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摘要：高层建筑的增加代表了国民经济水平正在逐步的提高，但是从另一方面看，也为雷雨天气下高层建筑物的安全性带来了一定的安全隐患，同时，高层建筑中电气机械设备的数量十分庞大，这些电气设备也增加了建筑物遭受雷击的风险。由于在高层建筑电气设计中应用防雷技术对于高层建筑的安全性非常重要，因此，在高层建筑电气设计中，必须要采取一定的防雷技术，增加高层建筑的防雷性能，避免在雷电天气下建筑物遭受雷击，损害建筑物并危及人们的生命财产安全。
关键词：高层建筑；电气工程；防雷接地技术；探讨
引言
雷雨天气产生的雷电一般会以两种形式破坏到高层建筑物，一种是雷电直接击中建筑物，这种形式的雷击对于建筑物的伤害是最大的；另一种是雷电没有直接击中建筑物，但是建筑物与雷电产生感应，建筑物被感应雷击中。由于高层建筑距离积雨云很近，云层产生的闪电向下打击的时候距离高层建筑物更近，很有可能会击中高层建筑物，破坏高层建筑物的物理结构或者导致建筑物内的电气系统因承受大电流大电压而烧坏。所以，有必要对高层建筑物进行防雷接地保护，有效降低经济损失和人员伤亡。
1高层建筑中雷击的破坏作用
1.1雷击波冲击
雷电波冲击指的是在建筑物内部会布有很多重要的天线、电缆，而雷电会经由天线、电缆等发生放电，一旦出现放电现象就会产生十分强大的瞬时电流，电流会根据各种线路的走向侵入到高层建筑的内部，而线路上往往连接着很多的电气设备，一旦电流沿着线路侵入，就会导致这些电气设备发生重大损坏，严重时，甚至会引发火灾。
1.2感应过电压
高层建筑物会有一些电源、金属管道和线缆，而感应过电压就是指雷电释放电荷，造成这些电源、金属管道和线缆产生感应电压。当雷电天气时，雷击如果对带有避雷设施的高层建筑进行放电，就会在引下线周围形成强大的磁场，导致电子设备的数据丢失，甚至会直接导致系统瘫痪。
1.3地电位反击
如果高层建筑内有避雷设备，那么一旦出现雷电直接击中建筑物的现象，就会使接地网的地电位瞬间提升，甚至可以达到数十万伏，这种高度的破坏性会以各种装置的接地部分为基础，通过这些接地部分对高层建筑产生巨大的破坏。
2高层建筑电气工程的防雷接地技术要点
2.1建立联合共用接地系统
在高层建筑中，建筑物的各构成部分与其法拉第笼之间的连接相对较好，这就可以高效预防各接地线之间出现电位差，以消去曾经感应的电压。应当关注的是，在进行浇筑混凝土之前，钢筋之间会形成电气连接。当引下线或接地极使用混凝土构件中的钢筋时，需要关注以下几方面问题：1）禁止使用电焊对地板钢筋之间进行直接点焊，必须将钢筋通过连接物进行搭焊，如图1所示，而且最好是选用同板内钢筋规格一样的钢筋，从而避免对板内钢筋带来额外的损坏。2）主筋的连接方法应与地板钢筋保持一样，然而其连接件可使用不同规格的钢筋。应使用图2所示的方法实现柱内主筋与避雷带之间的连接，圆钢和扁钢都可以作为连接材料。
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图1连接件与钢筋搭焊 图2主筋与避雷带连接
2.2接闪器
接闪器安装在高层建筑物的屋面，直接暴露在屋面的空气中，安装时要特别注意将接闪器喷涂防锈油漆，防止锈蚀。接闪杆、接闪带和接闪网是组成接闪器的主要部分。目前，高层建筑物的接闪器的布置方法主要是滚球法。高层建筑物具体应用哪一种布置方式，需要根据建筑物的特征来确定。给已投入使用的高层建筑重新设计接闪器的时候，设计人员应该首先进入建筑物的内部了解建筑物的构造特点，然后根据建筑物内部的构造特点设置接闪器。一般来说，高层建筑物设置接闪器需要考虑建筑内部的电气系统、电梯井、电梯机房和楼梯在建筑物内部的位置等等。
2.3引下线
住宅建筑防雷引下线采利用构造柱内的主筋，如果钢筋直径大于16mm，应将两根钢筋焊接成一组，如果钢筋直径大于10mm，小于16mm，应将四根钢筋焊接作为一组引下线。同时，将引下线上部与接闪带焊接，下部与接地装置焊接，对于部分引下线，应在距离地面0.5处做接地测试卡，一共6处。
2.4防侧击雷
为了防侧直接击雷，建筑首层每隔3层沿建筑四周设设置均压环一周，并对圈内的两根主钢筋进行焊接，以连成电气通路，同时与引下线相接。建筑金物体应与均压环相连接，对于超过18层的外墙，应将外墙上的金属物，如太阳能热水器，要利用Φ10mm圆钢与均压环焊接在一起。对于标高超过60m的建筑物，其表面的边缘、设备均按屋顶的保护措施进行处理。
2.5接地与等电位联结
住宅建筑接地装置采用地梁内部的钢筋，将建筑地下最外圈地梁内两根主焊接成环形，同时与建筑基础内部钢焊，并将它作为接地极，接地电阻不大于1Ω，如果超过需要增加接地极。另外，防雷接地与电气弱电系统使用相同的接地装置。在总等电位联结设计时，其内容包括：①电气接地装置和接地干线；②PE、PEN干线；③进入建筑物的金属管道；④建筑结构金属构件。对于住宅卫生间和设备房，需要做局部等电位联结，配电设备、动力设备的外壳、弱电箱均设置接地系统。对于电梯轨道和金属水暖管，应采用25×4（mm）扁钢与接地系统连接。
3高层建筑防雷接地施工所需要注意的问题
3.1接闪器承受雷电的能力要符合要求
一般建筑物接闪带采用镀锌圆钢，达到接闪导电的目的。但是，现在许多高层建筑为了追求美观，不使用镀锌圆钢，而是采用更加美观的不锈钢。不锈钢对于雷电的承受能力不如镀锌钢材，如果采用不锈钢，那就必须保证不锈钢的截面和厚度符合规范要求，保证不锈钢受到雷击时不会被轻易击穿。
3.2接地体材料要有防腐功能
接地体需要埋入到地下，地下的环境条件比较恶劣，金属材料很容易被腐蚀而导致防雷导电性能下降。特别是镀锌钢材，这种材料两种金属的稳定性不一致，在土壤环境中组成一个原电池系统，加速了氧化还原反应，使接地体更容易被腐蚀。所以需要对接地体做防腐处理，如涂上防锈漆等。另外，还可以用石墨棒代替金属，石墨的稳定性较好，导电性能与金属相当，是很理想的金属接地体替代材料。
3.3PE线和N线连接要符合规范
一般来说，高层建筑物每一层都配有强电竖井，施工过程中要保证PE干线与强电竖井附近的引下线连接妥当。施工人员还要保证PE线和N线连接符合规范，因为PE线和N线混接很有可能会使建筑物内的用电设备被强雷电所损坏。
结束语
综上所述，通过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这两方面进行探讨，外部防雷措施主要是设置接闪器和引下线，内部防雷措施主要是等电位连接和合理进行屏蔽。相关电气设计工作人员必须要不断增加对防雷技术的研究，从而提升高层建筑电气设备的安全性和稳定性，推动电力行业和建筑行业的共同发展。
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论文作者:胡永辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/4
标签：建筑物论文; 防雷论文; 高层建筑论文; 钢筋论文; 雷电论文; 高层论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;