淺談民用建筑防雷設計

張曉 韓國梁 高逢禹

摘要:由于我國經濟的不斷發展,我國的城市化進程也在不斷的加快,城市人口也在不斷的增加，就使得城市中的民用建筑工程也在不斷的增多,這就使得城市建筑的密度大大的增加，使得城市建筑遭受雷擊的概率也在增大,雷擊不僅會對民用建筑中的電氣造成威脅,同時還會破壞線路運行,因此如何有效預防民用建筑被雷擊，已經成為眾多建筑企業和相關的研究者重點關注的話題。本文對民用建筑電氣防雷設計的必要性及雷電的形成與危害進行了詳細闡述,重點研究了民用建筑電氣防雷設計的有效策略。

關鍵詞：建筑；?防雷；?設計；

中圖分類號：TS958文獻標識碼： A

引言

在現代民用建筑的施工過程中，防雷的設計對于建筑中的電氣設備的安全及運行是十分重要的。如果在建筑的設計中沒有進行合理的防雷設計，那么一旦建筑遭受雷電狀況，不論是直擊還是閃電電涌侵入都有可能會造成民用建筑中電氣設備不能進行正常的工作，降低民用建筑電氣設備的可靠性，對民用建筑物的安全及外觀的質量產生嚴重的影響。甚至可能會損壞建筑中電氣的設備部件，嚴重著可以導致設備的癱瘓并威脅工作人員的安全。

一、雷電的產生與危害

在自然界中，雷電是一種比較常見的放電現象，因為氣候的變化，大氣中的飽和水蒸氣會產生下降以及上升的現象，產生猛烈的碰撞和摩擦現象，水蒸氣凝結成的水滴就被壓分解成帶有正負電荷的小水滴，大量的水滴聚積成帶有不同電荷的雷云。隨著電荷的積聚，雷云的電位逐漸升高。當帶有不同電荷的兩塊雷云接近到一定程度時，其間的空氣絕緣被擊穿，引起兩塊雷云間的擊穿放電；當帶電荷的云塊接近地面時，由于靜電感應，使大地感應出與雷云極性相反的電荷。當雷云中電荷積聚到足夠數量時，電場強度達到足以使空氣絕緣破壞時，空氣開始游離，就會發生強烈地放電現象。雷電的種類主要有以下幾種：直擊雷、感應雷擊、球雷、雷電波侵入。

1、雷電的危害是多方面的

（1）雷電的靜電效應危害：當雷云對地面放電時，在雷擊點主放電過程中，雷擊點附近的建筑物上，由于靜電感應產生靜電感應過電壓，過電壓幅值可達幾十萬伏，使電氣設備絕緣擊穿，引起火災或爆炸，造成建筑物損壞、人身傷亡。

（2）雷電的熱效應危害：雷電流過導體時，由于雷電電流很大，數值可達幾十至幾百千安，在極短的時間內使導體溫度達幾萬度，可使金屬熔化，周圍易燃物品起火燃燒。燒毀電氣設備、燒斷導線、燒傷人員、引起火災。

（3）雷電的機械效應危害：強大的雷電流通過被擊物時，被擊物縫隙中的水分急劇受熱氣化，體積膨脹，使被擊物遭受機械破壞、擊毀桿塔、建筑物，劈裂電力線路的電桿和橫擔等。

（4）雷電的電位危害：當雷電流引入大地時，在引入地面上產生很高的沖擊電位，人在其周圍時，可能遭受沖擊接觸電壓和沖擊跨步電壓而造成電擊傷害。

（5）雷電的反擊危害：當接閃桿、接閃帶、構架、建筑物等在遭受雷擊時，雷電流通過以上物體及接地裝置泄入大地，由于以上物體及接地裝置具有電阻，在其上產生很高的沖擊電位。當附近有人或其他物體時，可能對人或物體放電，這種放電稱為反擊。雷擊架空線路或空中金屬管道時，雷電波可能沿以上物體侵入室內，對人身及設備放電，造成反擊。反擊對設備和人身都構成危險。

2、防雷系統的必要性

隨著經濟社會的快速發展，雷電災害已從傳統的建筑、電力系統擴展到各行各業，城市高層建筑、成片住宅小區、管網交錯的工業園區，雷電災害造成的直接、間接經濟損失也比以往更大。2001~2011年累計死亡39人，傷31人，直接經濟損失1050.54萬元，間接經濟損失1321.7萬元。近日，在城區一些小區調查發現，很多住宅小區防雷設施存在隱患，防雷安全工作令人擔憂。雷陣雨時，閃電的溫度高達6000~10000℃。民用建筑如果不注意防雷，雷電造成的危害將會非常嚴重。防雷設施隱患隨處可見，有的樓房頂部用鋼筋構筑的接閃帶已經斷開，有的銹蝕、支架脫落，有的在接閃用的鋼筋支架上附著入戶的網線、電話線等金屬線纜，有的業主還在樓頂自行蓋起棚房。最為常見的是，不少小區的樓頂架設著太陽能集熱器和天線，很容易造成雷擊危險。接閃桿通過引下線和接地裝置與大地相連，可以把雷電流泄放到大地，保護建筑物。但是，如果存在接閃桿不合格、引下線銹斷、接地電阻超標等問題，接閃桿不僅難保建筑物，反而會成為“引雷燒身”的禍端，因此建筑物要定期檢測?，F在很多建筑接閃裝置多設置于樓頂，由于長年暴露在外，風雨剝蝕、自然老化等因素，多數已停止工作，成為擺設，失去了防雷意義。很多人認為，在室內，只要建筑物上安裝了接閃桿就萬事大吉了，其實不然。雷電來臨時，躲到室內是比較安全的，但這也只是相對室外而言。在室內除了會遭受直擊雷侵襲外，雷擊電磁脈沖也會通過引入室內的電源線、信號線、無線天線的饋線等通道，進入到室內。所以在室內如果不注意采取措施，也可能遭受雷電的襲擊。

