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【摘要】隨著城市化的不斷發(fā)展，城市人口逐漸增長、土地資源日益減少，高層建筑越來越多。由于高層建筑的樓層多、高度高，容易遭受雷擊，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。因此，進(jìn)行科學(xué)合理的高層建筑電氣設(shè)計(jì)防雷研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先對(duì)雷電對(duì)高層建筑的危害及高層建筑的防雷要求進(jìn)行簡要分析，然后重點(diǎn)探討了高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的防雷設(shè)計(jì)，并簡要闡述了在進(jìn)行防雷工作時(shí)的注意事項(xiàng)，以期促進(jìn)我國高層建筑防雷技術(shù)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；防雷設(shè)計(jì)

1引言

隨著城市的發(fā)展，高層建筑逐漸成為城市建筑的主體。為了滿足高層建筑日益增多的功能，需要在建筑中安裝各種電氣設(shè)備，如通信設(shè)備、消防設(shè)備等，每一種電氣設(shè)備都有其對(duì)應(yīng)的功能，對(duì)發(fā)揮建筑物整體功能有著非常重要的作用。如果電氣設(shè)備受到雷擊，其功能將會(huì)失效，影響到高層建筑的整體功能效果，因此在進(jìn)行高層建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)防雷技術(shù)進(jìn)行研究，并應(yīng)用到實(shí)際中。

2雷擊的危害及高層建筑的防雷要求

2.1雷擊的危害

雷電作為一種威力巨大的自然現(xiàn)象，主要是通過以下四種方式對(duì)高層建筑進(jìn)行破壞的：①直擊雷、側(cè)擊雷。直擊雷是帶電云層中的雷電直接在高層建筑頂部發(fā)生的快速放電現(xiàn)象，側(cè)擊雷則是雷電從側(cè)面打到高層建筑上，這種雷擊會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，若是沒有采取有效的防雷措施，將會(huì)導(dǎo)致建筑物損壞、發(fā)熱甚至發(fā)生火災(zāi)；②雷電波入侵。雷電可以通過建筑物的線路、天線等傳導(dǎo)出巨大的電流，對(duì)電流經(jīng)過的地方造成破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生觸電事故；③感應(yīng)過電壓。雷電發(fā)生時(shí)，建筑中露在外面的線纜和金屬管道會(huì)感應(yīng)到雷電壓，造成周圍電磁場(chǎng)劇烈變化，導(dǎo)致建筑內(nèi)的電子設(shè)備發(fā)生故障；④地電位反擊。雷電打在建筑物的避雷裝置上之后，使接地網(wǎng)在短時(shí)間內(nèi)承受到極高的壓力，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成了一定的危害。

2.2高層建筑對(duì)防雷的要求

隨著城市化的發(fā)展，高層建筑越來越多，且其功能也變得復(fù)雜化，大部分都是集居住、商業(yè)及辦公于一體，其配套設(shè)施較多，而隨著人口增多，高層建筑物的人員密度也變得越來越高，而這些特點(diǎn)也表明，高層建筑物的安全性是至關(guān)重要。因此就必須在高層建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)做好防雷工作，保證在雷電天氣下，防雷設(shè)備能夠發(fā)揮作用，保護(hù)高層建筑不受傷害。另外，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)盡可能選擇簡單又有效的防雷裝置，以便于施工單位施工。如今的高層建筑大部分都是鋼筋混凝土或是鋼結(jié)構(gòu)，將這些結(jié)構(gòu)作為防雷裝置的一部分來利用，既安全又經(jīng)濟(jì)。隨著高層建筑功能變得復(fù)雜化、人口增多，其用電需求量也越來越大，因此為了保證高層建筑物電力的充足和用電安全，要用到兩個(gè)電源路徑為高層建筑供電，并且每一路徑都采用一級(jí)供電，一些超高層建筑物則至少需要三個(gè)電源路徑。然而在實(shí)際供電工作中，很多的高層建筑并沒有采用一級(jí)負(fù)荷供電的方式，也沒有在建筑內(nèi)設(shè)置發(fā)電機(jī)組，這樣就為高層建筑埋下了一定的安全隱患。

3高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的防雷技術(shù)

3.1建筑外部防雷設(shè)計(jì)分析

3.1.1接閃器

接閃器位于防雷裝置的頂部，利用其高出建筑物的突出部位把雷電引向自身，承接直擊雷的放電，由避雷針、避雷網(wǎng)及金屬屋面等部件任意組合或單獨(dú)作為接閃器。為了進(jìn)一步避免高層建筑被直擊雷擊中，避雷針要足夠高，但當(dāng)避雷針的高度太高又會(huì)增加雷擊的概率，因此為了平衡避雷針的高度和雷擊概率，可以增加避雷網(wǎng)或是避雷帶來防護(hù)直擊雷，如果只用避雷針，則應(yīng)該盡量短針多針來進(jìn)行保護(hù)，以降低雷擊概率。鋪設(shè)避雷網(wǎng)時(shí)要將建筑外部易受雷擊的部位包含在內(nèi)。需要注意的是屋面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層建筑，要將避雷帶形成閉合環(huán)路，突出的金屬器件要增設(shè)避雷針保護(hù)。

3.1.2引下線

引下線是連接避雷網(wǎng)與接地裝置的金屬導(dǎo)體，將雷電流引入地，以保護(hù)建筑物。雷電流的分流效果由引下線的數(shù)量和安裝位置所決定，引下線多、間隔小，雷電流就會(huì)分布均勻。因此，對(duì)引下線的條數(shù)、間隔距離、位置安排等都要進(jìn)行合理安排。

