置都已具備 ，但對(duì)內(nèi)部 很多現(xiàn)代化設(shè)備的防護(hù)，社會(huì)還缺少相應(yīng)的知識(shí)和意識(shí)。加上 僥幸心理作祟，所以極易發(fā)生雷擊

3、事故。 這就要求我們依照整 體規(guī)劃、綜合治理、全方位防護(hù)、精細(xì)施工、多層次設(shè)防的 原則,把現(xiàn)代防雷作為一個(gè)系統(tǒng)的綜合防雷工程來設(shè)計(jì)施工。一、雷電入侵途徑的類型雷電造成危害的基本種類是：直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波侵入與雷電反擊等種類的作用。（一）直擊雷的作用即雷電直接擊在建筑物或設(shè)備上產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)勢(shì)作用。由于雷擊時(shí)，直擊雷電壓高達(dá)幾百萬 2000KV或更 高;雷擊電流高達(dá)數(shù)十幾百千安、雷電通道可產(chǎn)生最高達(dá)2000 c的溫度，在強(qiáng)大的雷電流作用下，物體縫隙中的氣體劇烈膨脹、水分急劇蒸發(fā)，產(chǎn)生強(qiáng)大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng) ，從而使被擊物或人畜遭到嚴(yán)重的損壞 ，同時(shí)可能會(huì)引起火災(zāi)。（二）雷電感應(yīng)雷電感應(yīng)是

4、指閃電放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電感應(yīng) 和電磁感應(yīng)，也稱間接雷或叫二次雷害；它沒有直擊雷那么猛 烈,但它發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。 當(dāng)空間有帶電的雷云由 現(xiàn)時(shí)，地面上的一切物體，尤其是導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)作用，帶上與雷云極性相反的大量束縛電荷，在雷云對(duì)地或?qū)α硪焕自崎W擊放電后，導(dǎo)體上的束縛電荷變成自由電荷，向?qū)w的兩端移動(dòng)，從而產(chǎn)生由很高的靜電感應(yīng)電壓，具過電壓幅值可達(dá) TOC o 1-5 h z 幾萬到幾十萬伏。這種靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓對(duì)接地不良的 電氣系統(tǒng)有破壞作用，對(duì)建筑物內(nèi)的導(dǎo)線、接地不良的金屬物 導(dǎo)體和大型的金屬設(shè)備放電容易發(fā)生電火花而引起火災(zāi)；對(duì)存放易燃易爆物品的建筑物有引起爆炸的危

5、險(xiǎn)，危及人身安全。另外，在雷電閃擊時(shí)，由于雷電流有極大峰值和陡度，在雷 電流通道周圍的空間產(chǎn)生有強(qiáng)大的脈沖電磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)雷電流形成的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)2.4G時(shí)，就可以使一般微電子設(shè)備發(fā)生永久性破壞。即使磁場(chǎng)強(qiáng)度降到0.07G也能造成它們誤動(dòng)作，而處在電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體也會(huì)感應(yīng)由較大的電動(dòng)勢(shì)，對(duì)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成干擾、破壞，或者使周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生大量的熱而引起火災(zāi)。（三）雷電波侵入與雷電反擊作用當(dāng)架空線或金屬管道遭受直擊雷或感應(yīng)雷后，所產(chǎn)生的雷電波沿著這些金屬管道、管路，特別是沿輸電線、通信電纜、無線電天線等侵入，形成所謂高電位引入，而造成火災(zāi)或人身 傷亡事故。另外，當(dāng)雷電流

6、通過金屬物體落地時(shí)，由該物體的 波阻抗及其接地電阻產(chǎn)生電位升高，其值Vx=LoHdi/dt+ir+Ir（式中r為測(cè)試點(diǎn)至接地體的電阻，i為通過 引下線的雷電流100kA,Lo為引下線單位長(zhǎng)度電感,H為測(cè)試點(diǎn)距大地的高度，R為接地電阻）。Vx 一般高達(dá)數(shù)十千伏至數(shù) 百千伏，當(dāng)它擊穿附近的空氣或土壤間隙 ，把高電位傳送到其 他物體上，便形成對(duì)別的物體的反擊。 因空氣間隙的擊穿電壓 很高,所以反擊一般僅限于幾米范圍內(nèi)。反擊的發(fā)生，可能使電氣設(shè)備絕緣被破壞，金屬管道被燒穿，甚至?xí)鸹馂?zāi)、傷 亡事故。二、綜合防雷技術(shù)根據(jù)上面對(duì)直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入雷害的分析 , 要使建筑物內(nèi)部設(shè)備不受雷電侵害或使

