【摘 要】本文对建筑电气中的防雷问题进行了讨论，首先，分析了雷击灾害的成因，接着论述了如何确认建筑物的雷电防护类别，并提出了建筑物防雷的系统方案，即通过分流、接地、屏蔽和合理布线等措施的综合运用，最大限度减小雷击灾害的损失。
【关键词】建筑电气；防雷；接地；布线
1 引言
雷电灾害已经成为我国第三大自然灾害，依据国家气象局的统计数据，我国每年有1000人左右因遭雷击而死亡，因雷击造成的经济损失达到10亿元以上。另一方面，从建筑物的角度看，由于智能化的逐步提高，建筑电气复杂度不断上升，其中的弱电部分是最容易出现问题的，而有超过1/4的问题是由于雷击所引起的。这是由于雷电作为危害源，是一种高能现象。闪电释放数百兆焦耳的能量，远远超出建筑物内电气系统中的敏感电子设备所能承受的能量范围，因此非常有必要在建筑电气设备施工过程中，进行防雷设计。
2 雷击灾害发生的原因
2.1 自然原因
雷击发生的主要原因是云层与大地之间的放电，即地闪。当发生地闪时，其所产生的电流由云层中释放到地面，而在其释放通道上就可能造成危害，这就是雷击灾害。雷击灾害主要分为两种：一是直击雷，即雷电流在由云层释放到地面时，直接打在人、畜身上或建筑物上，从而产生电热效应或机械效应，造成人员伤亡和经济损失；二是雷击电磁脉冲，指的是雷电流在由云层释放到地面时，在其释放通道四周产生电磁感应干扰，造成一定范围里的电子元器件、电气设备或金属器件因受到干扰而出现损坏。
2.2 人为原因
雷击灾害的发生往往既是天灾，也是人祸。人为因素主要表现如下：
（1）防雷意识淡薄，在我国很多地区（包括农村和城市），很多人对防雷是没有任何概念的，认为雷击灾害离自己很遥远。
（2）有些建筑物没有按照规定，进行防雷设计。以往发生雷电灾害的建筑物，大都是由于未安装避雷装置。这就要求我们的建筑商、政府要严格按照相关的国家标准、防雷规范等进行防雷设计和把关。
3 确认建筑物的雷电防护类别
国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010版）中依据重要性、使用性质、发生雷击灾害的可能性和后果等因素，将建筑物防雷类别分为了3类。在进行建筑物防雷设计过程中，要对建筑物的雷电防护类别进行确定，为防雷设计提供依据。
首先，要深入了解建筑物的各种外部信息，包括地理位置、气候条件、地质条件、环境条件等，同时要对建筑物的各种内部信息了如指掌，包括建筑物的结构、建筑层数和高度、建筑面积和作用等。
其次，依据以上建筑物的内外部信息因素，计算出建筑物每年的预计雷击次数。然后按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010版）中第三章的相关规定，确定出目标建筑物的防雷类别。另外，需要注意的是，部分建筑物每年的预计雷击次数达不到第三类防雷的级别，此时应从以下几个方面进行重点考虑：
（1）建筑物的用途。判断建筑物投入使用后，是否人群密集，如果是学校、博物馆、商厦、医院、电影院、文化中心、体育馆等建筑，即使预计雷击次数达不到第三类防雷的级别，也至少要按三类防护进行防雷设计。
（2）建筑物的智能化水平。《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010版）中第六章指出若建筑物中设有信息系统，或含有电子电路设备（如计算机、嵌入式系统），则应按照三类防护进行防雷设计。实际上，该规定的实质是对于智能建筑，至少应按三类防护进行防雷设计。
最后，应组织专家对所描述的防雷类别进行评审把关，若防雷类别分析错误，将造成防雷设计的巨大改动，因此必须严格审查，确保正确。
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4 建筑物防雷系统方案设计