二、民用建筑防雷接地設計要點

1、在民用建筑防雷地接設計中主要包括。

（1）防雷裝置：包括外部雷電防護裝置和內部雷電防護裝置。其中內部雷電防護裝置又可分為等電位連接系統、合理布線系統、屏蔽系統、電涌保護器等幾個部分。

（2）避雷引下線：避雷引下線是將避雷針接受的雷電流引向地下裝置的導線體。

（3）等電位連接：是指用電涌保護器或等電位連接導體將分離的導電物體與裝置相連，其目的是防止雷電流在兩者之間作用產生電位差。

（4）防雷擊電磁脈沖：雷擊電磁脈沖是一種由干擾源的直接雷擊和附近的間接雷擊而引起的電磁效應，設計時應將建筑物的金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構件、金屬管道、配電的保護接地系統等與防雷裝置組成一個接地系統，并應在需要之處預埋等電位連接板。

2、確定民用建筑物的防雷等級

建筑物應根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果，按防雷的要求分為一、二、三類防雷建筑物。一般的民用建筑，其防雷按規定劃分為第二類和第三類防雷等級。

3、確定保護范圍

在防雷裝置中，只對接閃桿和接閃線確定其空間保護范圍，接閃桿、接閃線的保護范圍與布局形式和高度有關。接閃桿、接閃線的布局形式取決于被保護物的結構尺寸（高度和面積），通常有單支、雙支、三支等高、雙支不等高接閃桿和單根、兩根平行等高、兩根平行不等高接閃線等布局形式。

4、合理的構造措施

（1）接閃器和引下線

接閃器在一般情況下多數采用接閃桿、接閃網、接閃帶。有時在大面積需要保護情況下，可以采用接閃線保護。根據GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》滾球法作圖來驗證受保護的建筑物是否得到無空隙的保護。另外，不同的防雷類別其引下線及網格的距離不相同。住宅小區二類防雷建筑物的接閃網格不大于10mx10m或12mx8m，其引下線間距沿周長計算不應大于18m。住宅小區三類防雷建筑物的接閃網格不大于20mx20m或24mx16m，其引下線間距沿周長計算不應大于25m。

（2）等電位連接

所有與建筑物組合一起的大尺寸金屬件都應等電位連接在一起，并應與防雷裝置相邊。等電位連接的目的就是消除電位差，因此，所有引入室內的金屬管道、電纜屏蔽層在各個不同的防雷區間之間均應作等到電位處理，另外，室外凡互相跨越或平行敷設的金屬管道，如果其間距少于100mm規定的間距，也應用金屬線互相跨接起來，采取等電位的處理方法避免反擊。室內電子設備的等到電位的連接方式應采用一點式方法接地，而不應互相串聯連接接地，以免引起干擾現象。

（3）設備屏蔽的處理

屏蔽的作用是防止雷電感應對電子設備和干擾，根據不同的對象，屏蔽分有房屋屏蔽、管線屏蔽和設備屏蔽三種。屏蔽的效果與材料的導磁率有關，與材料的厚度尺寸有關；與網孔的大小尺寸有關。網孔越少，材料越厚，材料的導磁率越好則屏蔽的效果越好。因此，在房屋屏蔽上最好采用無間隙屏蔽，這時屏蔽效果最好。如果達不到全屏蔽的止的，則所采用的金屬材料網孔越密越好。第二種管線的屏蔽，整段管線應金屬連接良好，不應有空隙產生漏磁現象。另外，頭尾兩端都應良好接地，如果距離太長，中間也要接地一次。電子設備的屏蔽應將設備的金屬外殼采用一點的接地方式接地，如果體積過大，應有兩點接地。接地的線徑應大于6mm2為宜。

結束語

綜上所述，雷電對民用建筑的損害是多方面及多途徑的，所以民用建筑物的防雷設計是一項十分重要的民生工作，由于對于建筑電氣防雷設計一般是比較復雜且綜合的，對民用建筑物中電氣設備的正常使用和運行有著十分重要的作用，這就要求相關的設計單位要在防雷保護設計中要結合實際的情況綜合的考慮，才可以獲得良好的防雷效果。

參考文獻

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