3.1.3接地裝置

接地裝置由接地線和接地體組成，將建筑受到的雷電流分散到大地深處。常見的接地裝置方式是周圈式，其技術(shù)要點(diǎn)是要將接地網(wǎng)形成環(huán)形接地體，其接地電阻值、設(shè)備和布置等都要符合相關(guān)規(guī)范要求。當(dāng)選擇采用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為自然接地體時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格檢查其安全距離和鋼筋利用情況，圖1為接地裝置示意圖。

3.1.4防側(cè)擊雷

將高層建筑外墻的空調(diào)外機(jī)、金屬門窗、金屬構(gòu)架等金屬物連接起來形成均壓環(huán)，與引下線組成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過建筑的外表面網(wǎng)狀防雷裝置將雷電流引至地下，以達(dá)到防止建筑物受到側(cè)擊雷的傷害。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)形成的法拉第籠結(jié)構(gòu)，具有屏蔽作用，可以避免建筑內(nèi)部的設(shè)備感應(yīng)到過電壓，造成設(shè)備損壞。

3.2建筑內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)分析

3.2.1等電位聯(lián)結(jié)

等電位聯(lián)結(jié)是將防雷空間內(nèi)的防雷物體、金屬物、外來導(dǎo)體、電氣和電信裝置用導(dǎo)線連接在一起，以減少或消除電位差，使電位處于平衡狀態(tài)，降低接觸電壓。現(xiàn)在住宅建筑電源中大多采用的是TN-C-S系統(tǒng)，當(dāng)采用等電位聯(lián)結(jié)時(shí)，便可以將故障狀態(tài)下的接觸電壓降到最低。因此，在建筑高樓時(shí)，要在各層預(yù)先埋設(shè)和建筑內(nèi)的防雷導(dǎo)體相連接的等電位連接板，并將其與接地主干線連接。

3.2.2屏蔽措施

這里的屏蔽主要是保證微電子設(shè)備處于無干擾的工作環(huán)境中。由于高層建筑中心位置受雷電磁場(chǎng)的影響最小，將電氣線路的主干線鋪設(shè)在該位置，可以減小干擾范圍。電氣線路最好采用金屬管布線，這樣不僅能防雷電的反擊，耗能屏蔽各種電磁脈沖。另外還可以在建筑內(nèi)部加裝屏蔽網(wǎng)，將微電子設(shè)備的電源線和信號(hào)線的接口整理規(guī)整。

3.2.3防過電壓

感應(yīng)雷電流容易通過高層建筑中的線路及金屬管道等進(jìn)入建筑內(nèi)部，造成設(shè)備產(chǎn)生的電壓短暫超出額定電壓，一旦超過設(shè)備的耐壓值，將會(huì)擊穿設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此為了防止這種情況發(fā)生，可以在線路進(jìn)線的位置設(shè)置避雷器（如圖2所示）或是浪涌保護(hù)器（SPD），阻擋高壓進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，損壞設(shè)備。

4高層建筑防雷注意事項(xiàng)

4.1不銹鋼管作為避雷帶的承受力

避雷帶是指在建筑物外易受雷擊的突出部位設(shè)置的帶形導(dǎo)電體，以承受雷電流，一般選用的是鍍鋅圓鋼。但有些工程需要美觀度，就以不銹鋼管來替代鍍鋅圓鋼，這就對(duì)使用的不銹鋼管有一定的要求，必須嚴(yán)格滿足《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，保證管壁厚度不小于2.5mm，不銹鋼管的對(duì)接部位要跨接處理，保證不銹鋼管滿足避雷帶承受雷電流的要求。

4.2鋁合金幕墻與避雷網(wǎng)的連接

一般情況下，為了更好地實(shí)現(xiàn)屏蔽和均壓效果，會(huì)在高層建筑用避雷帶、引下線及接地裝置聯(lián)結(jié)成籠形避雷網(wǎng)。但如今的高層建筑外墻大多采用鋁合金幕墻來作裝飾，這些幕墻若是不與避雷網(wǎng)連接，就會(huì)遭受雷擊，因此就必須將幕墻與建筑的防雷裝置連接成一個(gè)防雷整體。

4.3接地體材料的防雷性和防腐性

普通鋼材的導(dǎo)電性能雖高，但其防腐性卻不佳，埋在土壤中容易被氧化腐蝕，因此接地體的材料要選擇那些經(jīng)過防腐蝕處理的鋼材。另外，鋁、銅、石墨等其他導(dǎo)電性能穩(wěn)定的非金屬材料也可以替代鋼材作為接地體。

5結(jié)束語

雷電對(duì)高層建筑的危害非常嚴(yán)重，因此對(duì)于高層建筑，要加強(qiáng)電氣設(shè)計(jì)中的防雷工作。在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮高層建筑的外部和內(nèi)部，注重等電位連接、接地系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際情況采取不同的防雷措施，不斷提高設(shè)計(jì)的安全性和科學(xué)性，以消除雷電對(duì)高層建筑的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]王兵利，李艷芝.現(xiàn)代建筑物的防雷保護(hù)[J].建筑技術(shù)，2013，44（9）：845~847.

[2]姜明.智能建筑配電系統(tǒng)的防雷電過電壓保護(hù)[J].華東電力，2014，33（18）：80~82.

[3]張文洋.局部等電位聯(lián)結(jié)常見問題及處理[J].建筑技術(shù)，2012，43（6）：546~547.

作者:羅瓊 單位:貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院