7、雷擊損害降到最低 程度的根本辦法，就是使建筑物具有一套完善的綜合防雷裝 置。為了實(shí)現(xiàn)其對(duì)不同雷害的防護(hù)目的 ，必須采用合理的防直 擊雷裝置、帶有分流的多引下線系統(tǒng)、適宜的屏蔽和均壓措 施、良好的接地裝置、加裝電涌保護(hù)器等技術(shù)措施。因此 ， 建筑物的防雷裝置應(yīng)包括接地體、引下線、避雷網(wǎng)格、避雷 帶、避雷針、避雷線、均壓環(huán)、等電位屏蔽、電涌保護(hù)器共 九個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。（一）接地和引下線接地就是讓已經(jīng)納入防雷裝置的閃電能量泄放入地，良好的接地裝置是防雷中至關(guān)重要的一環(huán)。接地電阻值越小過 電壓值越低?，F(xiàn)代建筑物防直擊雷已廣泛采用避雷帶、避雷 網(wǎng)和多引下線系統(tǒng)。實(shí)踐證明，利用建筑物深埋地下的基礎(chǔ) 樁、梁、柱

8、等結(jié)構(gòu)鋼筋，形成一個(gè)網(wǎng)格的接地體裝置，作為多 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)。將建筑物內(nèi)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，防直擊雷是相當(dāng)有效和安全 可靠的。（二）屏蔽與均壓現(xiàn)代鋼筋水泥的建筑物內(nèi)有縱橫交錯(cuò)的鋼筋，有效利用建在屋頂?shù)谋芾讕?、網(wǎng)和四周墻面內(nèi)的柱鋼筋作為引下線，以及梁鋼筋相互焊接，把進(jìn)入建筑物的金屬管道及金屬構(gòu)件 作良好電氣連接，連接中要注意各信息系統(tǒng)

9、間的電磁兼容問 題。這樣，整座建筑物就形成了一個(gè)理想的“法拉第籠”屏蔽 網(wǎng)，十分有利于消弱建筑物內(nèi)部的電磁地。不但能使雷電流有良好的散流途徑，均壓分流、接地電阻小，而且整座建筑物形 成統(tǒng)一的等電位系統(tǒng)，保持均壓作用，并可以避免建筑物產(chǎn)生 雷電反擊的危害。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)備防止雷電磁脈沖（LEMP）破壞提供了基礎(chǔ)條件。（三）防側(cè)擊在高層的建筑物防雷中，考慮到雷電流的散流途徑長(zhǎng)、從接閃器到引下線到接地裝置的電位梯度大，為了均衡電位 降低電位梯度，氣象防雷部門在施工方案中都有一個(gè)統(tǒng)一的 認(rèn)識(shí):即在30m以上高度，每隔一層，沿建筑物四周敷設(shè)一道避 雷帶與各根引下線焊接或直接利用外圈梁的鋼筋焊接成閉 合回路，構(gòu)成水平避雷帶，可有效地防范雷電側(cè)擊。(四)電源線與信號(hào)線的防護(hù)隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代高科技電子設(shè)備廣泛使 用,由于其靈敏度高、耐壓低 彳艮容易受到雷電電磁脈沖感應(yīng)。 因此，除建筑物必須在低壓側(cè)裝設(shè)低壓電涌保護(hù)器及各種樓 層設(shè)置相應(yīng)的電涌保護(hù)器以及電器匯流排外，還要把電線、電纜穿插金屬管埋地并與接地裝置相連。各種電涌保護(hù)器(SPD)的接地線以最直和最短的距離與電器匯流排進(jìn)行電氣連接。 這樣可大大減小設(shè)備的損壞，實(shí)踐證明其安全效果相當(dāng)顯著。三、結(jié)語總之,建筑物防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，防雷裝置也不是一 勞永逸的，