高层建（构）筑物雷电综合防护的分析

高层建（构）筑物雷电综合防护的分析

孔洋 李江春 梅杰 陈杰

镇江市防雷设施检测所，江苏 镇江 212003

摘要：由于社会的飞速发展，高层建筑越来越多， 高层建(构)筑物的雷电防护考虑志因素也诸多，涉及内容面广：根据《建筑物的防雷设计规范》、《民用建筑电气设计规范》、《建筑物电子信息系统防御技木规范》等与高层建筑有关的防雷规范内容，针对防雷工作中遇到的一些问题，发自己的意见。

关键词： 高层建（构)，筑物;雷电;综合防护分析

1 雷电形成的原因及种类
雷电的形成行多种原因，以负极性下行先导放雷为主。—般来说雷电的破坏形式有三类：直击雷，即雷直接击在建筑物和设备上而发生的机械效应和热效应，一般建筑物易受直击雷的部位多为屋檐、屋脊、屋角、檐角、女儿墙，还有雷电侧击高层建筑的问题：感应雷，即雷电流产生的电磁效应和静电效应：感应雷也称为雷电感应或感应过电压。它分为静电感应雷和电磁感应雷。

2 高层建（构）筑物的特点
高层建（构，筑物通常是指50米以上的民用建筑，或地处旷野、建筑群边缘、高度什20米以上的建筑物。这此建筑物存以卜两个特点：高度高，容易遭妥直接击雷，特别是当其高度超过100米时，预计遭受的雷击次数与它的高度成正比：高层建(构)筑物是人员密集的场所，建（构）筑物内配置的设备复杂，特別是广泛采用以电子计算机为核心的电子设备，这些设备元器件密集度高，耐高电压、电磁脉冲干扰的能力差，一旦遭受损坏，不仅造成的直接经济损失而且由此产生的社会影响也大。高层建筑的防击，不仅要做好直击雷的防护，还要做好雷电波的侵入、地电位反击等全方位的雷电防护。随着国民经济的高速发展，城市中高层建（构）筑物拔地而起，搞好高层建（构）筑物的防雷，把雷电造成的损失减少到最低限度，显得更加重要。

2.1 高层建（构）筑物防雷等级的划分
“安全可靠，技术先进，经济合理”这是防雷设计的基本原则。高层建（构）筑物的防雷涉及面广，要搞好这一工作，首先是科学地对建筑物进行防雷等级的划分。高层建（构），筑物的防雷主要依据以下三个防雷规范：《建筑物防雷设计规范»GB50057-94（2000年版），《民用建筑电气设让规范》JGJ/T16-92及《进筑物电子信息系统防雷接术规范GB50343-200，这个规范根据建筑物的使用性质，遭受雷击后产生的后果，以及遭受吉近的可能次数《对建筑物进行雷击风险评估） 来确定雷电的防护等级，从而确定采取相应的防雷措施。其中《建筑物防雷设计规范》将各种建筑物划分为一、二、三类防雷等级，从我国的国情出发，提出相应的防雷措施，由于它涉及面广（包括易燃易爆场所)而且又以国标的形式发布，是我国各行各业必须遵守的一个基本的防雷规范。《民用建筑电气设计规范》 根据民用建筑的特点，对包括防雷等级划分为三级。特别是高100米以上的建筑物为一级，50米上的为二级，其它的为三级。等级划分中除了按信息系统的重要性和使用性质来确定雷电防护等级外，还重点提出按建筑物电子信息系统所处的环境，包括电子信息系统设备中过电压的能力进行了综合评估，确定其防护等级。这个规范也是以国标的形式发布，为区别前面的规范防护等级，它将防护等级分为A、B、C、D四个级别。这个规范在直击雷的防护方面主要执行GB50057-94的规范，基于三类防护等级以外的建筑物，按一类要求进行防护，在其它方面按本规范中确定的等级采取相应的措施。高层建（构）筑物也普遍采用的设各，包括通信、网络、监控、安全防范、消防报警、控制等均属于电子信息系统范畴，因此，高层建（构）筑物的防雷，应依据上述三个规范的内容进行综合考虑。