建筑物的防雷设计是一个复杂的系统工程，为满足现代建筑电气的需要，必须建立一套科学、完善的雷电防护体系。该防护体系的基本原则是提供可靠、安全的雷电流释放通路，主要方法是进行分流、接地、屏蔽和布线，主要可靠性措施是全面考虑，分层设防。
4.1 分流
分流是在所有从建筑外部来的线路（如电源线、信号线、网络传输线等）与地之间并联合适的避雷器。当直击雷或较强的感应雷进入建筑电气设备时，避雷器接近短路，把雷电流分流到地面。传统的分流方式是使用引下线把接闪器上雷电流释放到地面，分流效果的好坏主要是由引下线的数量所决定，直观的，引下线的数量越多，则每根引下线流过的电流就会越小，电磁感应范围相应也越小。对于高度在30m以上的建筑物，应在30M处起，每隔5m左右设置水平避雷区域，并与引下线连接。这样做的好处是能够减小引下线电感，还能降低反击电压。
对于当前发展迅速的现代智能建筑，还需要采用多级分流的方式，这是由于一级分流后，仍然会有一部分流入电气设备，仍会导致局部电压升高，而智能建筑中有大量微电子器件，这些元器件都是在低电压工作，电压升高10%左右就会失效。
4.2 接地
在建筑物的接地设计中，防雷接地是其中最重要的。现代建筑的防雷接地系统由接闪器、均压环、引下线及接地体等设备构成。其中，接闪器一般选用避雷针、避雷带和针带组合式接闪器。避雷带需要沿建筑物的角、脊、檐等容易遭到雷击的地方布局，并与建筑物露在外面的金属部件和管道连接。另外，接地体的设置是防雷接地的一个重要环节。在现代建筑中，接地体通常是使用桩基的钢筋作为建筑的接地体，这种方法的优点是接地的效果好，施工安装方便，且比较经济。设计施工的过程忠还需要注意以下几个问题：最好使用外圈的桩基和基础地梁内筋所构成的闭环，若建筑中没有基础地梁内筋，可以使用40mm×4mm的扁钢来代替，使建筑物的外沿构成水平、环状、闭合的接地体；最好将全部的桩基都与闭环相连接；如果只有一根钢筋作为接地体的，则其直径应不小于10mm，通常可以使用基础地梁底部的两根直径大于10mm的钢筋当作接地体；如果采用基础地梁内筋当作接地体，则其附近地面的深度应不小于0.5m。
4.3 屏蔽
屏蔽也是现代建筑采用较多的防雷技术，其目的主要是防护电气设备中的弱电设备，如计算机、嵌入式系统、通信系统、网络系统等。随着建筑智能化的发展，上述弱电设备在建筑物中的数量越来越多，其在防雷器接闪时就会受到干扰，而且还会受到雷电波的辐射和其他电磁波的影响。为此，应采用金属框架或钢筋混凝士结构的支撑构件，将建筑物或其中一部分围成一个格栅形的屏蔽层，以防护上述弱电设备。
4.4 布线
现代建筑电气设备日益复杂，还需进行防雷设计，如何布线才能得到最好的效果，成为电气设备设计施工中的一个重要问题。在防雷设计中，必须充分考虑防雷与其他电气管线之间的关系，一般来讲，合理的布线应遵循以下几点：首先，各种电线应用金属管进行保护，以保证屏蔽的可靠；其次，主干线垂直的部分应布局在建筑物的中心，并应与引下线保持一定距离，从而减小感应范围。
5 结论
雷电尽管是一种自然现象，但造成雷击灾害的原因却包含了不少人为因素，在现代建筑电气设计中，必须充分重视雷电防护，进行系统的防雷设计。在对建筑物防雷类别确认的基础上，采取合理的分流、接地、屏蔽、合理布线等现代防雷技术，并将其综合使用，能够将雷击灾害的损失降至最小。
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论文作者:张卫连
论文发表刊物:《低碳地产》2016年6月第11期
论文发表时间:2016/11/11
标签：建筑物论文; 防雷论文; 雷电论文; 灾害论文; 防护论文; 防雷设计论文; 屏蔽论文; 《低碳地产》2016年6月第11期论文;