高层建筑电气设计中的防雷研究

高层建筑电气设计中的防雷研究

彭杨

中南建筑设计院股份有限公司 湖北武汉 430071

摘要：高层建筑的增多，一方面代表着国民经济水平的逐步提高，另一方面也给高层建筑在雷雨天气下的安全带来一定的安全隐患。同时，高层建筑机电设备数量庞大，这些电气设备也增加了建筑物遭受雷击的风险。由于防雷技术在高层建筑电气设计中的应用对高层建筑的安全至关重要，因此在高层建筑电气设计中，要采用一定的防雷技术，提高高层建筑的防雷性能，避免建筑物在雷击天气中遭受雷击，损坏建筑物，危及人民生命财产安全。

关键词：高层建筑；直击雷；防雷设计

导言：随着城市的发展，高层建筑逐渐成为城市建筑的主体。为了满足高层建筑日益增长的功能，需要在建筑中安装各种电气设备，如通信设备、消防设备等，每一个电气设备都有其相应的功能，在建筑的整体功能中起着非常重要的作用。如果电气设备被雷击，其功能将失效，影响高层建筑的整体功能效果。因此，在高层建筑的电气设计中，必须研究和应用防雷技术。

1高层建筑中雷击的破坏作用

1.1直击雷

直击雷是指带电云与地面高层建筑直接放电的雷电现象。当发生直接放电时，会在瞬间产生很强的电流。因此，直击雷具有很大的破坏性。在高层建筑电气设计中，如果不做好防雷设计，一旦发生直接雷击，将对高层建筑电气设备造成极大的破坏，甚至危及建筑物内人员的安全，甚至造成建筑物的完全破坏或重大破坏开火。

1.2雷击波冲击

雷电波冲击是指建筑物内有许多重要的天线和电缆，雷电会通过天线和电缆放电。一旦出现放电现象，就会产生非常强的瞬时电流。电流会根据各种线路的走向侵入高层建筑内部，线路往往与许多电气设备相连。一旦电流沿线路侵入，将对这些电气设备造成重大损坏，严重时甚至引发火灾。

1.3感应过电压

高层建筑中会有一些电源、金属管道和电缆，而感应过电压是指雷电释放电荷，使这些电源、金属管道和电缆产生感应电压。当雷击天气发生时，如果雷击对有防雷设施的高层建筑放电，会在引下线周围形成强磁场，导致电子设备数据丢失，甚至直接导致系统瘫痪。

1.4地电位反击

如果高层建筑中有防雷设备，一旦雷击直接击中建筑物，接地网的接地电位会瞬间升高，甚至达到数十万伏。这种破坏高度将基于各种装置的接地部分，对高层建筑造成巨大的破坏。

2分析雷击危害与高层建筑实际的防雷要求

2.1雷击的主要危害

在众多的自然现象中，闪电是最常见的一种，它不仅威力巨大，而且危害极大。它可以在很多方面摧毁高层建筑。高层建筑雷害的主要形式有：（1）直击雷和侧击雷。直击雷主要发生在带电云层，直接在高层建筑顶部产生瞬时放电。而侧击雷，主要是从侧击到高层建筑。侧面雷击在一定程度上可以在短时间内形成强电。一旦不采取相应的防雷措施，高层建筑将直接受损，造成高层建筑供暖等情况，导致火灾事故的发生。（2）雷电波的侵入。雷击时，它可以利用高层建筑中的天线和线路引入较大的电流，而电流通过的地方会有不同程度的损坏，造成触电事故的发生。（3）感应过电压。当雷击发生时，高层建筑的金属管道和电缆会直接感应到电压，对周围的磁场产生一定的影响。高层建筑内的电子设备将受到损坏。

2.2高层建筑关于防雷的实际要求

目前，是我国城市化的重要时期，高层建筑数量不断增加。同时，高层建筑的实际功能也越来越复杂，大多是集居住、办公、商务为一体的高层建筑。在一定程度上，高层建筑不仅拥有相对完善的配套设施，而且居住人口也相对密集。那么，从这个现实中不难看出，高层建筑的安全性是非常重要的。在高层建筑电气设计和防雷技术的实际应用中，应按照有关的具体要求进行施工。从而在高层建筑电气设计中发挥更为有效的作用，有效地保证高层建筑的安全。那么，对它的要求如下。首先，要使用简单高效的防雷装置，为实际施工提供便利条件；其次，目前的高层建筑大多采用钢筋混凝土材料。因此，在采用防雷技术的高层建筑电气设计和施工中，高层建筑的钢筋混凝土结构尽可能作为防雷装置的一部分，以保证高层建筑的经济性和安全性。最后，在合理利用高层建筑两条供电线路的基础上，合理设计和施工防雷装置。尽量采用一级负荷供电方式，有效提高高层建筑的防雷效果，避免相关安全事故的发生。

3高层建筑防雷措施设计要点

建筑物防雷装置可以划分为建筑物外部防雷装置和建筑物内部防雷装置，建筑物外部防雷装置主要有接闪器、引下线和接地装置，建筑物内部防雷装置则主要包括屏蔽措施、等电位连接和装设电涌保护器等措施。

3.1确定建筑物的防雷分类

建筑物可以划分为三类防雷建筑物即：第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物、第三类防雷建筑物。不同类的防雷建筑物对防雷设计的要求不同，因此在设计建筑物防雷之前，首先要确定该建筑物的防雷分类。建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果确定其防雷分类。

3.2建筑物的防直击雷措施

对于直击雷，首先考虑建筑物是否为孤立建筑物。如果该建筑物附近有更高的建筑物，可以先用滚球法进行验证该建筑物是否在其他建筑物的保护范围之内，如果在保护范围之内则不需要设置直击雷措施。对于孤立建筑物，可以设置相应的接闪器。根据建筑物的防雷分类可以确定其接闪网格尺寸和引下线的间距。在建筑物的屋面沿屋角、屋脊、屋檐等易受雷击的部位敷设接闪网。

3.3建筑物的防侧击雷措施

高度超过60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击雷。超出部位表面上的尖物、墙角、边缘以及显著突出的物体，应该按屋顶的保护措施处理。接闪网格的尺寸应该与其建筑物防雷类别对应设置。

3.4建筑物的防雷击电磁脉冲措施

根据建筑物防雷区的划分，应该在配电线路和信号线路上安装与其协调配合的电涌保护器。根据电涌保护器的功能不同，合理选择电涌保护器的电压保护水平。所有大尺寸金属件都应进行等电位连接，并与防雷装置相连。

结束语

综上所述，论述了高层建筑电气设计中的外部防雷技术和高层建筑电气设计中的内部防雷技术。外部防雷措施主要是设置避雷器和引下线，内部防雷措施主要是等电位连接和合理屏蔽。有关电气设计人员必须继续加大对防雷技术的研究，提高高层建筑电气设备的安全稳定性，促进电力工业和建筑业的共同发展。

参考文献

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