3. 直击雷的防护

这里的直击雷包括直击雷和侧主雷两种形式。

3.1直击雷的防护

高层建（构）筑物直击雷的防护主要采用避雷带（网)作为接闪器，即在建筑物顶部四周易遭受雷击的部位按防护等级安装相应尺存的避雷带 （网）。但由于建筑物上往往还有一些非金属设施，如各种用电器、空调散热器、冷却塔、风帽等突出屋面的物体，不在上述接闪器的保护范用之内，需要采用避雷针来进行保护。采用避雷针时，—般与避雷带联合使用。在计算避雷针的高度时，由于屋面的范围有限，因此不能简单地把屋面作为滚球的支撑面，由于计算公式较为繁杂，一般可以采用作图法来计算。高层建（构），筑物直击雷防护设置及滚球计算半径如表 1所示。建（构〉筑物的防雷设计规范中规定的直击雷防护设置及滚球计算半径如表 2所示。表1和表2中可见同一-类别和级别的避雷带（网）尺寸、引下线间距、滚球计算半径是有区别的，两者不能混淆。

3.2．侧击雷的防护

一、二级高层建（构）筑物的高度超过适用的滚球计算半径，容易遭受来自侧面，甚至自上而下的雷电的袭击，因此，对一、二级防雷建筑物，侧击雷的防护十分重要。由于高层建（构）筑物基本上属钢筋泥凝士结构，可以充分利用柱子内的钢筋作为防雷引线。按规范要求，每隔3层楼应将竖向的金属管道、梁内的钢筋与柱子内作为防雷引下线的钢筋作一次等电位连接。30米以上的部分的钢架、外墙金属门窗、金属栏杆等都要与柱子内的作为引下线的钠筋作等电位连接。

4. 地网与共向接地系统

建（构）筑物内有多种接地线，常见的有：防接地、交流工作接地、屏蔽接地、防静电接地、设备保护接地等。每种接地线连接地电阻都有一定的要求。为防止等电位反击，每种接地地电网必须留有足够的安仝距离，对于高层建筑，由于很难找到能满足发全距离的多个地网的场地，因此，往往采用联合接地的方式，即共用一个地网。地网的电阻值按上面地网中最小的电阻值确定。按规范要求，在钢筋泥凝土结构的高层建筑中应充分利用建筑物基础形成的自然接地体地网，当自然接地体的接地电阻达不到设计要求时，在建筑物四周再增加环形人工铺助地网。在施工图中往往在地基基础四周留出一定长度的镀锌扁钢，供连接辅助地网用。

5．雷电波侵入防护措施

雷击时周边空气产生的强烈的电磁场以波的形式沿着金属管道和金属线路侵入室内，因此要求进入高层建 （构）筑物的金属管道就近与接地装置连接，进入建筑物的电力，通信线路尽量利用屏蔽电缆或穿金属管道埋地进入室内。电缆屏蔽层、金属管道两端作按地处理。对于建筑物室外的航空障碍灯、广告牌等设施的电源线路也应穿金属管道或使用屏蔽电缆，并作接地处理。大型金属构件如电梯轨道等也应与接地线作等电位连接。

6．其它防雷措施

大部分的高层建（构，筑电力系统采用高压线路直按列入，在室内进行变压供电。楼内广泛采用多种电子设备，如：计算机网络系统、消防自动报警和连动控制系统、安全防范系统、有线电视和广播系统、以交换机为核心的通信系统、建筑设备的监控系统等，对这此设备的过电压防护采取以下措施

6. 1在变压器的高低压侧分别安装环型电源避雷器，防止雷电波沿电力线路侵入。

6. 2电源线路的过电压保护。

根据建(构)筑物雷击风险评估和信息系统设备的重要性，确定雷电的防护等级。在低压供电线路上安装2～4级过电压电涌保护器(SPD），电涌保护器的参数和安装要符合规范要求，电涌保护器问要尽量做到能量配合，当超过电压袭击时不出现“盲点”以便对设备能进行可靠保护。对室外用电设备，如航空障碍灯等，必须在这此用电设各的开关内侧安装电源 SPD，防止雷电产生的过电压通过线路进入电源系统。

6. 3对于通信设备、监控、防范、有线电视等进出建（构）筑物的通信、监控线路过电压防护。按规范要求，在设备的配线架、进出建（构）筑物的线路、设备的端口上安装1一3级与设备适配的信号电涌保护器。

7. 结束语

随着国民经济的高速发展，城市中高层建（构）筑物拔地而起，高层建（构）筑物的雷电防护是全方位的，应根据建（构）筑物自身的情况、性质、环境，以及室内的设各等综合考虑，把雷电造成的损失减少到最低限度，显得更加重要。